合肥先进光源储存环逐束团信息测量系统规划

1、逐束团3维质心测量系统

现已在合肥光源上搭建起并在线工作，基于高采样率、高分辨率和带宽的示波器搭建起来的系统，读取一组500μs长波形（含2266圈的信息）计算并发布结果能达到的性能：在线处理周期7秒（两台示波器分别接条带、纽扣BPM时，为了方便对比，触发周期为10秒）、位置测量精度5μm，相位测量精度0.5ps。

现在使用的是鼎阳公司的型号为SDS6204(10Gs/s采样率、2GHz带宽、12bit分辨率)示波器，测量204MHz RF的束流结果可以达到上述性能。对于未来500MHz RF的束流，需要更高带宽和采样率的示波器，相信到时候国内仪器龙头企业会推出更高性能的产品。

在建起系统后测试对比时发现以下问题有待于新建光源时改进：

1、可供利用的BPM太少

现环上COD系统有32个BPM，此外有3组条带纽扣组合BPM，其中一组用于工作点和逐束团流强，还有一组用于逐束团反馈系统。仅有一组可供使用，并且要优先让BPM处理器研发上线时测试。

除了COD系统BPM，新光源需要安装更多的BPM才好。

2、需要同一段位置同类型的BPM对比

现在上线的条带、纽扣的逐束团3维信息对比时发现，波形特征的不同使相位的对比差异很大。如果同一段位置两个同类型的BPM做这样的对比，可以假设他们的3维质心位置相同，能更直接的测量出系统的测量精度。

这样就需要加工紧凑的连续3个BPM的腔体（2组用于3D系统，1组用于COD系统），这样的腔体加工一套或两套即可（如果环上也需要条带BPM来研究的话，就另外加工一套含2组条带BPM和1组纽扣的组合腔体）

如果需要多点布局逐束团3D测量系统，增加几套含2组纽扣BPM的腔就好了（一组用于COD系统，一组用于3D系统）

3、需要一段没有任何磁铁元件的直线节

这样两端如果各有一组BPM搭建起3D测量的话，位置对比可以直接测量出逐束团质心位置的相空间分布，这个直线节越长越好，这样角度的测量精度会更高。

一期建设时，会有很多直线节不安装插入件，可以利用两端的BPM；远期估计所有长、中直线节都会装插入件，所以需要在除长、中直线节外的地方找一段最长的没有磁铁元件的地方，两端各布局一组可供3D系统使用的BPM。

2、逐束团6维测量系统（3维质心位置+3维尺寸）

合肥光源的6D测量系统准备着手搭建，软件直接使用已编好的上述系统的，稍作补充和修改即可。

初步构想是利用B8线的同步光再分光出3路（现已有在线的同步光测量和条纹相机各一路，这样将共分出5路），其中一路接最高带宽的光电转换器件（已购买）后接入最高带宽的示波器（已有）测量束长和相位；另外两路分别引入X、Y方向布局的光电转换阵列后接入两台上述鼎阳示波器即可（此光电阵列系统以前超才搭建，现恢复即可）。

这样一路同步光共分出5路使用还不知道效果如何，担心到时候每路光不够强的话，光电转换后信号的信噪比是否足够，直接影响后继采集和处理得到的结果。

因此新光源最好有一路同步光专门用于逐束团6维测量系统的搭建。现光源可见光波段的系统搭建已有基础，光够强的话难度不大，但是新光源有难度，其中的难点在于未来的光斑更小，在可见光波段的衍射弥散影响逐束团尺寸的测量效果，更短波长的光电转换器件以及光路器件选择有待调研。

未来光源的储存环更大，需要读取更长的示波器波形，采集和处理的周期会更长，将由几秒变为分钟级的周期，不过做为逐束团信息的综合发布中心（除了位置、尺寸，还可得到每个束团的频谱、工作点进而分析得到其他物理量），对是否实时在线不敏感，这样的准实时在线也有助于机器的调试、验收以及运行时机器状态的监控。

上述两系统中，逐束团质心位置3D测量及扩展的相空间等的测量相对简单，BPM信号直接裸接示波器即可，我有把握做好；但是后面的6维测量，牵扯到复杂的光路调节，我没有把握，需要刚哥领头来做，我在其中负责软件部分即可（现在合肥光源上要搭建的也是这么干的）。 

刚哥做事的精细和光路设计及调节方面的经验从这次暑假B8光路的改造可见一斑，利用停机期间把所有原来的光路支架和器件全部更换并离线标定准直好，利用开学开机有光的那几天在线把同步光调整到位，不耽误正常供光。此次调节主要目标是把棚屋里的一个反射镜的调节机构换成可远程电控调节，原来调节时只能手动，是在注入1mA左右的低束流下，他进到棚屋里手动调好。

看着很简单是不是？感觉很好调是不是？也会把很多人撞得一头包！！！