Zastosowanie dużych matryc FPGA do sterowania LLRF wnękami akceleratora na przykładzie projektu X-FEL

• Autorzy: Poźniak K.

Warianty tytułu

EN

Application of large FPGA materices for accelerator cavity LLRF control system basing on X-FEL example

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano zasadę działania akceleratorów oraz metody badawcze oparte na ich wykorzystaniu. Zamieszczono przykłady współczesnych dużych kompleksów akceratorowych oraz urządzeń samodzielnych. Przedstawiono metodę kontroli LLRF do stabilizacji przyspieszającego pola elektrycznego we wnęce rezonansowej na przykładzie akceleratora liniowego X-FEL w DESY (Hamburg). Omówiono rolę i zasadę działania elektronicznego systemu sterowania opartego na układach FPGA z serii Virtex-ll z wbudowanymi szybkimi elementami DSP. Zamieszczono przykładowe wyniki badań z elektronicznym symulatorem wnęki oraz na stanowisku testowym CHECHIA w DESY we współpracy z rzeczywistą wnęką rezonansową stosowaną w akceleratorze X-FEL.

EN

The paper contains description of some accelerators and research methods used with accelerators. The representative examples of the biggest accelerators were debated. The work presents in more detail the LLRF control system to stabilize the accelerating electromagnetic field in a superconducting cavity of the linear accelerator for X-Ray Free Electron Laser, which is under research in DESY, Hamburg. The working principle of the LLRF control system was outlined. The applied system uses FPGA chips eauipped with fast hardware based on internal DSP functional blocks. Practical solutions were presented which use Virtex-ll chips by Xilinx. Exemplary results are presented with superconducting cavity controller and simulator. The tests were done on the CHECHIA laboratory set-up for a single niobium cavity in DESY. Such cavities are used for the construction of the X-FEL linac.

Słowa kluczowe

PL

akcelerator; przyśpieszanie cząstek; stabilizacja pola przyśpieszającego; sterowanie LLRF; identyfikacja parametrów wnęki; monitoring; diagnostyka; akwizycja danych; FPPGA; Xilinx; VHDL; programowanie behawioralne; akcelerator liniowy X-FEL; DESY

EN

accelerator; particle acceleration; EM field stabilization in accelerators; LLRF control system; cavity parameters identification; monitoring; diagnostics; data acquistion; FPGA; Xilinx; VHDL; behavioral programming; linear accelerator; X-FEL; DESY

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 46, nr 7
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., fot., schem., wykr.

Twórcy

autor

Poźniak K.

• Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych

Bibliografia

• 1. Czarski T., Romaniuk R.S., Pożniak K.T., Simrock S.: Cavity Control System Essential Modeling for TESLA Linear Accelerator. TESLA Technical Note, 2003-06, DESY.
• 2. Czarski T., Romaniuk R. S., Pożniak К. T, Simrock S.: Cavity Control System, Models Simulations For TESLA Linear Accelerator. TESLA Technical Note, 2003-08, DESY.
• 3. Czarski T, Romaniuk R.S., Pożniak K.T., Simrock S.: Cavity Control System, Advanced Modeling and Simulation for TESLA Linear Accelerator. TESLA Technical Note, 2003-09, DESY.
• 4. Pożniak K.T., Czarski T., Romaniuk R.: Functional Analysis of DSP Blocks in FPGA Chips for Application in TESLA LLRF System. TESLA Technical Note, 2003-29, DESY.
• 5. Pożniak K.T., Romaniuk R., Kierzkowski К.: Parameterized Control Layer of FPGA Based Cavity Controller and Simulator for TESLA Test Facility. TESLA Technical Note, 2003-30, DESY.
• 6. Pożniak К. T, Bartoszek М., Pietrusiński М.: Internal Interface for RPC Muon Trigger electronics at CMS experiment. Proc, of SPIE, vol. 5484, 2004.
• 7. Pożniak K.T., Czarski T, Romaniuk R. S.: FPGA based Cavity Simulator and Controller for TESLA Test Facility. Proc, of SPIE, vol. 5775, 2005.
• 8. Roszkowski P., Zabototny W. M., Kierzkowski K., Pożniak К. T., Romaniuk R., Simrock S.: Prototype Implementation of the Embedded PC Based Control and DAQ Module for TESLA Cavity SIMCON. Proc, of SPIE, vol. 5775, 2005.
• 9. Pożniak K.T., Romaniuk R. S., Czarski T, Giergusiewicz W., Jałmużna W., Olowski K., Perkuszewski K., Zielinski J.: FPGA and optical network based LLPF distributed control system for TESLAXFEL Linear Accelerator. Proc, of SPIE, vol. 5775, 2005.
• 10. Giergusiewicz W., Kierzkowski K., Pożniak К. T., Romaniuk R.S.: FPGA based LLRF control module for X-ray Free Electron Laser and TESLA feedback system. Proc, of SPIE, vol. 5775, 2005.
• 11. Pożniak K.T., Romaniuk R. S., Kierzkowski K.: Modular & reconfigurable common PCB-platform of FPGA based LLRF control system for TESLA Test Facility. TESLA Technical Note, 2005-04, DESY.
• 12. http://www.slac.stanford.edu/spires/experiments/online_exp.shtml [Current experiments in particle physics].
• 13. http://www.desy.de/LLRF/ [Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY].
• 14. http://xfel.desy.de/LLRF/ [The European X-Ray Laser Project XFEL].
• 15. http://www.xilinx.com/ [Xilinx Homepage].
• 16. http://www.altera.com/ [Altera Homepage].
• 17. http://www.nallatech.com/ [Nallatech Homepage].
• 18. http://www.cern.ch/ - [CERN - European Laboratory for Particle Physics].
• 19. http://www.cern.ch/CERN/Accelerators.html - [CERN -- Accelerators].
• 20. http://www.slac.stanford.edu - [Stanford Linear Accelerator Center].
• 21. http://www.fnal.gov-[Fermi National Accelerator Laboratory].
• 22. http://www.bnl.gov-[Brookhaven National Laboratory].
• 23. http://www.hepth.cornell.edu/public/CESR/ - [Cornell Electron Storage Ring].
• 24. http://www.kek.jp/intra.html - [KEK organization].
• 25. http://www-elsa.physik.uni-bonn.de/lnformationen/accelerator_list.html [Particle Accelerators Around the World].
• 26. http://sbfel3.ucsb.edu/www/vl_fel.html [Free Electron Laser].
• 27. http://http://www.beyondlogic.org/epp/ [EPP - Enhanced Parallel Port description].
• 28. http://postępy.fuw.edu.pl/zjazdy/Torun 2001/zakrzewski.pdf