加速器物理实验中的 R&S®RTO/RTP

加速器物理实验经常需要测量脉冲信号。借助数字触发和低噪声前端,R&S®RTO/RTP 数字示波器可执行高度精确的测量,以便对实验装置进行特性分析。该数字示波器具有多项专为加速器物理实验室设计的测量功能,支持详细的信号分析。

© Soleil 版权所有。
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您的任务

加速器物理实验(例如同步加速器实验室)通常要求极其精准地测量脉冲参数或两个信号间的抖动。这些数据需要在实验装置启动、特性测量和持续监测操作期间进行测量。监测时,需以更高速率(如:100Hz)存储并下载这些数据,以便捕获运行的自由电子激光器的每个脉冲。

罗德与施瓦茨解决方案

研究者将对 R&S®RTO/RTP 出色的精确度赞叹不已。低噪声前端和 10 Gsample/s 单核一体式模数转换器实现大于 7 位的 ENOB 有效分辨率,能够提供精密测量数据。100 ps 采样分辨率支持检测高频率信号分量。数字触发架构是实现 1 ps (RMS) 低触发抖动的关键。R&S®RTO-B4 恒温晶体振荡器 (OCXO) 选件将时基精度提高到 0.2 ppm,对尽量减少长期漂移至关重要。R&S®RTO/RTP 可快速执行测量:每秒执行 600 000 次模板测试,可极其快速地检测信号偏差。总体而言,R&S®RTO/RTP 非常适合在同步加速器或自由电子激光器实验室等多种加速器物理实验室中进行精密测量。

应用

波束质量安全联锁系统

随着同步加速器光源推行持续恒流运行,注入流程必须实现完全自动化。这需要大幅更改控制系统,推动了对新型安全联锁系统的需求,以防止同步加速器等出现损坏。R&S®RTO/RTP 非常适用于此类安全联锁系统。该工具可通过快速模板测试监控同步加速器中驱动喷射器的脉冲。如果喷射器脉冲错误且模板被违规,R&S®RTO/RTP 可以停止注入流程,以防止同步加速器损坏。此外,完整的远程操控性能是它的另一大亮点,专家可以远程支持故障排查并且可充分访问 R&S®RTO/RTP。

可以最高 100 Hz 的速率采集和下载波形
可以最高 100 Hz 的速率采集和下载波形
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监控自由电子激光器的加速路径中的射频脉冲

在自由电子激光器 (FEL) 中,可以持续监控射频脉冲的脉冲波形,以防止加速器损坏。这需要捕获每个脉冲并持续记录所有数据。新一代 FEL 将脉冲重复频率增至 100 Hz。R&S®RTO/RTP 可以最高 100 Hz 的速率采集脉冲波形并将其下载到电脑,以便捕获每个脉冲。

用户可测量两个信号之间的抖动,精确度达到皮秒级
用户可测量两个信号之间的抖动,精确度达到皮秒级
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激光脉冲与同步加速器之间的抖动

许多实验都需要同步不同的脉冲源。例如,根据延时测量使用同步辐射源调整激光脉冲。准确测量至关重要,以尽可能降低两者之间的抖动。R&S®RTO/RTP 的精密数字触发架构与 OCXO 选件结合使用,可以实现皮秒级的精确度,以便测定两个脉冲之间的时间关联。用户可以分析测量统计、直方图分布及长期趋势方面的延时测量结果。

触发分布准确度测量

同步加速器或 FEL 的触发信号对于所有的时间分辨实验都至关重要。触发信号(通常在控制室中可用)需要分布在整个研究机构。为实现皮秒级的精确度,需要校正热波动和其他信号波动。如何测量此类触发分布系统的特性?R&S®RTO/RTP 的数字触发架构和 R&S®RTO-B4 OCXO 选件结合使用,可以小于 1 ps 的精确度准确测量间隔几微秒的脉冲。

比较模拟触发(左侧)和数字触发(右侧)的触发抖动
比较模拟触发(左侧)和数字触发(右侧)的触发抖动