SHINE絲掃描截面測量系統樣機數據采集系統研制

萬 鈞 冷用斌, 賴龍偉 陳 杰 高 波 陳方舟 陳 健 曹珊珊

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

3（中國科學院上海高等研究院 上海 201204）

目前，國內對于自由電子激光（Free Electron Laser，FEL）的束流截面測量還都依靠熒光靶［1］和多絲靶［2］等傳統手段。這些傳統手段對于束流有阻擋作用，無法在不影響束流運行的情況下完成在線測量。同時由于信號的采集使用相機，測量精度將受到影響［3］。絲掃描截面測量系統（Wire scanner）［4-5］是國內外各大加速器裝置普遍采用的技術，用于半阻攔束流截面測量。作為一種常用于直線加速器束流截面測量的方法，其在國外FEL裝置：如第二代直線加速器相關光源（Linac Coherent Light Source-II，LCLS-II）［6］、瑞士自由電子激光（SwissFEL）［7］、歐洲X射線自由電子激光（European X-ray FEL，EXFEL）［8］、韓國浦項X射線自由電子激光（Pohang Accelerator Laboratory XFEL，PAL-XFEL）［9］等加速器裝置上應用并取得了很好的效果。該技術在國內應用于電子束團截面測量目前主要是中國科學院高能物理研究所的北京正負電子對撞機（Beijing Electron Positron Collider，BEPC）［10］的 改 進 項 目BEPC-II，該裝置將電子加速至能量為1.89 GeV，束流重復頻率為50 Hz。中國科學院高能物理研究所的中國散裂中子源（China Spallation Neutron Source，CSNS）［11］和中國科學院近代物理研究所的加速器驅動次臨界系統（Accelerator-Driven Subcritical System，ADS）［12］是將絲掃描系統應用于質子或H-離子的束團截面測量。從整體上雖然各個加速器實驗室在絲掃描截面測量系統的總體結構大致相同，但由于加速器的粒子種類、粒子能量、束團重復頻率等參數不同，各裝置使用絲掃描系統的各項參數和工作模式存在很大不同。對于SHINE［13-14］裝置，其重復頻率可達1 MHz，電子能量達8 GeV，絲掃描截面測量系統應用于SHINE，是國內首次將該技術應用于高重頻自由電子激光裝置，其數據采集系統將面臨數據吞吐量大、探測器輸出數據同步難度高等問題。……