|
|
|
|
Исследование и разработка систем синхронизации с магнитным полем Бустера, У-70 и первой ступени УНК.
Система синхронизации на любом ускорителе– важная технологическая система, обеспечивающая централизованное управление работой ускорителя и специализированной аппаратуры по обеспечению вывода, транспортировки и детектирования пучков. Совместное функционирование ускорителя, специализированной аппаратуры и физических установок требует жесткой синхронизации их работы с циклически изменяющимся во времени магнитным полем ускорителя. Закон изменения магнитного поля во времени генерируется устройством программного регулирования системы питания магнитов. В ходе циклического изменения поля в системе синхронизации генерируется ряд технологических импульсов, жестко привязанных к мгновенным величинам индукции. От точности функционирования системы синхронизации по магнитному полю зависит получение ускоренного протонного пучка с требуемыми параметрами, а также дальнейшее его использование для физического эксперимента. Для успешной работы ускорительного комплекса в целом изменение магнитных полей, работа специализированной аппаратуры отдельных машин также должны быть жестко синхронизированы С вводом в эксплуатацию режима работы ускорителя ИФВЭ с инжекцией протонов из бустера был осуществлен новый закон изменения магнитного поля основного электромагнита У-70. В связи с этим потребовалось изменить и систему синхронизации по магнитному полю. Существенно повысились требования и к точности привязки к магнитному полю. Так, при организации бустерного плато магнитного поля абсолютная ошибка не должна превышать 0,1 Гс. Система синхронизации по магнитному полю состоит из аппаратуры репера магнитного поля и генератора В-серии, программируемого блока выбора импульсов, восстановителя формы импульса магнитного цикла. Аппаратуры репера включает датчик, прецизионный источник питания, формирователь импульса репера. В качестве датчика использован пермаллоевый датчик, представляющий собой катушку, в которую вставлена капсула с пермаллоевой лентой. Катушка имеет две обмотки: внешнюю обмотку подмагничивания и внутреннюю сигнальную обмотку. Обмотка подмагничивания создает однородное магнитное поле в зоне нахождения пермаллоевой ленты. При сравнивании внешнего (измеряемого) поля с внутренним полем катушки происходит перемагничивание пермаллоя. Тогда по сигнальной обмотке индуцируется импульс тока, который может быть зарегистрирован. В связи с тем, что внутренне поле в катушке линейно зависит от тока в обмотке, а нестабильностью механических размеров датчика можно пренебречь, то стабильность магнитного поля внутри катушки практически зависит только от стабильности тока в обмотке. Долговременная точность стабилизированного источника тока не хуже ± 5*10-5. Такая же стабильность привязки реперного импульса на уровне ~410 Гс. С целью повышения точности инжекции протонов из бустера разработан репер магнитного поля на основе электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) на уровне ~3кГс со стабильностью привязки ± 1*10-4. Для работы ускорительного комплекса совместно с 1-ой ступенью УНК предусмотрены еще два репера магнитного поля. Оба разработаны на основе явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Первый вырабатывает импульс на уровне 1 Тл магнитного цикла У-70 с погрешностью абсолютного измерения поля ± 1*10-4 и со стабильностью привязки не хуже ± 4*10-5. Второй должен выдавать импульс привязки на уровне инжекции в первую ступень УНК (0,1 Тл), погрешность абсолютного измерения индукции ± 2*10-4, стабильность привязки не хуже ± 6*10-5.Генератор В-серии предназначен для генерации серии импульсов, количество которых пропорционально величине магнитного поля, а частота – скорости его изменения. Относительная погрешность измерения равна ± 1,2*10-4. Минимальный дискрет измерения 0,05 Гс в диапазоне полей 300-12100 Гс. Основные элементы генератора В-серии: дифусилитель, согласующий усилитель, АЦП, интегратор.Программируемый блок выбора предназначен для выбора шестнадцати импульсов с заданным уровнем магнитного поля. Основными функциональными частями блока выбора являются два ОЗУ. Озу1 предназначено для хранения уставок магнитного поля , имеет емкость 32байта и представляет собой матрицу памяти с организацией 16*16 бит. ОЗУ2 имеет аналогичную организацию и предназначено для хранения информации о том, по каким выходным каналам должен быть выдан импульс, соответствующий той или иной уставке, т.е. ОЗУ2 осуществляет управление шестнадцатью выходными ключами. Оба ОЗУ доступны с канала каркаса как для записи, так идля чтения. Управление адресными шинами запоминающих устройств осуществляется от одного счетчика адреса, уставка в который заносится с канала каркаса через регистр. Восстановитель формы цикла магнитного поля предназначен для работы с панорамным осциллографом и дает возможность визуально контролировать форму цикла магнитного поля или его отдельные части, т. е. Модуль имеет две возможные моды работы. Минимальный дискрет восстановителя составляет 0,1 Гс. Максимальный диапазон восстанавливаемого участка магнитного цикла с минимальным дискретом составляет 400 Гс. Максимальный дискрет восстановителя составляет 6,4 Гс и обусловлен наличием делителя частоты на 64. Восстановитель состоит из следующих основных частей: реверсивный счетчик, ЦАП, суммирующий усилитель.
1.Vaguene A.I., Makarov B.A., Kolupaev B.A., Pominov O.N., Pchelkina E.I., Ryzhov V.G. System of synchronization width the magnetic field at the IHEP synchrotron. – 5-th international school-seminar. Computing and automation in nuclear physics and astrophysics. Abstracts of lectures and repots. Russia, Sochi, 16-23 October 1992. Moscow, 1992, p.49. (V-ая международная школа-семинар по автоматизации исследований в ядерной физике, астрофизике, г. Сочи, 16-23 октября 1992. Тезисы докладов. Москва, 1992, с. 49.)
|