Pietro Baldini per il Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori I SISTEMI RF DI DAFNE Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF 8 Gennaio 2015

Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori SOTTOSISTEMI: Cavità ( Damping & Main Rings ) Impianti ( Damping & Main Rings ) Elettronica CONTROLLI E OPERAZIONE: Impianti Sistema di controllo Supervisore Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF

RF DAMPING RING Il sistema RF del Damping Ring opera a 73,6 MHz ( 1/5 F Dafne ) e può essere diviso in tre sottosistemi: la cavità in sala anello accumulatore (completa di coupler, tuner e circolatore); l'amplificatore a stato solido da 12 KW cw in sala macchine accumulatore; i controlli sia RF che di protezione divisi tra sala macchine accumulatore ( PLC, PLC interface, TCU del circolatore ) e la sala strumentazione adiacente la sala controllo di Dafne ( feedbacks RF ed interfaccia verso il sistema di controllo). Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Cavità Damping Ring ( risuonatore λ/4 ) Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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RF MAIN RINGS Nei Main Rings abbiamo due sistemi gemelli, uno per elettroni ed uno per positroni. La frequenza di lavoro è di 368,7 MHz. Anche in questo caso possiamo dividere ogni sistema RF in tre sottosistemi: le cavità ( complete di coupler, tuner, assorbitori e circolatori) poste sugli anelli e+ e- in sala Dafne; gli amplificatori a klystron, realizzati dalla ex Thomson (Thales) e all’interno della sala anello; i controlli sia RF che di protezione divisi tra sala anello ( PLC, PLC interface, TCU del circolatore, RF Feedback, klystron feedback ) e la sala strumentazione adiacente la sala controllo di Dafne ( feedbacks RF di fase, ampiezza e 0 mode oltre all'interfaccia verso il sistema di controllo). Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF 3 guide d’onda Fc = 495 MHz 2 guide d’onda Fc = 1200 MHz F 368 MHz Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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Gli impianti Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Damping ring Sala macchine accumulatore Edificio 52 Amplificatore Electrosys 73 MHz 12,5 KW cw ( 5 moduli da 2,5 KW ) Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Damping ring Sala macchine accumulatore Edificio 52 Riserva: Amplificatore a Tetrodo Rhode & Schwarz Pout 30 KW cw Possibilità di switch tramite Patch Panel Spinner Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Main rings > 2 x Klystron Thomson TH MHz 150 KW cw Sala Dafne Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Collettore Linea coassiale Cavità di uscita Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Elettronica – Sala Strumentazione Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Il sistema di controllo e la Radiofrequenza Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Tuner in Manuale Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Tensione cavità Presenza interlock – fast interlock klystron non pronto - risparmio energetico Comando RF ON/OFF su OFF Amplitude loop OFF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Se avete dubbi, se ci sono stati problemi con il DEVIL 601 o comunque con il sistema di controllo, caricare ed applicare il set PREACCENSIONE. Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Set PREACCENSIONE: RF OFF, Amplitude loop OFF, Tuner in Manuale Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Il pulsante START esegue el seguenti operazioni: 1)Mette il tuner in Manuale e porta il tuner in accordo ( posizione ) 2)Mette su OFF, se già non ci sono, RF e Amplitude Loop 3)Resetta gli allarmi 4)Mette RF ON, tuner su Auto e dopo qualche secondo Amplitude Loop su ON Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF 1.0 A Se necessario caricare il Set di lavoro Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Amplitude loop: Sistema di controllo automatico ( AGC ) del livello della tensione in cavità. Setta e mantiene stabile la tensione in cavità. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF 1.0 A Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Sistema di tuning o accordo: muovendo il pistone del tuner setta e tiene stabile l’angolo di fase complessivo cavità + fascio. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Su tutte e tre le cavità, la posizione del tuner per l’accensione è Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Phase loop: Sistema di controllo automatico della fase in cavità. Setta e mantiene stabile la fase in cavità. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

0 mode feedback: Serve per aumentare il damping ( smorzamento ) del moto di baricentro longitudinale. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

RF FEEDBACK Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

RF feedback: sistema di retroazione che, allargando la risposta in frequenza della cavità, diminuisce gli effetti di interazione fra fascio e moto accelerante della cavità. Un’altro degli effetti positivi di questo feedback è che la cavità può lavorare in accordo con effetti di risparmio sulla bolletta elettrica molto alti, 31 KV anziche 41 KV di Cathode voltage, e 5,5 A anziche 8.5 A di Cathode current (170 vs 350 KW ). Al contrario, in assenza di RF feedback, è necessario mantenere significativamente detunato il sistema fascio + cavità altrimenti ad alta corrente la frequenza del moto di baricentro diminuisce costantemente fino a 0 con conseguente perdita di fascio per instabilità. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

KLYSTRON FEEDBACK Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Klystron feedback: È un phase loop dedicato che guarda l’uscita del klystron. Serve a diminuire il noise di fase dovuto alla rete, in particolare il 300 Hz, prodotto dall’alimentatore alta tensione del klystron. Questo noise produrrebbe una modulazione di fase indesiderata sul fascio. Questo non si può realizzare con il Phase loop perché richiederebbe alti guadagni a bassa frequenza con possibilità di innescare oscillazioni del fascio. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Gli impianti Damping ring > Stato solido Electrosys 12,5 KW Main rings > 2 x Klystron Thomson 150 KW Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Amplificatore spento: - TX OFF - PRF ABSENT Remoto amplificatore Damping ring Sala strumentazione Rack 42 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Remoto amplificatore Damping ring Sala strumentazione Rack Amplificatore acceso Cavità OFF: TX FAULT PRF ABSENT Remoto amplificatore Damping ring Sala strumentazione Rack 42 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Amplificatore acceso e cavità ON Remoto amplificatore Damping ring Sala strumentazione Rack 42 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Remoto Klystron e- sala Strumentazione Rack 40 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Remoto Klystron e- sala Strumentazione Rack 40 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Impianto pronto per HV ON Remoto Klystron e- sala Strumentazione Rack 40 Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

Se lo spengimento della cavità è avvenuto a causa di interlock sull’impianto, mettere SEMPRE prima RF su OFF dal VI del sistema di controllo. Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

1) Premere ALARM RESET 2) Premere EXIT Reset di tutti gli allarmi Per ogni pagina di allarme presente Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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Sala aperta Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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Detuning interlock Sala aperta ( ronda caduta ) Acqua Introduzione all’operazione degli Acceleratori dei LNF Servizio Radiofrequenza Divisione Acceleratori

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