北京正負(fù)電子對撞機同步輻射X射線能譜的測量

介紹了北京正負(fù)電子對撞機（ｂｅｐｃ）控制系統(tǒng)的改造升級．原有的集中式控制系統(tǒng)改造為分布式控制系統(tǒng)，基于ｘ－ｗｉｎｄｏｗ、工作站的中央控制臺取代了舊控制臺，商業(yè)產(chǎn)品取代了關(guān)鍵非標(biāo)專用部件，系統(tǒng)的可靠性和實時響應(yīng)速度提高．

在中國,科學(xué)和高技術(shù)的發(fā)展,一直被放在優(yōu)先地位,受到政府的關(guān)注。80年代,我曾出任北京正負(fù)電子對撞機工程領(lǐng)導(dǎo)小組組長,領(lǐng)導(dǎo)小組受中國政府委托,代表中國政府全面組織領(lǐng)導(dǎo)北京正負(fù)電子對撞機的建設(shè)工作。我想結(jié)合我的經(jīng)歷,以這個主

!""#年$%第!&卷$%第’期 國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進展 ()*+,-).%/01%234%5-67)8*79:*970; （中國科學(xué)院高能物理研究所北京&"""’?） 關(guān)鍵詞北京正負(fù)電子對撞機，改造，進展 >;;;中國科學(xué)院院士、高能物理研究所所長、@a<b55工 程經(jīng)理 修改稿收到日期：!""#年c月d日 !c& 北京正負(fù)電子對撞機（@a<b）由直線注 入器、儲存環(huán)、北京譜儀和北京同步輻射裝 置組成。@a<b于&?de年&"月動工，鄧小 平同志親自為工程奠基。&?dd年&"月 @a<b如期建成，未超預(yù)算，并在建成后迅 速達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。&"月!e日黨和國家領(lǐng)導(dǎo) 人來所視察@a<b。鄧小平同志發(fā)表了“中 國必須在高科技領(lǐng)域占有

作為探索微觀世界工具,對撞機在粒子物理近三十年激動人心的進展中嶄露頭角,已成為一種占主導(dǎo)地位的高能加速器.北京正負(fù)電子對撞機(bepc)瞄準(zhǔn)τ粲能區(qū)的物理窗口,自1988年建成投入運行以來,在高能物理實驗和同步輻射研究領(lǐng)域做出了許多重要成果,已成為在其工作能區(qū)性能國際領(lǐng)先的高能加速器.為了在激烈的國際競爭中繼續(xù)保持在τ粲物理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,中國科學(xué)家提出了北京正負(fù)電子對撞機重大改造計劃(bepcⅱ),于2003年底得到國家批準(zhǔn).和bepc一樣,bepcⅱ“一機兩用”,用于高能物理和同步輻射研究,作為對撞機的主要指標(biāo)的亮度將比bepc高100倍,同步輻射的性能也將大幅度提高.文章簡要介紹了bepc運行成果和bepcⅱ的建設(shè)進展及其發(fā)展前景.

北京正負(fù)電子對撞機(bepc)自1988年建成投入運行以來,在高能物理實驗和同步輻射研究領(lǐng)域做出了許多重要成果,成為在其工作能區(qū)性能國際領(lǐng)先的高能加速器。為了在激烈的國際競爭中繼續(xù)保持我國在子-粲物理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,我國科學(xué)家提出了北京正負(fù)電子對撞機重大改造計劃(bepcii),于2003年底得到國家批準(zhǔn)。和bepc一樣,bepcii“一機兩用”用于高能物理和同步輻射研究,作為對撞機的主要指標(biāo)的亮度將比bepc高100倍,同步輻射的性能也將大幅度提高。簡要報告了bepc上的研究成果、bepcii工程建設(shè)的進展及其發(fā)展前景。

北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程進展

日前，由中國核工業(yè)建設(shè)集團公司所屬成員企業(yè)中國核工業(yè)中原建設(shè)公司承擔(dān)完成的中國科學(xué)院高能物理研究所北京正負(fù)電子對撞機國家重大改造工程（bepcⅱ），因質(zhì)量好、速度快，受到中國科學(xué)院院方的一致好評，被評為中國科學(xué)院十大優(yōu)秀工程之一。北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程是國家大型基礎(chǔ)科研工程之一。工程采用當(dāng)今世界上最先進的雙環(huán)交叉對撞技術(shù)，主要應(yīng)用于探測微觀世界的高能物理研究，也可用于同步輻射應(yīng)用。工程在現(xiàn)有的儲存環(huán)隧道內(nèi)重建和安裝兩個儲存環(huán)，大幅度提高北京正負(fù)電子對撞機的性能，改造后的對撞機仍可“一機兩用”，此項技術(shù)在國際上仍處于領(lǐng)先地位。

ｂｅｐｃ運行７年來，儲存環(huán)超高真空系統(tǒng)平均本底真空一直優(yōu)于６．７×１０－８ｐａ，環(huán)真空測量采用ｂ－ａ規(guī)通過１００ｍ長電纜線輸入信號到真空計，觀察真空計的測量讀數(shù)來監(jiān)視真空。在運行中，環(huán)上有１／４的真空測量點受干擾，造成測量讀數(shù)為０，嚴(yán)重影響環(huán)超高真空系統(tǒng)的監(jiān)測，也無法求環(huán)平均動態(tài)真空的準(zhǔn)確度。本文介紹一種采用新型收集極電纜線和在系統(tǒng)內(nèi)加金屬網(wǎng)抗干擾措施的實驗研究。結(jié)果表明，干擾來自兩方面：其一是沖擊磁鐵（ｋ鐵）的脈沖磁場，以及ｋ鐵高壓引出線周圍的電磁波輻射；其二是束流在ｋ鐵內(nèi)激發(fā)的高次模式電磁波。在實驗中，分析研究了干擾的來源，為采取更好的抗干擾措施提供了依據(jù)

在北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程(bepcⅱ)中,為能有效地利用現(xiàn)有的camac設(shè)備,研究提出采用vme模塊作為camac串行驅(qū)動器(serialdriver),與camac機箱連成串行通道系統(tǒng),通過camac機箱控制器對camaci/o功能插件進行控制操作,實現(xiàn)對輸運線磁鐵電源的遠(yuǎn)程控制。文章描述與實現(xiàn)這一方案相關(guān)的camaci/o驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件的開發(fā)與調(diào)試。該樣機系統(tǒng)的研制成功解決了bepcⅱ控制系統(tǒng)研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。

本文介紹了北京正負(fù)電子對撞機首級精密工程控制網(wǎng)的任務(wù)、網(wǎng)形設(shè)計、精度保證措施、實測方法和所達(dá)到的精度。還扼要地介紹了對撞機工程特殊情況下,控制點的埋設(shè)、投點、復(fù)測措施等情況。

北京正負(fù)電子對撞機是目前我國最大的高能加速器，它是我國開展高能物理研究及同步輻射應(yīng)用的重大工程型科研項目。北京正負(fù)電子對撞機由注入器、輸行段及儲存環(huán)三部分組成。注入器全長202米，分為42節(jié)，由43個支架支撐。按設(shè)計要求，42節(jié)加速管中心必須精確地處在一條直線上，為此武漢測繪科技大學(xué)承擔(dān)了進

在北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程中,新的控制系統(tǒng)將采用系統(tǒng)集成工具包epics進行開發(fā)。描述了在epics環(huán)境下開發(fā)的輸運線磁鐵電源控制系統(tǒng),包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制軟件和人機界面等。該系統(tǒng)已經(jīng)正式投入運行,性能穩(wěn)定可靠,為對撞機改造項目做出了貢獻。

低溫傳輸管線是北京正負(fù)電子對撞機重大升級改造(bepcⅱ)中低溫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。為了確保bepcⅱ低溫傳輸管線的設(shè)計質(zhì)量,運用有限元軟件包ansys對低溫傳輸管線的支撐進行了熱負(fù)荷的數(shù)值模擬,得到傳輸管線的漏熱和支撐溫度分布。設(shè)計了一種特殊的支撐結(jié)構(gòu)來支撐多通道傳輸管線垂直段重量,并對該支撐進行了熱和應(yīng)力的數(shù)值模擬。最后確定了漏熱、強度滿足工程要求且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單的低溫傳輸管線支撐方案,目前該支撐方案已經(jīng)運用到實際傳輸管線的加工、制造中。

北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程在順利完成第一階段的主要任務(wù)——電子直線加速器改造后，目前已進入工程實施的第二階段，對撞機儲存環(huán)單環(huán)改雙環(huán)工作已于2005年7月4日正式開始，這是該改造工程最關(guān)鍵和最困難的一仗。

北京正負(fù)電子對撞機重大改造工程進入全面實施階段

在bepcii超導(dǎo)腔低溫系統(tǒng)中,壓縮機控制的優(yōu)劣直接關(guān)系到制冷機制冷性能的高低、壓縮機耗能的多少以及超導(dǎo)腔能否穩(wěn)定運行。通過分析linde制冷機控制的plc源代碼,深入研究制冷壓縮機的控制方式,并在bepcii超導(dǎo)腔低溫系統(tǒng)的實際運行過程中改變控制目標(biāo),研究控制目標(biāo)的改變對壓縮機控制的影響。實驗表明,壓縮機控制的pid參數(shù)設(shè)置合理,性能可靠,完全滿足bep-cii超導(dǎo)腔低溫系統(tǒng)的要求。

采用中性鹽霧試驗比較了酸性氯化鉀鍍鋅層經(jīng)3種不同鈍化劑鈍化處理后所得鈍化膜的耐蝕性,采用x射線光電子能譜研究了不同鈍化膜的厚度及組成。結(jié)果表明,spectramatetm25彩色鈍化所得鈍化膜的耐蝕性最好,可以經(jīng)受336h以上的中性鹽霧試驗,tri-v121鈍化膜的耐蝕性次之,tri-v120鈍化膜最差。tri-v120和tri-v121藍(lán)白鈍化所得鈍化膜的主要組成為cr2o3,厚度均為200nm左右,但后者的cr含量較高,因此具有較高的耐蝕性;經(jīng)spectramatetm25彩色鈍化所得鈍化膜的組成為cr(oh)3和cr2o3,厚度約為800nm,膜層厚是其具有高耐蝕性的主要原因。

分參數(shù)測量ａｌ衰減膜的質(zhì)量厚度和氧化層后，通過計算到了ａｌ膜的透過率。為檢驗計算結(jié)果的正確性，在北京同步輻射軟ｘ光反射率裝置上進行ａｌ衰減膜透過率的直接測量。二者的結(jié)果在最大偏差１１％范圍內(nèi)符合。

分析了高能x射線工業(yè)ct所常用的閃爍探測器的優(yōu)缺點,及傳統(tǒng)氣體電離室探測器存在的不足。為克服這些缺點和不足,從x光子與物質(zhì)相互作用理論出發(fā),結(jié)合高能工業(yè)ct的結(jié)構(gòu)特點,探討了高能窄x射線束入射到薄金屬片中x光子和光電子的輸運過程,提出了以高密度的金屬片作為x光子輻射轉(zhuǎn)換體,以氣體電子倍增器作為光電子倍增放大的新型高能工業(yè)ct探測器方案。并利用基于linux平臺的egsnrc程序進行了monte-carlo仿真。從原理上說明了這種氣體倍增探測器相對于傳統(tǒng)氣體電離室探測器,既有較高的探測效率,其體積也大為減小,替代高能工業(yè)ct傳統(tǒng)的閃爍體探測器在理論上是可行的。

應(yīng)用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(ftir)和x射線光電子能譜(xps),研究了3種提純方法得到的竹木質(zhì)素及其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性.確定竹木質(zhì)素c1s的電子結(jié)合能分別為283.52(c—h或c—c),284.58～285.72(c—or或c—oh),286.10～286.44(c=o或ho—c—or),287.65～287.72(o—c=o)ev.o1s的電子結(jié)合能分別為530.31(羥基氧原子),531.45～531.72(醛或酮的羰基氧原子),532.73～533.74(酯鍵或羧酸中的羰基氧原子)ev.竹木質(zhì)素中的結(jié)構(gòu)單元之間主要是通過醚鍵和碳碳單鍵連接,慈竹磨木木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元中醚鍵、碳碳單鍵、酯鍵、羰基和烯雙鍵的比例為100∶63∶32∶40∶32(49.3∶31.0∶16.0∶19.9∶16.0).

為了實現(xiàn)x射線診斷機的質(zhì)量控制,根據(jù)輻射劑量測量的原理,設(shè)計了非介入式x射線管電壓測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)以單片機控制系統(tǒng)為平臺,智能判斷x射線診斷機的照射,通過不同傳輸路徑的射線強度的對比,計算x射線管電壓,實現(xiàn)x射線管電壓波形的實時存儲。實驗數(shù)據(jù)表明,該方法簡單有效,安全可靠,適用于x射線診斷機的質(zhì)量控制,具有廣闊的應(yīng)用前景。

電子工程科-同步JK觸發(fā)器的原理與特點