Free Electron Laser in Hamburg (FLASH) and X-Ray Free Electron Laser (XFEL) are linear accelerators that require a complex and accurate Low Level Radio Frequency (LLRF) control system. Currently working systems are based on aged Versa Module Eurocard (VME) architecture. One of the alternatives for the VME bus is the Advanced Telecommunications and Computing Architecture (ATCA) standard. The ATCA based LLRF controller mainly consists of a few ATCA carrier boards and several Advanced Mezzanine Cards (AMC). AMC modules are available in variety of functions such as: ADC, DAC, data storage, data links and even CPU cards. This paper focuses on the software that allows user to collect and plot the data from commercially available TAMC900 board.
Akcelerator X-FEL jest czwartą generacją lasera wykorzystującego promieniowanie synchrotronowe. Systemy sterujące akceleratorem zostaną umieszczone w tunelu akceleratora, przez co będą narażone na oddziaływanie promieniowania. W ramach projektu CARE opracowywane są algorytmy i metody ochrony układów elektronicznych przed ubocznymi efektami promieniowania ze szczególnym uwzględnieniem zastosowania elementów COTS (Commercial of the Shelf). Wykorzystanie powszechnie dostępnych elementów elektronicznych pozwoli znacznie obniżyć cenę układów sterowania. W celu zminimalizowania liczby błędów w układach projektowane systemy są zabezpieczane na poziomie sprzętu oraz oprogramowania.
EN
X-FEL accelerator is a fourth generation of X-Ray laser based on synchrotrone radiation. The control systems of the acceleration will be installed in the main tunnel, therefore the devices will be subjected to radiation influence. Algorithms and methods allowing to decrease influence of parasitic radiation are designed within the confines of CARE project using the Commercial of The Shelf components (COTS). Application of the COTS devices decreased the construction costs. Hardware and software mechanisms were implemented on the hardware level to secure the devices dedicated for the control system.
Gamma and neutron radiation is produced during the normal operation of linear accelerators like Free-Electron Laser in Hamburg (FLASH) or X-ray Free Electron Laser (X-FEL). Gamma radiation cause general degeneration of electronics devices and neutron fluence can be a reason of soft error in memories and microcontrollers. X-FEL accelerator will be built only in one tunnel, therefore most of electronic control systems will be placed in radiation environment. Exposing control systems to radiation may lead to many errors and unexpected failure of the whole accelerator system. Thus, the radiation monitoring system able to monitor radiation doses produced near controlling systems is crucial. Knowledge of produced radiation doses allows to detect errors caused by radiation, schedule essential replacement of control systems and prevent accelerator from serious damages. The paper presents the project of radiation monitoring system able to monitor radiation environment in real time.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Monte Carlo method is often used in radiation therapy as utilized in all the branches of science. For this purpose, various preset codes are used for the dose calculations in radiotherapy. In this study, a new Monte Carlo Simulation Program (MCSP) was developed for the dose distributions of a clinical linear accelerator (LINAC) in water phantom. MCSP was carried out by taking into account the interactions of photons with matter in MATLAB (The Mathworks, Inc.). In the study, 6 MeV (6 MV photon mode) energies of photons are examined. In order to validate the performance and accuracy of the simulation, the experimental measurements and MCSP calculations were compared for both percentage depth dose curves and beam profiles. The Monte Carlo results show good agreement with experimental results.
Podczas pracy impulsowej akceleratora, komory nadprzewodzące ulegają odkształceniom. Do ich kompensacji stosowane są piezoelektryczne elementy wykonawcze sterowane przez wzmacniacze mocy. Jest to część analogowa systemu. Do części cyfrowej zalicza się kontroler oparty o reprogramowalne układy cyfrowe. Wzmacniacze mocy wzmacniają sygnał korekcyjny do poziomu umożliwiającego wysterowanie elementów wykonawczych, zaś kontroler wylicza odpowiedź wnęk na ten sygnał. Wszystkie bloki obliczeniowe zostały zoptymalizowane pod względem zajętości zasobów układu reprogramowalnego. Artykuł przedstawia wyniki testów opisywanego systemu w środowisku akceleratora liniowego FLASH.
EN
The Superconducting (SC) cavities are deformed during the pulse operation of the linear accelerators. Power amplifiers together with piezoelectric actuators are used for the compensation purpose as an analog parts of the system. The digital part consists of dedicated control board - Simcon DSP based on FPGA device Virtex II Pro from Xilinx. The power amplifiers - Piezo Drivers are used to amplify the correction signal with the proper voltage levels allowing to drive the actuators. The cavities' response for compensation signal - detuning is calculated by digital controller. The computation blocks were optimized to meet available FPGA resources and latency of 10 ns. The detuning result will be applied for closed feedback operation of the controller. The paper presents the recent development of the system and performed tests in FLASH (Free Electron Laser in Hamburg) accelerator.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The linear accelerator used for experiments with high energy electrons or positrons uses the RF cavities. Each of the structure needs to be equipped with the fast frequency tuning system. In the paper there is presented a sample system, which is dedicated to superconducting nine-cells TESLA cavity. The main aim of described electromechanical system is the compensation of the Lorentz force effect. The piezoelectric multilayer low-voltage stacks are used for this purpose as active elements. The paper is focused on the actuator itself and the control system used for its driving. Both subjects were investigated in details as tested in the framework of the PhD dissertation.
PL
Głównym elementem akceleratora liniowego jest rezonansowa wnęka przyspieszająca. Wraz ze zwiększaniem gradientu pola przyspieszającego rośnie jej odstrojenie od częstotliwości fali wymuszającej. Efekt ten jest spowodowany siłą Lorentza. W dysertacji przedstawiono nie tylko powyższe zjawisko, ale także opisano różne rodzaje submikrometrycznych systemów elektromechanicznych, dzięki którym możliwa jest jego kompensacja. Autorskim rozwiązaniem jest automatyczny system przeciwdziałający odstrojeniu wnęki podczas pracy impulsowej. Dodatkowo zaprezentowano elementy wykonawcze i czujniki, w szczególności oparte na efektach piezoelektrycznym, piezorezystywnym i magnetostrykcyjnym. Dzięki zaprojektowanemu systemowi możliwa jest kontrola kształtu jednometrowej wnęki z dokładnością do dziesiątej części mikrometra. Użyte elementy aktywne oraz czujniki pracują w temperaturze 1,8 K, w wysokiej próżni w środowisku radioaktywnym. Ponadto w pracy rozwiązano problem pomiaru siły statycznej działającej na piezoelement w docelowych warunkach pracy. Dzięki autorskiej metodzie możliwe jest wykorzystanie samego czujnika piezoelektrycznego, który ze swej natury jest elementem dynamicznym, do pomiaru siły statycznej.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.