去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法
2023-06-13 08:28:41
去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法，其中，所述系統包括：一加速器控制設備，其採集並通過網絡向外發布所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以及一狀態獲取設備，其通過所述網絡查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以判斷所述同步輻射加速器的實時狀態，若所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值，則所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。本發明能夠簡單且大量節約成本地實現消除恆流模式對同步輻射紅外光束線站的影響。
【專利說明】去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及同步輻射紅外領域，尤其涉及一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法。
【背景技術】
[0002]在同步輻射紅外光束線站的運行過程中，傅立葉變換光譜儀對於儲存環內電子束的狀態變化非常敏感，因此電子束的噪聲會直接在光譜中顯示出來，從而影響實驗結果，尤其是在做顯微掃描過程中，這種影響特別明顯。而目前大多數同步輻射裝置為了穩定高效運行，都採用恆流模式，這種模式下每隔幾分鐘同步輻射加速器就會向儲存環中注入少量電子，這個注入過程會帶來電子束擾動，從而影響紅外光譜的信噪比。
[0003]如附圖1所示，每次注入一個電子束團都會在幹涉圖上產生一個擾動，傅立葉變換後就會在光譜上出現如附圖2所示的噪聲。因此，為了不影響實驗結果，就必須在注入時停止傅立葉變換紅外譜儀收集數據。
[0004]在本領域通常所使用的傅立葉變換光譜儀(例如nicolet6700、nicolet8700)中提供可以外接邏輯電平停止採集的功能，以用於解決恆流注入噪聲問題，而該邏輯電平需要由同步輻射加速器提供。由於同步輻射加速器是非常大型的裝置，並不像小型設備可以直接把邏輯電平連接到傅立葉變換光譜儀上。通常情況下會採用光纖、解碼器、高精度時間同步器把同步輻射加速器注入系統和傅立葉變換光譜儀連接起以實現在恆流注入時光譜儀停止採集，但是這種方法所需的解碼器、高精度時間同步器的價格昂貴甚至需要定製，因此這種方法複雜且造價高。
【發明內容】
[0005]為了解決上述現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統及方法，以簡單、低成本地實現消除恆流注入影響。
[0006]本發明之一所述的一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，包括:
[0007]—用於根據同步輻射加速器的實時狀態控制該同步輻射加速器注入電子的加速器控制設備，其採集並通過網絡向外發布所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以及
[0008]一與傅立葉變換光譜儀連接的狀態獲取設備，其通過所述網絡查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以判斷所述同步輻射加速器的實時狀態，若所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值，則所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
[0009]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統中，所述同步輻射加速器的實時狀態變量包括:用於指示所述同步輻射加速器是否正在注入電子的恆流注入狀態變量，以及用於指示所述同步輻射加速器的當前流強值的流強狀態變量。
[0010]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統中，所述狀態獲取設備為具有1接口的路由器，且其通過所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀連接。
[0011]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統中，所述狀態獲取設備包括:
[0012]一用於查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量的查詢模塊；
[0013]一用於設置所述1接口的輸出電平的通用輸入輸出控制模塊；以及
[0014]一與所述查詢模塊以及所述通用輸入輸出控制模塊連接的執行模塊，其一方面指令所述查詢模塊查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，另一方面根據所述查詢模塊查詢到的所述同步輻射加速器的實時狀態變量控制所述通用輸入輸出控制模塊對所述1接口的輸出電平進行相應設置，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集或繼續採集。
[0015]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統中，所述1接口通過同軸電纜與所述傅立葉變換光譜儀連接。
[0016]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統中，所述加速器控制設備與所述狀態獲取設備通過區域網通信連接。
[0017]本發明之二所述的一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，包括以下步驟:
[0018]步驟SI，提供一用於根據同步輻射加速器的實時狀態控制該同步輻射加速器注入電子的加速器控制設備以及一與傅立葉變換光譜儀連接的狀態獲取設備；
[0019]步驟S2，通過所述加速器控制設備採集並通過網絡向外發布所述同步輻射加速器的實時狀態變量；
[0020]步驟S3，通過所述狀態獲取設備從所述網絡上查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以判斷所述同步輻射加速器的實時狀態，若所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值，則所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
[0021]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，在所述步驟S2中，所述同步輻射加速器的實時狀態變量包括:用於指示所述同步輻射加速器是否正在注入電子的恆流注入狀態變量，以及用於指示所述同步輻射加速器的當前流強值的流強狀態變量。
[0022]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，所述步驟SI包括將所述狀態獲取設備提供為具有1接口的路由器，且使該路由器通過所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀連接。
[0023]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，所述步驟SI包括將所述狀態獲取設備進一步提供為包括:
[0024]一用於查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量的查詢模塊；
[0025]一用於設置所述1接口的輸出電平的通用輸入輸出控制模塊；以及
[0026]一與所述查詢模塊以及所述通用輸入輸出控制模塊連接的執行模塊。
[0027]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，所述步驟S3包括通過所述執行模塊指令所述查詢模塊查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，並通過所述執行模塊根據所述查詢模塊查詢到的所述同步輻射加速器的實時狀態變量控制所述通用輸入輸出控制模塊對所述1接口的輸出電平進行相應設置，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集或繼續採集。
[0028]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，在所述步驟S3中，當所述執行模塊判斷所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值時，則控制所述通用輸入輸出控制模塊將所述1接口的輸出電平設置為低電平，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，控制所述通用輸入輸出控制模塊將所述1接口的輸出電平設置為高電平，以控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
[0029]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，在所述步驟SI中，通過區域網連接所述加速器控制設備與所述狀態獲取設備。
[0030]在上述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法中，在所述步驟SI中，通過同軸電纜連接所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀。
[0031]由於採用了上述的技術解決方案，本發明通過採用加速器控制設備發布同步輻射加速器的實時狀態變量，並通過狀態獲取設備查詢該實時狀態變量，以對同步輻射加速器的實時狀態進行判斷，從而相應地控制傅立葉變換光譜儀停止採集或繼續採集，進而簡單且大量節約成本地實現消除恆流模式對同步輻射紅外光束線站的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1示出了注入擾動在傅立葉變換光譜儀的幹涉圖上的影響；
[0033]圖2示出了傅立葉變換光譜儀在恆流注入時光譜以及正常光譜的對比圖；
[0034]圖3是本發明之一的一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統的框圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖，給出本發明的較佳實施例，並予以詳細描述。
[0036]如圖3所示，本發明之一，即一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其包括:
[0037]—用於根據同步輻射光源中的同步輻射加速器I的實時狀態控制該同步輻射加速器I注入電子的加速器控制設備2，其採集並通過區域網3向外發布同步輻射加速器I的實時狀態變量，以及
[0038]一與傅立葉變換光譜儀4連接的狀態獲取設備5，其通過區域網3查詢同步輻射加速器I的實時狀態變量，以判斷同步輻射加速器I的實時狀態，若同步輻射加速器I的實時狀態變量指示為同步輻射加速器I正在注入電子或同步輻射加速器I的當前流強值達到預設的注入閾值(該注入閾值由同步輻射加速器I的恆流注入設置決定)，則狀態獲取設備5控制傅立葉變換光譜儀4停止採集，否則，狀態獲取設備5控制傅立葉變換光譜儀4繼續採集。
[0039]在本發明中，同步輻射加速器I的實時狀態變量包括:用於指示同步輻射加速器I是否正在注入電子的恆流注入狀態變量，以及用於指示同步輻射加速器I的當前流強值的流強狀態變量。
[0040]在本實施例中，加速器控制設備2採用的是運行EPICS (實驗物理和控制系統)的計算機；狀態獲取設備5採用的是具有空餘的1接口(該1接口可提供標準的TTL電平)的路由器(該路由器能夠運行Iinux系統、並且有空餘1接口可以控制，例如上海貝爾rglOOA-AA型路由器)，其一方面通過區域網3與加速器控制設備2通信連接，另一方面其1接口通過同軸電纜與傅立葉變換光譜儀4的控制埠連接。
[0041 ] 具體來說，本實施例中的狀態獲取設備5包括:
[0042]一用於查詢同步輻射加速器I的實時狀態變量的查詢模塊51 (在本實施例中為EPICS)；
[0043]一用於設置1接口的輸出電平的通用輸入輸出控制模塊52 ；以及
[0044]—與查詢模塊51以及通用輸入輸出控制模塊52連接的執行模塊53,其一方面指令查詢模塊51查詢同步輻射加速器I的實時狀態變量，另一方面根據查詢模塊51查詢到的同步輻射加速器I的實時狀態變量控制通用輸入輸出控制模塊52對1接口的輸出電平進行相應設置，以控制傅立葉變換光譜儀4停止採集或繼續採集。
[0045]本發明之二，即一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，包括以下步驟:
[0046]步驟SI，提供如上所述的加速器控制設備2以及狀態獲取設備5，並如上所述地通過區域網3連接加速器控制設備2與狀態獲取設備5，同時通過同軸電纜連接狀態獲取設備5的1接口與傅立葉變換光譜儀4的控制埠 ；
[0047]步驟S2，通過加速器控制設備2採集並通過區域網3向外發布同步輻射加速器I的實時狀態變量；
[0048]步驟S3，通過狀態獲取設備5從區域網3上查詢同步輻射加速器I的實時狀態變量，以判斷同步輻射加速器I的實時狀態，若同步輻射加速器I的實時狀態變量指示為同步輻射加速器I正在注入電子或同步輻射加速器I的當前流強值達到預設的注入閾值，則狀態獲取設備5控制傅立葉變換光譜儀4停止採集，否則，狀態獲取設備5控制傅立葉變換光譜儀4繼續採集。
[0049]在本實施例中，步驟S3具體包括通過執行模塊53指令查詢模塊51查詢同步輻射加速器I的實時狀態變量，並通過執行模塊53根據查詢模塊51查詢到的同步輻射加速器I的實時狀態變量控制通用輸入輸出控制模塊52對1接口的輸出電平進行相應設置，以控制傅立葉變換光譜儀4停止採集或繼續採集。具體來說，當執行模塊53判斷同步輻射加速器I的恆流注入狀態變量指示為同步輻射加速器正在注入電子或同步輻射加速器I的流強狀態變量指示為同步輻射加速器I的當前流強值達到預設的注入閾值(或接近預設的注入閾值)時，則控制通用輸入輸出控制模塊52將1接口的輸出電平設置為低電平(即停止傅立葉變換光譜儀4採集所需的電平)，以控制傅立葉變換光譜儀4停止採集，否則，控制通用輸入輸出控制模塊52將1接口的輸出電平設置為高電平(允許傅立葉變換光譜儀4採集所需的電平)，以控制傅立葉變換光譜儀4繼續採集。
[0050]另外，由於網絡時間和程序執行效率的影響，本發明還可以通過加速器控制設備2在同步輻射加速器I的恆流注入狀態變量變為注入狀態後I秒左右再向同步輻射加速器2發出注入指令，以保證實際注入時間內傅立葉變換光譜儀4都不會進行數據採集，從而進一步確保實現去除恆流模式影響的功能。
[0051]綜上所述，本發明通過採用常用的路由器以及通過同步輻射光源常用的EPICS，進行同步輻射加速器的實時狀態查詢和對傅立葉變換光譜儀進行相應觸發，從而簡單且大量節約成本地實現了消除恆流模式對同步福射紅外光束線站影響的功能。
[0052]以上所述的，僅為本發明的較佳實施例，並非用以限定本發明的範圍，本發明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據本發明申請的權利要求書及說明書內容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發明專利的權利要求保護範圍。本發明未詳盡描述的均為常規技術內容。
【權利要求】
1.一種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述系統包括: 一用於根據同步輻射加速器的實時狀態控制該同步輻射加速器注入電子的加速器控制設備，其採集並通過網絡向外發布所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以及 一與傅立葉變換光譜儀連接的狀態獲取設備，其通過所述網絡查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以判斷所述同步輻射加速器的實時狀態，若所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值，則所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
2.根據權利要求1所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述同步輻射加速器的實時狀態變量包括:用於指示所述同步輻射加速器是否正在注入電子的恆流注入狀態變量，以及用於指示所述同步輻射加速器的當前流強值的流強狀態變量。
3.根據權利要求1所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述狀態獲取設備為具有1接口的路由器，且其通過所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀連接。
4.根據權利要求3所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述狀態獲取設備包括: 一用於查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量的查詢模塊； 一用於設置所述1接口的輸出電平的通用輸入輸出控制模塊；以及 一與所述查詢模塊以及所述通用輸入輸出控制模塊連接的執行模塊，其一方面指令所述查詢模塊查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，另一方面根據所述查詢模塊查詢到的所述同步輻射加速器的實時狀態變量控制所述通用輸入輸出控制模塊對所述1接口的輸出電平進行相應設置，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集或繼續採集。
5.根據權利要求3所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述1接口通過同軸電纜與所述傅立葉變換光譜儀連接。
6.根據權利要求1所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的系統，其特徵在於，所述加速器控制設備與所述狀態獲取設備通過區域網通信連接。
7.—種去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: 步驟SI，提供一用於根據同步輻射加速器的實時狀態控制該同步輻射加速器注入電子的加速器控制設備以及一與傅立葉變換光譜儀連接的狀態獲取設備； 步驟S2，通過所述加速器控制設備採集並通過網絡向外發布所述同步輻射加速器的實時狀態變量； 步驟S3，通過所述狀態獲取設備從所述網絡上查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，以判斷所述同步輻射加速器的實時狀態，若所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值，則所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，所述狀態獲取設備控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
8.根據權利要求7所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，在所述步驟S2中，所述同步輻射加速器的實時狀態變量包括:用於指示所述同步輻射加速器是否正在注入電子的恆流注入狀態變量，以及用於指示所述同步輻射加速器的當前流強值的流強狀態變量。
9.根據權利要求7所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，所述步驟Si包括將所述狀態獲取設備提供為具有1接口的路由器，且使該路由器通過所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀連接。
10.根據權利要求9所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，所述步驟Si包括將所述狀態獲取設備進一步提供為包括: 一用於查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量的查詢模塊； 一用於設置所述1接口的輸出電平的通用輸入輸出控制模塊；以及 一與所述查詢模塊以及所述通用輸入輸出控制模塊連接的執行模塊。
11.根據權利要求10所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，所述步驟S3包括通過所述執行模塊指令所述查詢模塊查詢所述同步輻射加速器的實時狀態變量，並通過所述執行模塊根據所述查詢模塊查詢到的所述同步輻射加速器的實時狀態變量控制所述通用輸入輸出控制模塊對所述1接口的輸出電平進行相應設置，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集或繼續採集。
12.根據權利要求11所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，在所述步驟S3中，當所述執行模塊判斷所述同步輻射加速器的實時狀態變量指示為所述同步輻射加速器正在注入電子或所述同步輻射加速器的當前流強值達到預設的注入閾值時，則控制所述通用輸入輸出控制模塊將所述1接口的輸出電平設置為低電平，以控制所述傅立葉變換光譜儀停止採集，否則，控制所述通用輸入輸出控制模塊將所述1接口的輸出電平設置為高電平，以控制所述傅立葉變換光譜儀繼續採集。
13.根據權利要求7所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，在所述步驟Si中，通過區域網連接所述加速器控制設備與所述狀態獲取設備。
14.根據權利要求9所述的去除恆流注入對同步輻射紅外光束線站影響的方法，其特徵在於，在所述步驟SI中，通過同軸電纜連接所述1接口與所述傅立葉變換光譜儀。
【文檔編號】G01J3/28GK104390704SQ201410654932
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】佟亞軍, 陳敏, 吉特, 張增豔, 朱化春, 彭蔚蔚, 杜國浩, 肖體喬 申請人:中國科學院上海應用物理研究所