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1、BEPCII 高频系统运行总结(2012-2013),黄彤明 代表高频组全体成员 2013年8月3日 北京 怀柔,提纲,运行总结 问题及改进 机器研究 未来运行展望 结束语,1.1 本轮运行历程,对撞模式运行（212天）： 能量扫描范围广： 1.89, 2.13, 2.09, 2.12, 2.18, 1.91, 1.95, 2.05, 1.75, 1.77, 1.83 小P （0.017）模式 创造了亮度新高：7.08E+32 /cm-2s-1 完成10亿个Jpsai取数、1500pb-1取数 同步模式运行（83天）,1.2 本轮运行特点,对撞束流功率突破2*120 kW，试验最高入射功率14
2、3 kW； 带束高频电压提高到1.60 MV以上，最高达1.80 MV； 对撞无丢束：69小时、47小时； 组成了丢束诊断工作组，及时对每次丢束给出初步分析和判定，为分析和解决各类故障提供了一定的帮助。,1.3 本轮运行亮点,东腔典型参数,西腔典型参数,1.4 超导腔trip统计,其他高频硬件故障： 水、风、damper温度过高、东厅室温过高、LLRF插件故障、分子泵电源故障等； 非高频原因： 束流振荡、超导铁、电源故障等,2012年暑期检修 运行中出现并已经解决的问题 运行中出现但仍存在的问题,2 问题及改进,门钮风冷改造 常规检修： 超导腔电动调谐器检修：拆卸、清洗、安装 低电平控制系统检
3、修 发射机控制计算机更新 其它水、电、风等维修,2.1 2012年暑期检修,门钮属于超导腔高功率输入耦合器上的关键部件之一，起到波导-同轴转换的作用，从而实现功率的匹配传输。运行中，欧姆损耗导致门钮温度升高； 风冷改造的必要性： 无RF功率时26度，传输120KW时，门钮温度超过45报警线，曾多次引起保护连锁。 考虑到2013年物理对撞能量将提高到2.0 GeV以上，而门钮温升约0.5/5kW，意味着门钮温度将突破50保护上限 风冷改造的方法：在两腔的门钮风冷进风口各安装了一台5P空调，强制降低进风温度 风冷改造的效果：比较成功！ 每侧各开一台空调，送风温度降低约10 东西两腔的门钮温度大幅降
4、低,2.1.1 门钮风冷改造,门钮,门钮风冷管,2.2 运行中解决的问题调谐臂支座倾斜,现象：南侧支座倾斜造成调谐臂上端向腔内侧倾斜，腔轴线调谐量不足，同时出现臂上端被机械限位 调谐异常 丢束 解决方法：复温到260K，先松开然后调平支座 解决效果：未再发生西腔失谐不足导致纵向共振进而导致东腔频繁丢束的事件,现象：正常取数时，西腔腔压掉，e+丢，且腔压在掉之前即出现周期性振荡 解决方法：三种措施并用（1、视在失谐角-100-200 ；2、ALC环路增益降低；3、下隧道调整西tuner补偿力从106kg96kg） 解决效果：未再出现西腔腔压振荡引发的e+丢束,2.2 运行中解决的问题腔压振荡,4
5、月9日13:18 西1.4MV,腔压,入射功率,反射功率,e+束流,低电平压电陶瓷过流保护断电（2013.2.3） 耦合器冷却水压力超高（2013.3.9） 东腔发射机管体水压偏低（2013.3.13） 东腔隔热真空分子泵机组电源故障（2013.5.3） 西腔高次模吸收器温度过高报警（2013.5.7） 发射机风冷皮带断裂（2012.12.22） ,2.2 运行中出现并已经解决的问题（3）,2.3 运行中出现但仍存在的问题（1）,西腔耦合器窗真空放气较严重： 引起e+丢束（2012.92013.8）：约29次 西窗1.65 MV附近打火严重,几乎每7天就被迫高频老练 e+ 500mA2.12G
6、eV/55b，西腔SBP真空度1.1E-8 8E-8Pa,2.3 运行中出现但仍存在的问题（2）,两腔联动： 东腔B.D连锁西腔ARC连锁:15次 西腔B.D连锁东腔ARC连锁: 35次 5月23日更新ARC 探测器盒子并提高报警阈值后，在本轮最后两周的对撞运行中，两腔联动没再出现，但仍有待进一步观察,2.3 运行中出现但仍存在的问题（3）,东腔氦压异常升高（老问题）： 拟改造LLRF、监测束流HOM、查危险模 2013.5.29，提高东腔氦压保护线：1.26bar1.28bar。根据此前经验，也许对撞流强在1.89GeV下能突破1A？,在带通滤波前查看HOM频谱 需要在下轮运行中重新调试整个
7、LLRF系统,丢束诊断 “高频-束流”系统研究： 束团长度研究 高频腔压标定,3 机器研究,3.1 丢束诊断,建造了2套高频信号监测系统，辅助分析丢束原因 对明确丢束原因的高频截图进行了比较、分析和归类，建立了图像资料库 2013.4.20至今，积累并分析图像600多幅,高频信号列表,DL750 Scopecorder：16通道高速记录仪,耦合器真空连锁导致丢束的高频图像,正电子振荡导致丢束的高频图像,超导铁故障导致丢束的高频图像,东腔隔热真空故障、联动西腔导致丢束的高频图像,2020/7/15,21,通过测试超导腔的HOM功率，得到实测的Kloss ，进而得到相应腔压下对应的束团长度； 高次
8、模功率与损失因子Kloss的关系: 损失因子Kloss，NB是束团个数， 是回旋频率，I0是总流强。 Kloss与束长相关 Kloss=0.5时，束长约为1516mm； Kloss=0.2时，束长约为3031mm。,3.2 “高频-束流”系统研究束团长度,束团长度-Kloss理论曲线,Kloss =0.5736，束长12mm,Kloss =0.425，束长16mm,Kloss =0.25，束长25mm,2020/7/15,23,正、负电子环50团高次模功率实验,正、负电子环的高次模功率随流强变化的曲线（腔压Vc=1.6MV，50bunch，E0=2.13GeV,选取流强的下降阶段）。 电子环束
9、长16mm25mm ；正电子环束长26mm30mm,2012月30日11:00至12:00,HOM,HOM,损失因子,损失因子,束长16mm 对应理论HOM,I(mA),P(W),沙鹏 米正辉 张新颖 岳腾,2020/7/15,24,正、负电子环72团高次模功率实验,正、负电子环的高次模功率随流强变化的曲线（腔压e+ Vc=1. 69MV（ fs=43.0kc Vc=1.64MV），e- Vc=1.69MV（fs=44.9kc Vc=1.75MV），72bunch，E0=2.1GeV，选取流强的下降阶段）。 电子环束长14mm16mm ；正电子环束长16mm18mm,2013年1月15日7:0
10、0至8:00,HOM,HOM,束长16mm 对应理论HOM,损失因子,损失因子,2020/7/15,25,正、负电子环78团高次模功率实验,13年1月17日12:30至13:30，正、负电子环的高次模功率随流强变化的曲线（腔压e- Vc=1.6MV，e+ Vc=1.7MV，78bunch，E0=2.12Gev流强的下降阶段）。 正、负电子环束长12mm15mm,HOM,HOM,束长16mm 对应理论HOM,损失因子,损失因子,基于超导腔HOM功率测量束团长度实验的小结,HOM功率研究束长虽然不是绝对测量，但是有相对比较的意义 束长测量相对可信 ： 腔压增大，束长减小，符合规律； 相同束团数下，
11、e+的Kloss值小于e-，反映出西腔电压真实值偏低些；通过测fs也证明了西腔腔压真实值比理论值偏低，二者吻合； Kloss值随单束团流强增加略有下降，反映了拉伸效应。,3.2 “高频-束流”系统研究腔压标定,无束流情况下，测量“入射功率-Vc”变化曲线，结论：理论与实测曲线吻合,孙毅、王群要、余玉兰、刘娜、米正辉,e+ fs,e- fs,理论 fs,通过测fs得出高频腔压，结论： 东腔腔压显示值比真实值低1.2%； 西腔腔压显示值比真实值高7.6%,需要根据fs标定的腔压来重新校核功率计？以保证fs实测与理论值一致？,高频系统下一轮运行任务艰巨 对撞能量和流强提高高频功率、电压提高 对撞模式
12、下： 2*900mA1.89GeV 130 kW 2*500mA2.3GeV 150 kW 高流强必须高腔压匹配：每台超导腔高频电压需要1.7 MV 同时，腔压提高势必增加低温热负荷！,4 未来运行展望,E0、单束对撞流强、与RF参数表 （P =0.017）,最大束流1 A; 最高功率150 kW； 最高腔压1.74 MV,高能量供束下, 高频功率明显上升,1.89 GeV 2.3 GeV,腔压提高势必增加低温热负荷！,30W,80W,10W,1.5MV，Q0=1.5E9 Pc=15 W,1.8MV，Q0=1.0E9 Pc=33 W,下轮运行高频研究重点,物理方面： 东腔氦压升高 HOM与束流轨道偏移 危险模式模拟与测量 工程方面： 优化高频信号监测系统，提高丢束诊断水平 减少trip率 进一步研究Arc抗干扰问题 高频相位跳变（主振信号源？Or LLRF环路？）,5 结束语,本轮高频系统运行经受住了压力和考验：对撞束流功率突破2*120 kW，试验最高入射功率143 kW； 本轮运行中，成功解决了若干故障，建立了高频信号监测系统辅助丢束诊断，并进行了多次机器研究，这些使我们对高频系统的认识更进了一步，为以后的稳定运行打下了基础； 高频系统仍将是储存环全环的关键“瓶颈”之一，感谢各兄弟部门的帮助！,
