HIRFL—CSR数字电源控制模块的设计

介绍了一种基于TMS320C6713和FPGA的数字电源控制模块,给出了模块的硬件组成和软件设计。该模块作为一种通用的控制平台,可以根据现场需要来设置相应的参数,实现直流/脉冲电源的控制。测试表明该模块有很高的控制精度,处理能力强,便于网络控制。

HIRFL—CSR循环冷却水温度远程测量系统设计；A Design of Remote Temperature-measuring System for HIFRL-CSR Recyclable Cooling Water System

介绍了一种基于一线总线数字温度传感器的HIFRL-CSR循环冷却水温度远程测量系统,阐述了以DT400模块为核心的温度测量的硬件模块和软件设计。该系统具有测温精度高、易扩展性、低成本、低功耗、可靠性高、抗干扰能力强等特点,根据不同需要可应用于多种温度测量系统中。

肿瘤组织诊断用DPET探测器研制

依托中国科学院近代物理研究所的HIRFLCSR重离子冷却储存环,研制了肿瘤组织诊断用对扇形正电子断层影像(DPET,doublesectorpositronemissiontomography)探测器。介绍了肿瘤组织诊断用DPET探测器的晶体构形、传输光导选择、信号读出电路设计和电子学获取系统,给出了探测器探测单元的一些测试结果和结果讨论。

CSRm变谐波加速

在研究兰州重离子冷却储存环(HIRFLCSR)纵向相振荡运动特性的基础上,对主环(CSRm)内重离子的加速过程进行了模拟研究。选取由扇聚焦回旋加速器(SFC)剥离注入的能量为7MeV/u,动量散度为±0.5%的12C6+典型离子,模拟了CSRm内束流的加速过程,加速的最终能量为1GeV/u。在加速过程中采用了变换谐波的方式,解决了较低能量下的加速问题。模拟结果给出了不同时刻粒子在纵向相空间的分布以及各主要高频参数随时间的变化曲线。

高温真空除气对材料磁导率的影响

为了满足真空材料出气率的要求,HIRFL CSR工程超高真空系统制定了高温真空除气工艺,此工艺在明显降低了材料的体出气率的同时,对降低真空室材料在机加工、焊接等过程中所产生的磁性有显著的作用。

20kV射频堆积腔的物理设计

分析了重离子束的射频堆积过程。在此基础上,根据兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFLCSR)内束流流强为1012～1014s-1的设计要求,对用于束流射频堆积的高频腔体进行了物理设计。主要设计参数为:腔体长度19m,铁氧体环尺寸200mm×80mm×25mm,峰值电压200kV,频率范围180～280MHz,铁氧体中磁通量密度10mT

Bump磁铁电源控制器的设计

HIRFL—CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家 “九五”重大科学工程之一。在磁铁电源的控制系统中需要电源控制器及时准确的提供基准的电压波形，并对输出的波形进行回读监测，以保证加速器正常工作。 论文介绍了电源系统的要求和特点，并根据设计要求给出了设计思想和系统框图，本控制系统主芯片采用TI公司的TMS320C6713芯片，并给出了DSP系统设计的一般流程。文中详细介绍了TMS320C6713芯片的结构和性能指标，以及其外围电路和存储器的扩展情况，指出了在高速电路板设计时应注意的问题。 设计中使用可编程逻辑器件，使设计可灵活配置，电路板设计在有BGA封装器件情况下实现四层板手工布线。 论文完成的Bump磁铁电源控制器的硬件电路设计，为以后的软件编写和测试搭建了坚实的平台

医用回旋加速器电源控制器硬件平台设计

医用回旋加速器控制系统是在HIRFL—CSR控制系统上总结、简化、优化而完善出来的，医用回旋加速器控制系统是一个基于网络的分布式控制系统，它由许多分控制系统组成。其中磁铁电源控制系统是回旋加速器控制系统中的一个重要组成部分，它是集波形发生、数据采集、状态监测为一体的控制系统。它由磁铁电源的高速、高精度信号给定以及模拟和状态回读两个部分所组成。信号给定的输出波形参数由实验计算得出。粒子束流的品质好坏由磁场决定，磁场由磁铁电源决定，磁铁电源由电源控制器的给定参考电压决定，因此电源控制器的精度直接影响束流品质。磁铁电源的给定信号由本控制器当中的DAC负责完成，DAC的精度要满足电源要求的精度；磁铁电源数据的采集、电源状态的监测由本控制器当中的CPLD+ARM+ADC协同完成，采集到的数据均存放在数据中心的数据库中，以供参考、分析及应用。本论文论述了回旋加速器磁铁电源控制器硬件平台的设计与实现。对磁铁电源控制系统，主要从系统的结构、各个部件的硬件设计和系统软件设计这几个方面进行论述；并详细论述了硬件的各个结构与电路设计。本文的工作在医用回旋加速器控制系统中具有很重要的意义，为重离子束治疗肿瘤做了基础准备。从测试及实验结果来看，我们对磁铁电源的控制系统不仅在硬件结构上，还是在软件设计实现上都达到了设计要求

医用回旋加速器电源控制器软件设计

医用回旋加速器控制系统是在HIRFL—CSR控制系统上总结完善出来的，医用回旋加速器控制系统是一个基于网络的分布式控制系统，它由许多分控制系统组成。磁铁电源控制系统是回旋加速器控制系统中一个重要部分，它是一个集波形发生、数据采集、状态监测与一体的系统。输出波形的参数由实验需要而计算得到。因为加速器所有的运行激励都由电源所控制，电源控制着磁场的状态，磁场的状态决定着加速器的状态，所以控制系统的直接控制对象就是磁场电源。在整个控制系统中最重要的就是控制波形的同步和波形的精度，这是同步加速器控制系统的关键所在。波形的同步由同步时序系统控制，这是回旋加速器成功运行的先决条件。数据的采集、电源状态的监测由数据采集模块CPLD+ARM负责完成，CPLD与ARM控制器结合，形成数据的上行通道。采集到的数据均存放在中央控制室的数据库中，以供参考、后期分析及应用。论文论述了对医用回旋加速器电源控制器软件的设计实现。对磁铁电源控制系统，主要从系统的结构、I/O部件的硬件设计和软件设计这几个方面进行论述；对软件系统，主要描述各类硬件驱动设计、对数据预处理和与数据库通信的设计实现。本文的工作在医用回旋加速器控制系统中具有很重要的意义，为重离子束治疗肿瘤做了基础准备。从测试及验收结果来看，我们对控制系统的优化不仅在硬件结构上，还是在软件设计实现上都达到了设计要求

CSR束流快引出控制系统研究与实现

HIRFL—CSR（兰州重离子冷却储存环）控制系统由许多子控制系统组成，磁场电源控制系统是其重要的组成部分。为实现将加速后的束流引出到实验环和外靶实验终端，需要设计一套完善的束流快引出电源控制系统。我们利用自行研制的高实时性DSP控制器，并结合先进的ARM嵌入式网络技术，构建了一个基于以太网技术的分布式电源控制系统。对于整个控制系统，本文从分布式系统总体结构，I/O部件硬件构成和软件系统编程，同步时序系统的原理与具体实现等多个方面进行论述，最后给出在试验平台和现场的测试结果。通过现场测试与分析，本系统完全满足了HIRFL-CSR大科学工程对控制系统的要求。本控制系统的技术难点为：对束团位置的精确定位和对分布式控制系统中各I/O部件的操作同步。主要技术创新有：在加速器控制领域采用先进的ARM+DSP的嵌入式控制方式；利用高速FPGA数字技术实现Kicker的定时触发