重离子加速器束运线数据库系统设计优化

描述了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)束运线电源参数数据库系统的设计优化。依托HIFEL-CSR的主数据库系统Oracle,设计了电源电流的读取界面,实现电源的实时监控,建立了新的电源参数数据库分系统,并实现了Oracle数据库系统和Access数据库系统的数据互存,建立了方便的参数打印、查询界面。

应用于同步加速器时序控制的片上可编程系统的设计

同步加速器对控制信号的时间约束要求非常严格,时序控制是加速器控制系统中十分重要的环节。在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)控制系统中,时序控制主要采用FPGA+ARM+linux+DSP的体系结构。本文介绍基于FPGA和uClinux操作系统的片上可编程系统(SOPC)的设计,可将目前ARM+LINUX的工作完全集成在FPGA内实现,省去专用ARM芯片。其最高工作频率可达185 MHz,硬件资源消耗不到4%。片上可编程系统的硬件处理器系统和操作系统都可根据具体需求重新裁剪和配置。SOPC技术在加速器物理以及其他领域有着非常广泛的应用前景。

兰州重离子加速器冷却储存环全面优质建成并投入运行

兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)是我国自主设计建造的第一个大规模、高能量、全离子加速的重离子冷却储存环系统,属国家"九五"重大科学工程。它利用原有的兰州重离子回旋加速器系统(HIRFL)作注入器,采取主环CSRm与实验环CSRe耦合的双环结构,可将重离子束的能量从1—100MeV/u的低中能区提高到500—1000MeV/u高能区。同时利用空心电子束冷却技术将束流品质提高一个数量级,并提供包括放射性束RIBs在内的更多种类的重离子束,用以开展范围更广、精度更高的物理实验,是一个开展多学科交叉研究的大科学平台。2000年4月HIRFL-CSR工程由原国家计委批准开工建设,总投资2.935亿元;2005年9月建成并开始试运行;2008年7月30日通过国家验收且正式投入运行。验收意见指出,HIRFL-CSR工程全面优质完成了建设任务,实现了验收指标,其中主环加速碳、氩束流的能量和流强超过了设计指标,总体性能达到了国际先进水平。

兰州重离子加速器深层治癌束流线真空系统

重离子深层治癌束流线从兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)主环引出,利用能量为100MeV/u～430MeV/ u的碳离子束,开展治疗体内各种癌症的深层治癌研究。该束流线真空系统包括极高真空段、超高真空段和大气段,采用不同的真空获得方案和工艺路线,分别在极高真空段和超高真空段获得了8×10~(-10)Pa和1×10~(-6)Pa的真空度,并顺利实现了束流线的真空过渡,保证了HIRFL-CSR主环极高真空系统的安全运行;研制了适用于高频率扫描磁铁内放置的真空管道,消除了涡流对束流的影响;对隔离真空和大气的大尺寸膜窗材料进行了调研,选择高强度塑料膜(Hostaphan)和加强纤维膜(Kevlar)联合使用,既能让束流通过,又不会产生危害人体的中子,并能够有足够的强度抵御大气压力。该束流线真空系统的建成为重离子深层治癌的研究提供了良好的真空条件。

非对称大角度矩形切割磁铁杂散磁场的影响

切割磁铁是环型加速器常用的注入引出元件之一,其在非偏转方向上对束流的影响,直接关系到注入引出束流的轨道匹配。对大角度非对称矩形切割磁铁杂散磁场的影响进行了分析,指出其在非偏转方向上对束流有一定的偏转量,而且此偏转量是不可忽略的。另外,介绍了HIRFL-CSR主环注入切割磁铁对注入轨道匹配的影响,并提出了一种补偿方案,进行了初步的补偿。

CSRe二极铁电源关键技术分析

CSRe二极铁电源是一种高速、高精度的大功率晶闸管脉冲/稳流电源,分析该电源采用的一种改进型晶闸管整流技术、由IGBT组成的并联型有源滤波器技术和双环嵌套的PI调节器技术,给出调试时采集的波形,对电源的稳定度和电流纹波进行数据处理.调试中经过不断改进,达到了CSRe二极铁电源应用在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)中的设计要求.

CSRe团簇内靶的真空与分子泵监测系统的设计

介绍了国家重大科学工程项目——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)团簇内靶真空与分子泵监测系统。该系统主要通过一个应用程序获取各真空规及分子泵的状态值,并存入、更新Oracle数据库。浏览器上的ActiveX从Oracle中读取各设备状态值进行显示,如果状态值在警戒范围,则做出相应的控制操作。该系统在实验测试中运行良好,能满足实验的要求。

兰州重离子加速器冷却储存环

兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR,是一个多用途、多功能的双冷却储存环同步加速器系统,由主环CSRm和实验环CSRe构成,并以兰州重离子级联回旋加速器HIRFL作注入器。CSR利用高频变谐波的方法,将重离子束的能量从7~25 MeV/u同步加速到200~1 000 MeV/u,同时利用重离子储存环中空心电子束冷却技术将束流品质提高1个数量级,并通过储存环的快引出及慢引出,提供多种类的重离子束以及放射性次级束(RIBs),以开展范围更广精度更高的物理实验。该装置于2007年投入运行,已取得了重要的运行结果,如实现了剥离注入与多圈注入、空心电子束对重离子束的冷却与累积、变谐波宽能区同步加速、等时性环型谱仪、RIBs的产生收集与ToF高分辨质量测量以及高能重离子束的变能慢引出等。

CSRe团簇内靶的温度控制系统的设计

介绍了国家重大科学工程项目——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)团簇内靶的温度控制系统。这个系统主要通过远程控制加热功率来改变喷嘴的温度。温度的测量是通过测量铜丝的电阻得到,加热电流和测量部分构成反馈回路,实现温度的自我调节和手动调节,以满足实验的要求。

一种经济可行的远程实时监测系统

本文主要介绍了一种基于TI公司MSC1210的经济可行的对前端电源模拟量的远程实时监测系统,在监测频率要求不高的情况下,可以取代NI的6133数据采集系统。

CSRe与RIBLLⅡ实时数据交互系统

介绍了国家重大科学工程项目——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)以及RIBLLⅡ的子系统——实时数据交互系统。该系统主要实现对前端电源设备的实时同步控制,具体的实现方法是从控制Web界面输入的前端控制设备所需的数据信息传送至中心Oracle数据库,再更新至前端服务器的Oracle数据库,随后传送至ARM板中的sqlite数据库,给DSP板提供输入数据信息,通过同步触发事例对电源设备进行同步实时控制。该系统正在RIBLLⅡ的测试中,运行正常、可靠性强、性能稳定。

RIBLLⅡ与CSRe中束流控制系统的设计

介绍了兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环CSRe以及次级束线RIBLLⅡ中束流控制系统的设计。该系统主要采用了Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制。该系统已经运行于现场的束流调试中,并在RIBLLⅡ的束流调试中运行正常、性能稳定。

基于FPGA的VME总线控制器及其驱动程序

本文论述了用于兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)前端控制系统的总线控制器的FPGA设计及其基于ARM-Linux下的驱动程序设计。该总线控制器采用Altera公司的ACEX系列中的EP1K30实现,通过VME总线背板同其它VME设备(CPLD)通信,可读VME设备数据,监视电源运行状况,也可向VME设备发送命令和写数据,并且能够响应VME设备中断,读中断数据。为了能够通过AT91RM9200控制器访问VME总线控制器,必须为其编写相应的驱动程序。驱动程序定义了应用程序调用接口和数据格式,并实现了中断机制、多进程访问和数据的突发(burst)读写。

电源远程控制中非线性误差的软件补偿

本文介绍应用MSC1210实现的HIRFL-CSR大科学工程束流注入线电源远程控制系统的实现原理及其中电源非线性部分远程给定与回读误差的软件补偿方法,从而提高了电源远程调节的读写误差,以满足HIRFL-CSR大科学工程对电源远程调节的高精度的要求。

肿瘤组织影像监测系统的后继逻辑处理单元

依托中国科学院近代物理研究所的重离子冷却储存环HIRFL-CSR,研制出了肿瘤组织诊断用对扇形正电子断层影像)装置。将简要介绍为其研发的后继电子学处理系统。该系统主要由放大,甄别,多路符合,输出延时可调,输出脉宽调节等电路构成。该系统具有定时精确、结构紧凑、体积小等特点。