FPGA在CSR主环电源控制系统中的应用

论文介绍了基于DSP和FPGA主环电源控制系统的设计。DSP与DAC之间通过FPGA连接,并通过FPGA来控制DAC的输出。重点介绍FPGA的程序设计及其仿真结果。系统达到了设计要求,已成功应用于CSR主环控制系统。

CSR纵向束团压缩腔研究

针对兰州重离子加速器冷却储存环的发展目标,为了满足高能量密度(涉及重离子驱动惯性约束核聚变新能源)等物理研究的需要,使用三维电磁场计算程序MAFIA研究了一种新型的适用于CSR的纵向束团压缩腔。此纵向束团压缩腔采用高磁导率软磁合金材料进行加载,相比于铁氧体加载的高频腔,可以得到高的电场梯度。以250MeV/u的238U72+离子为例进行了模拟计算,得出了此纵向束团压缩腔的工作频率为1.15MHz,峰值工作电压为80kV,由两个1/4波长同轴谐振腔组成,每个谐振腔峰值工作电压为40kV,能够满足在CSR上进行纵向束团压缩的要求。

基于TCP/IP协议的CSR离子泵电源远程监控软件系统设计

论述了通过RS-232总线和Intranet网络,来实现对远端的离子泵电源的监测与控制。系统硬件VAC800由TI公司的MSP430F149混合信号处理器和UA7000A网络模块构成。MSP430F149具有超低功耗和高集成度等优点,利用它构建的离子泵电源监控系统功能强大,结构简单,可靠性高,抗干扰能力强。系统软件采用visual studio 2005设计。本监控系统能够很好地完成对加速器离子泵电源监视与控制。

基于RTX51的HIRFL电源控制系统开发

介绍HIRFL电源控制系统的嵌入式控制系统研制情况。叙述了利用RTX51开发HIRFL电源控制系统中的实时多任务问题和解决办法。实践证明基于嵌入式实时操作系统RTX51开发的HIRFL电源控制系统可以有效地提高整个HIRFL电源控制系统的性能及开发效率。

CSR外靶实验终端大型探测器读出电子学研制

兰州重离子加速器-冷却储存环外靶实验终端大型探测器中子墙和TOF墙分别共有504个和360个通道用于测量中子和带电粒子的飞行时间,需要高精度时间测量的读出电子学系统。研制的8通道读出电子学模块采用了前沿定时的时间测量方法、基于TOT技术的电荷测量方法和PXI总线平台,电子学测试结果显示时间测量精度好于25ps。

HIRFL单丝束流剖面监测器的运动控制系统

在HIRFL的束流诊断中,研制了单丝束流剖面监测器。文章介绍了单丝束流剖面监测器运动控制部分基于PLC和步进电机驱动器的实现,对运动控制系统的硬件和软件的设计做了详细的介绍。整个系统已经通过调试,能够满足在HIRFL束流诊断中对运动控制的要求。

基于ARM和DSP的CSR主环电源控制系统

介绍了基于ARM和DSP的CSR主环磁场电源控制系统的设计和开发。系统以以太网作为连接各个单元的传输介质,以ARM板卡作为以太网中的一个通信节点,由DSP板卡完成实际的电源控制。实验表明控制效果良好,超过了预期的设计目标。

基于ACEX1K30的HIRFL-CSRe高精度线性插值异步FIFO

本设计实现了HIRFL-CSRe同步系统控制器DSP插件内的FPGA中的FIFO(First in first out)功能,数据入口是16位DSP总线,数据出口是16位DAC总线。其核心机制采用双缓冲"乒乓操作",并在FPGA内完成一次线性插值。程序采用VHDL硬件描述语言在Altera公司的现场可编程逻辑器件ACEX1K30上实现。FIFO实现机制完全自行设计,解决了传统异步FIFO由于读写时钟异步造成的空/满标志难以准确给出及数据输出时间不能精确保证的难题,满足了HIRFL-CSRe对于输出数据不间断(每微秒一个)的要求,并由于在FPGA内实现了一次线性插值,从而把从DSP中接收到的已插值数据量增加了一倍,在宏观上降低了DSP的数据运算量。模块经现场工作证实FIFO数据输出时间误差控制在40ns内,达到设计要求。

HIRFL浅层肿瘤重离子治疗终端束流配送系统性能的实验验证

详细介绍了兰州重离子研究装置(HIRFL)浅层肿瘤重离子治疗终端的被动式束流配送系统,对该束流配送系统重要组成部件及其整体的性能进行了实验验证．Bragg峰展宽装置脊形过滤器及能量调节装置射程移位器测试结果显示该设备的性能指标达到设计要求．为验证该被动式束流配送系统的整体性能,进行了束流成形实验,模拟对肿瘤靶区的三维适形照射．结果表明:利用该束流配送系统可实施对肿瘤的三维适形放射治疗．HIRFL浅层肿瘤治疗装置束流配送系统性能的验证为下一步开展肿瘤重离子束治疗临床试验奠定了基础．

VAKTRAK在CSR真空系统设计中的应用

为了准确而快速地设计计算细长形如储存环和束运线的真空系统,使之满足束流存储对真空系统内总压、分压分布的要求,有人建立了传输矩阵的模型来表述分子流条件下的气体分子传输机理,并和计算机技术结合,形成了一种简洁、高效的真空系统设计的新方法——VAKTRAK。通过介绍VAKTRAK在CSR真空系统设计中的运用,给出了此程序的使用方法和计算结果。

CSR实验环电子冷却装置的纵向电子束温度

电子冷却装置中,电子束纵向温度是计算冷却力的主要参量之一．当电子与被冷却离子的相对速度很小时,纵向冷却力与离子速度呈线性关系,并且线性区域的宽度与电子束纵向温度有关．通过分析影响电子束纵向温度的主要因素,得到了兰州重离子冷却储存环实验环(CSRe)电子冷却装置中电子束纵向温度的大小．

HIRFL-CSRe二极铁积分磁场测量

介绍了兰州重力加速器冷却储存环实验环二极磁铁积分长线圈测磁装置的构成,描述了实验环二极铁的分散性测量、横向分布测量、传递函数等测量内容及测量方法。实验环二极铁采用不断地加减硅钢铁片垫补和加调整线圈电流的方法来调整二极磁铁的有效长度来改变分散性。通过垫补和测量,二极磁铁的分散性在优化磁场时达到±2×10-4。同时给出了二极铁的横向分布和传递函数的测量结果。对二极铁的设计和加工进行了修正。