石英光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在SXFEL上的應(yīng)用

吳亞龍 夏曉彬 王光宏 許文貞 李哲夫 張斌團(tuán)

1（中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

2（中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

3（中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院 上海 200120）

上海軟X射線(xiàn)自由電子激光裝置（Soft X-ray Free-Electron Laser facility，SXFEL）是中國(guó)第一臺(tái)X射線(xiàn)相干光源，其光譜覆蓋范圍為2~10 nm，主要包括：一條可將電子束加速至1.5 GeV的高梯度直線(xiàn)加速器、兩條波蕩器線(xiàn)（外種子型波蕩器線(xiàn)（Seeding UnDulator line，SUD）和活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線(xiàn)站工程波蕩器線(xiàn)（Shanghai-XFEL Beamline Project，SBP））、兩條光束線(xiàn)以及5個(gè)實(shí)驗(yàn)站［1］。整個(gè)裝置分兩階段進(jìn)行，目前已將第一階段的試驗(yàn)裝置升級(jí)為用戶(hù)裝置，通過(guò)增加電子束能量、提升束流流強(qiáng)和升級(jí)種子激光波蕩器線(xiàn)實(shí)現(xiàn)3 nm出光，同時(shí)還增加一條基于自放大自發(fā)輻射運(yùn)行模式的波蕩器線(xiàn)以實(shí)現(xiàn)2 nm出光［2］。

自由電子激光放大器段由連續(xù)波蕩器組成，電子束被送入連續(xù)波蕩器使得其和輻射波的相互作用增強(qiáng)了輻射的縱向相干性［3］。波蕩器段核心部件是永磁鐵，目前已廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)存環(huán)與自由電子激光裝置，而加速器輻射場(chǎng)對(duì)永磁鐵的影響是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。世界范圍內(nèi)許多自由電子激光裝置都出現(xiàn)過(guò)因輻射照射造成永磁鐵退磁情況［4］，而束流損失正是其中需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)輻射安全問(wèn)題。

光纖作為輻射探測(cè)器應(yīng)用于束流損失監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已有二十多年研究歷史。1990年代有相關(guān)學(xué)者對(duì)基于切倫科夫原理的石英光纖展開(kāi)理論研究［5］，2000年在德國(guó)電子同步加速器（Deutsches Elektronen-Synchrotron，DESY）得以工程實(shí)現(xiàn)［6］，之后普遍應(yīng)用于同步輻射光源［7-8］，近十年來(lái)強(qiáng)X射線(xiàn)光源——自由電子激光的快速發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)石英光纖在束損監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用［9］。

由于石英光纖對(duì)高能γ射線(xiàn)不敏感［10］，十分適合應(yīng)用在SXFEL高輻射場(chǎng)環(huán)境中；同時(shí)從調(diào)束角度來(lái)說(shuō)，光纖對(duì)整個(gè)波蕩器沿線(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的束流損失監(jiān)測(cè)，能夠第一時(shí)間確定束損位置反饋給調(diào)束人員，起到早期束流診斷作用；而且光纖還有占用空間小、抗輻射、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)，因此在SXFEL波蕩器線(xiàn)設(shè)計(jì)安裝了一套石英光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文介紹了該系統(tǒng)工作原理與組成，同時(shí)出于實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行了系統(tǒng)位置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)用于確定束損位置，以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量了光纖衰減系數(shù)用于對(duì)束損信號(hào)的衰減補(bǔ)償，并最終在調(diào)束過(guò)程中考察該系統(tǒng)應(yīng)用情況。

1 系統(tǒng)工作原理

加速器運(yùn)行中丟失的電子束不可避免最終會(huì)打在真空室內(nèi)壁上，經(jīng)過(guò)與真空室簇射作用最終在壁外產(chǎn)生二次粒子，二次粒子主要成分為光子和正負(fù)電子。其中超過(guò)切倫科夫閾能的正負(fù)電子在光纖芯部產(chǎn)生切倫科夫光，再在纖芯和包層之間通過(guò)全反射原理往光纖末端傳輸，最終一小部分光子被光纖末端的光電探測(cè)器（通常是光電倍增管（PhotoMultiplier Tube，PMT））捕獲輸出電信號(hào)［11］。一般情況下PMT會(huì)選擇安裝在光纖上游末端，這是因?yàn)樯嫌问占降男盘?hào)提供的位置分辨能力比下游要好［12］，所以SXFEL也選擇在上游末端安裝PMT。通過(guò)記錄信號(hào)到達(dá)時(shí)間就可以推算出束損信號(hào)產(chǎn)生的位置，時(shí)間和位置換算關(guān)系為0.12 m·ns-1。圖1為光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理示意圖。

圖1 光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理Fig.1 Principle of fiber beam loss monitoring system

2 系統(tǒng)組成

SXFEL在波蕩器大廳從束流輸運(yùn)線(xiàn)到波蕩器末端共兩條束線(xiàn)安裝了4根光纖，出于冗余目的，每條束線(xiàn)都是布置了一左一右兩根光纖，長(zhǎng)度分別為130 m和180 m，型號(hào)為Fujikura SC400/440，屬多模階躍型光纖。纖芯內(nèi)徑為400 μm，純石英成分，且含有高濃度的氫氧根離子以提高抗輻射性，纖芯折射率n=1.46，數(shù)值孔徑NA=0.22；纖芯包層為20 μm厚度的摻氟石英，其折射率略小于石英纖芯，目的是光信號(hào)在傳輸時(shí)能夠在纖芯與包層之間滿(mǎn)足全反射原理。同時(shí)，出于位置靈敏考慮只選擇了在光纖上游末端的支架下方安裝了PMT，利用支架的屏蔽來(lái)保護(hù)PMT。PMT型號(hào)為Hamamatsu H10721-01，探測(cè)波長(zhǎng)范圍為230~870 nm，上升時(shí)間為0.57 ns。PMT輸出信號(hào)通過(guò)高速采集卡PXIe-5162完成4路觸發(fā)采集，每通道采集率為1.25 GHz，再由PXI高速背板實(shí)時(shí)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷斎胼敵隹刂破鳎↖nput/Output Controller，IOC）完成波形處理，最終所有數(shù)據(jù)通過(guò)EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System）存檔并上傳到OPI顯示供用戶(hù)查看。圖2是光纖束損監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖。

3 束損系統(tǒng)位置標(biāo)定

如果同一電子束團(tuán)在不同位置發(fā)生束損，其產(chǎn)生的束損信號(hào)到達(dá)上游PMT時(shí)間間隔表達(dá)如下：

式中：L為兩處束損位置間距，m；n為光纖芯部折射率；c為光速；t2為下游信號(hào)到達(dá)PMT時(shí)間；t1為上游信號(hào)到達(dá)PMT時(shí)間，s。

考慮石英折射率近似為1.5，則束損間距與信號(hào)到達(dá)上游PMT時(shí)間間隔關(guān)系為：0.12 m·ns-1。若t1=0，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)刻，也對(duì)應(yīng)光纖覆蓋的波蕩器線(xiàn)上游起始位置，則僅需記錄后續(xù)光纖信號(hào)到達(dá)時(shí)間T，ns，通過(guò)0.12 m·ns-1關(guān)系轉(zhuǎn)換成位置即可完成整個(gè)束損系統(tǒng)位置標(biāo)定。圖3是系統(tǒng)位置標(biāo)定原理示意圖。

SXFEL在電子束團(tuán)產(chǎn)生時(shí)會(huì)向光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，束損系統(tǒng)接收到信號(hào)后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲待該束團(tuán)到達(dá)波蕩器隧道時(shí)數(shù)據(jù)采集卡才開(kāi)始工作，這段延遲時(shí)間叫作數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)延遲時(shí)間。在位置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一般選擇在固定位置落靶產(chǎn)生束損方式來(lái)確定觸發(fā)延遲時(shí)間。本次實(shí)驗(yàn)在SBP波蕩器線(xiàn)踢束器（Kicker）下游第一個(gè)靶件SBP-PRF1位置落靶，由于實(shí)際中該靶件位置據(jù)波蕩器線(xiàn)上游起點(diǎn)距離確定，通過(guò)調(diào)整觸發(fā)延遲時(shí)間使得光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反饋的束損位置離起點(diǎn)位置間距正好等于實(shí)際間距即可，位置標(biāo)定過(guò)程完成。數(shù)據(jù)采集卡單通道采集率為1.25 GHz，兩次數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為0.8 ns，對(duì)應(yīng)0.096 m的間距，光纖覆蓋波蕩器線(xiàn)184 m長(zhǎng)區(qū)域，因此，每次數(shù)據(jù)采集卡開(kāi)始工作采集1 918個(gè)點(diǎn)位信息后停止工作，待下一次電子束團(tuán)產(chǎn)生觸發(fā)第二次工作。圖4是標(biāo)定過(guò)程中使用的束流截面監(jiān)測(cè)器（Beam Profile Monitor，BPM）落靶產(chǎn)生束損的示意圖，通過(guò)將BPM中的閃爍體靶片YAG（Ce：Y3Al5O12，摻鈰釔鋁石榴石）落下截?cái)嗍鳟a(chǎn)生束損，YAG靶厚0.1 mm，與束流方向夾角為45°。

圖4 BPM落靶產(chǎn)生束損示意圖Fig.4 Diagram of beam loss generated by BPM falling YAG target

4 光纖衰減系數(shù)

束損信號(hào)的大小反應(yīng)束損水平，有許多因素會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)發(fā)生損耗，主要包括材料的吸收和散射、光纖彎曲、泄漏損失，還有連接處接頭的損耗等［13］。PMT輸出信號(hào)是經(jīng)過(guò)光纖輸運(yùn)損耗后的剩余信號(hào)，并非直接探測(cè)到的真實(shí)信號(hào)，需要將其進(jìn)行衰減恢復(fù)來(lái)如實(shí)反映束損信號(hào)的大小。

4.1 光纖衰減系數(shù)測(cè)量

光信號(hào)在光纖內(nèi)傳播時(shí)，由于吸收和散射的影響，光信號(hào)的功率隨著傳播距離增加呈指數(shù)關(guān)系下降。相關(guān)的衰減系數(shù)通常用dB·km-1為單位，用A表示：

式中：P0為光纖的輸入功率；P（L）為信號(hào)在光纖內(nèi)傳播長(zhǎng)度L（單位km）后的輸出功率。

實(shí)驗(yàn)中通常采用的方法是：改變同一位置束損信號(hào)到PMT之間光纖長(zhǎng)度，再將測(cè)量出的束損信號(hào)代入式（2），擬合出衰減系數(shù)。而實(shí)際上在SXFEL調(diào)束期間頻繁進(jìn)出波蕩器隧道調(diào)整光纖長(zhǎng)度不太現(xiàn)實(shí)，因此采用了沿SBP線(xiàn)不同位置落靶的方法，將落靶束損信號(hào)峰值及對(duì)應(yīng)的光纖位置代入擬合出衰減系數(shù)A。此方法可行性在于所有的靶件結(jié)構(gòu)相同、材料相同、SBP線(xiàn)為直線(xiàn)且除波蕩器以外管道結(jié)構(gòu)也近似一致。

圖5為SBP線(xiàn)光纖覆蓋區(qū)域所有靶件（YAG）落靶產(chǎn)生的束損信號(hào)波形圖，除去中間100~150 m的波蕩器區(qū)域，其他都是相同的管道結(jié)構(gòu)和布局。選擇其中有完整峰值結(jié)構(gòu)的束損波形峰值與對(duì)應(yīng)的光纖位置（距離PMT距離）代入式（2）擬合，結(jié)果如圖6所示，100 m長(zhǎng)光纖擬合衰減系數(shù)為（74.98±4.7） dB·km-1，180 m長(zhǎng)光纖擬合衰減系數(shù)為（74.32±2.99） dB·km-1，二者十分近似。

圖5 SBP段所有位置YAG落靶束損波形圖Fig.5 Beam loss waveforms generated by YAGs falling on SBP beamline

圖6 落靶產(chǎn)生的束損信號(hào)峰值擬合光纖衰減系數(shù) (a) 長(zhǎng)度100 m，(b) 長(zhǎng)度180 mFig.6 Attenuation coefficient of optical fiber fitted by the peak values of beam loss signals generated by falling YAGs(a) 100 m fiber, (b) 180 m fiber

因?yàn)槭€(xiàn)結(jié)構(gòu)差異缺失了中間100~150 m區(qū)域的測(cè)量結(jié)果，以及實(shí)際管道、光纖布局在不同位置處依舊存有一定的差異，不能完全控制變量，所以測(cè)量結(jié)果存在著一定的不確定性。為了評(píng)估測(cè)量結(jié)果是否可靠，后續(xù)研究了一種可以直接通過(guò)計(jì)算擬合出光纖衰減系數(shù)的方法來(lái)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。

4.2 光纖衰減系數(shù)計(jì)算方法

對(duì)用于束損監(jiān)測(cè)的石英光纖而言，束損信號(hào)從產(chǎn)生到PMT最終輸出信號(hào)經(jīng)歷切倫科夫輻射的產(chǎn)生、光信號(hào)在光纖內(nèi)的傳播以及PMT光電轉(zhuǎn)換三個(gè)過(guò)程。切倫科夫光輻射是連續(xù)的光譜，其產(chǎn)額與波長(zhǎng)λ（單位nm）關(guān)系如下：

式中：z為入射帶電粒子電荷量；θ為切倫科夫半錐角；l為帶電粒子在切倫科夫輻射體中穿過(guò)的距離，cm。

切倫科夫輻射對(duì)應(yīng)紫外至紅外這段光譜，此波長(zhǎng)范圍內(nèi)瑞利散射是造成信號(hào)衰減的主要因素，由折射率隨機(jī)不均勻性造成的［14］，衰減系數(shù)用瑞利散射系數(shù)ARayleigh（單位dB·km-1）表示，對(duì)于純石英材料光纖的衰減系數(shù)如下（λ單位為μm）：

圖7（a）是瑞利散射對(duì)切倫科夫光譜的衰減影響，分別展示了在5 m、50 m、100 m和200 m情況下光譜各成分受瑞利散射影響后的剩余部分，可見(jiàn)短波長(zhǎng)部分受衰減影響最為明顯，也進(jìn)一步說(shuō)明光纖長(zhǎng)度越短，信號(hào)損耗程度越劇烈。

圖7 衰減對(duì)切倫科夫光譜的影響（不同光纖長(zhǎng)度下的光譜剩余部分）(a)，Hamamatsu H10721-01陰極輻射靈敏度(b)Fig.7 Effect of attenuation on Cherenkov light spectrum (remaining part of spectrum after propagation through different fiber lengths) (a), cathode radiation sensitivity of the Hamamatsu H10721-01 (b)

最終經(jīng)光纖傳輸損耗后的光信號(hào)要再經(jīng)過(guò)PMT光電轉(zhuǎn)換完成信號(hào)輸出。圖7（b）是SXFEL光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的PMT陰極輻射靈敏度Sk（單位A·W-1），同樣有很強(qiáng)的波長(zhǎng)依賴(lài)性。PMT的光子探測(cè)效率ηPDE（PDE）或者叫量子效率與陰極輻射靈敏度關(guān)系如下：

式中：h為普朗克常數(shù)；c為光速，λ∈（230，870）nm。

根據(jù)這三者耦合關(guān)系可以得到不同波長(zhǎng)光子在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度L（單位km）光纖后產(chǎn)生的光電子數(shù)，簡(jiǎn)化為：

在不同長(zhǎng)度光纖情況下將波長(zhǎng)λ∈（230，870）nm范圍內(nèi)的光電子數(shù)相加就可以得到不同光纖長(zhǎng)度下的信號(hào)值，代入式（2）進(jìn)行擬合得到衰減系數(shù)A。圖8分別是在光纖長(zhǎng)度為100 m和180 m情況下根據(jù)計(jì)算結(jié)果擬合出的衰減系數(shù)，與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果是吻合的。對(duì)比使用同種類(lèi)型光纖的日本緊湊型自由電子激光（SPring-8 Angstrom Compact Free Electron Laser，SACLA）實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果［15］，如表1所示，在光纖長(zhǎng)度為120 m和150 m時(shí)，SACLA測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相近，說(shuō)明此計(jì)算方法可靠，繼而說(shuō)明SXFEL波蕩器段光纖衰減系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果也是可靠的。

表1 SXFEL與SACLA光纖衰減系數(shù)Table 1 Optical fiber attenuation of SXFEL and SACLA

圖8 不同光纖長(zhǎng)度情況下通過(guò)計(jì)算擬合出的衰減系數(shù) (a) 100 m長(zhǎng)光纖，(b) 180 m長(zhǎng)光纖Fig.8 Attenuation coefficient fitted by calculation under different fiber lengths (a) 100-m-long fiber, (b) 180-m-long fiber

5 調(diào)束過(guò)程中的應(yīng)用

在調(diào)束過(guò)程中，工作人員經(jīng)常通過(guò)落靶方式來(lái)觀測(cè)束斑特性，圖9是在管道上游第一個(gè)BPM位置處落靶產(chǎn)生的束損信號(hào)，兩條束線(xiàn)共4根光纖在此匯合到一條管道上，所以在此處落靶4根光纖都捕獲到了類(lèi)似的束損信號(hào)。束流條件為1.1 GeV、2 Hz，單束團(tuán)脈沖。

圖9 上游第一個(gè)YAG落靶產(chǎn)生的束損信號(hào) (a) 第一個(gè)束團(tuán)產(chǎn)生的束損信號(hào)，(b) 第二個(gè)束團(tuán)產(chǎn)生的束損信號(hào)Fig.9 Beam loss signals generated by falling the upstream first YAG(a) Signal generated by the first bunch, (b) Signal generated by the second bunch

由于在位置標(biāo)定時(shí)使用的是落靶產(chǎn)生的束損信號(hào)起點(diǎn)作為靶的位置，因此，圖中0時(shí)刻對(duì)應(yīng)上游第一個(gè)靶件位置。第一個(gè)峰值對(duì)應(yīng)靶后3.7 m位置處的準(zhǔn)直器，信號(hào)的下降是因?yàn)闇?zhǔn)直器較厚的外壁阻礙了產(chǎn)生的次級(jí)正負(fù)電子穿過(guò)光纖。第二個(gè)峰值對(duì)應(yīng)靶后5.7 m位置處的踢束器（Kicker），對(duì)應(yīng)圖中虛線(xiàn)A的位置。踢束器體積較大，阻礙了更多能夠進(jìn)入光纖的次級(jí)正負(fù)電子，因此峰后信號(hào)急劇下降，待光纖布局繞過(guò)踢束器后束損信號(hào)又迅速上升。經(jīng)過(guò)踢束器的電子束團(tuán)按兩條波蕩器線(xiàn)的需求以不同的比例進(jìn)行分配，圖中條件是第一個(gè)束團(tuán)經(jīng)踢束器分配到SUD線(xiàn)，第二個(gè)束團(tuán)則保持原軌道進(jìn)入SBP線(xiàn)。同一條束線(xiàn)上的兩根光纖捕獲的束損信號(hào)變化近似，主要差異是束損幅度的不同；而且剛經(jīng)過(guò)Kicker踢束分開(kāi)的兩條束流管道距離很近，兩條束線(xiàn)都對(duì)對(duì)方兩根光纖中靠近自己一側(cè)的那根產(chǎn)生更多的影響，如圖9所示，去往SUD線(xiàn)的束團(tuán)1產(chǎn)生的束損在SBP線(xiàn)SBP-R（右側(cè)）光纖上產(chǎn)生更多的響應(yīng)；同理留在SBP線(xiàn)的束團(tuán)2產(chǎn)生的束損在SUD線(xiàn)SUD-L（左側(cè)）光纖上產(chǎn)生更多的響應(yīng)。由此能夠證實(shí)第二個(gè)峰值（A）確實(shí)對(duì)應(yīng)踢束器（Kicker）位置。通過(guò)比較4根光纖捕獲到的束損信號(hào)反映出的靶后準(zhǔn)直器與踢束器的二者間的束損間距與物理間距，如表2所示，可見(jiàn)光纖BLM在上游位置分辨能力為0.2 m左右。圖10為光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)加速器設(shè)備在SXFEL波蕩器線(xiàn)的布局簡(jiǎn)圖。

表2 由4根光纖落靶束損信號(hào)反映的束損間距與實(shí)際間距的比較Table 2 Comparison between the beam loss distance reflected by the beam loss signal of four optical fibers and the actual distance

圖10 光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布局簡(jiǎn)圖Fig.10 Layout diagram of the SXFEL fiber beam loss monitoring system

再對(duì)比圖9中各光纖信號(hào)幅度，在Kicker上游4根光纖面臨的束損情況是完全相同的，我們發(fā)現(xiàn)：同一條束線(xiàn)的兩根光纖信號(hào)幅度有少量差距，原因是各光纖在管道上游末端都剩余不同長(zhǎng)度光纖，從1.2 m到3.8 m不等，這剩余光纖的長(zhǎng)度差異造成了信號(hào)幅度的少量差異；此外不同束線(xiàn)光纖間的信號(hào)幅度差異更加明顯，原因是SBP段光纖自2019年已開(kāi)始服役，SUD段光纖則是2022年安裝使用，長(zhǎng)期輻射損傷導(dǎo)致短波長(zhǎng)信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)損耗更為顯著，所以在較短光纖傳輸距離上，SBP段光纖信號(hào)損耗程度非常明顯。但是當(dāng)信號(hào)在光纖內(nèi)傳輸距離增加時(shí)，兩條束線(xiàn)上的光纖表現(xiàn)出的信號(hào)幅度基本沒(méi)有差異。

圖11是調(diào)束期間SBP段兩根光纖捕獲到的束損信號(hào)，根據(jù)光纖定位到束損位置在PMT下游80 m位置附近，在束損位置上游SBP-PRF3（SBP線(xiàn)第三個(gè)靶）位置落靶可見(jiàn)完整束斑，但是再下一個(gè)SBPPRF4（SBP線(xiàn)第4個(gè)靶）位置落靶已觀察不到束流信息。再進(jìn)一步在兩個(gè)靶之間排查原因，最終確定束損由清華等離子測(cè)量腔體內(nèi)靶件未歸零造成。由此可見(jiàn)在調(diào)束過(guò)程中，束流損失出現(xiàn)時(shí)第一時(shí)間通過(guò)光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反饋給工作人員，因此該系統(tǒng)可作為早期的束流診斷工具。

圖11 調(diào)束過(guò)程中在SBP束線(xiàn)上由光纖捕獲的束損信號(hào)Fig.11 Beam loss signal captured by optical fiber of SBP beamline during the period of beam tuning

6 結(jié)語(yǔ)

基于切倫科夫輻射原理的光纖束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于SXFEL波蕩器線(xiàn)。完成了系統(tǒng)位置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，將束損信號(hào)到達(dá)PMT時(shí)間轉(zhuǎn)換成束損位置信息；同時(shí)測(cè)量了光纖衰減系數(shù)用于對(duì)探測(cè)到的束損信號(hào)衰減補(bǔ)償來(lái)反映實(shí)際的束損信號(hào)，并提出一種可以直接通過(guò)計(jì)算得到衰減系數(shù)的方法，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較證實(shí)了測(cè)量結(jié)果的可靠性。在調(diào)束過(guò)程中，該束損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)束損位置的判定表現(xiàn)了其具有良好的位置分辨能力，目前已作為加速器調(diào)束過(guò)程中的前期束流診斷工具。

致謝感謝上海軟X射線(xiàn)自由電子激光裝置項(xiàng)目輻射防護(hù)團(tuán)隊(duì)、調(diào)束團(tuán)隊(duì)和束測(cè)團(tuán)隊(duì)對(duì)本文工作的大力支持！

作者貢獻(xiàn)聲明吳亞龍負(fù)責(zé)實(shí)施實(shí)驗(yàn)、處理數(shù)據(jù)與撰寫(xiě)論文；夏曉彬負(fù)責(zé)指導(dǎo)論文寫(xiě)作與論文修改；王光宏負(fù)責(zé)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)與協(xié)助修改論文；許文貞、李哲夫、張斌團(tuán)負(fù)責(zé)協(xié)助課題研究。