關於新光源束測工作的一些想法


在“關於新光源建設的一些想法”中,我粗略的把束測系統需掌握的技能分了下類:

  1. 加速器束測理論及公式推導
  2. 探測器結構設計和理論分析
  3. 電磁場計算
  4. 光路設計和計算
  5. 嵌入式系統開發
  6. 電路設計
  7. 軟件編程
  8. 系統集成
  9. 基礎架構的搭建(服務器,交換機、數據庫、docker、EPICS那些事)

我現在的技能只有最底層的7,8,9幾項,還有1里的最簡單的一些計算,比如能譜分析系統的設計一定要會計算直線能譜段的lattice以設計這個分析系統。

束測系統需要測量有關束流的各種信息,就會有很多的子系統,如果讓我把整個束測各子系統分類,我會分成這樣的三部分:

 

詳細內容

需要的知識結構

基礎簡單系統

直線光斑

直線同步光

直線流強

發射度測量

能譜分析

能量狹縫、注入監測器、刮束器

環直流流強

環逐束團流強

環逐束團3D測量

光束線前端控制

只需要7,8,9幾項以及1里最初級的技能就可以開展工作,即使只會labview,不需要會編寫和修改代碼,利用開源的代碼做些編譯,比如areaDetector、EPICS就可以跑起圖像采集(直線光斑和同步光測量以及能譜光斑測量使用成熟的商業鏡頭,不需要復雜的光路設計),簡單的系統集成就可以搭起電機的控制部分,編寫程序就可以控制起電機,利用儀器編寫程序就能搭起各個測量系統。

這部分是我的技能可以達到的並能掌控的。

儲存環復雜光學系統

環同步光測量(包括光斑和干涉法等)

環束長測量(條紋相機、光電法等)

除了7,8,9,還需要4號技能和1號基本的一些技能

從所有的子系統單獨分出,是因為系統復雜,光路設計、仿真、建設、調節的工作量巨大,還需要在潔凈室預先調試和標定,要用到大的光學平台、小黑屋等等設施,需要協調的環節太多。

復雜電子學系統

直線和環的BPM測量系統

環BPM快反饋系統

環逐束團反饋系統

束損測量系統

工作點測量系統

除了7,8,9,還需要5,6號技能和1號基本的一些技能

工作點相對簡單,會簡單的電路設計即可,利用成熟的商業頻譜儀就可以搭起測量系統,歸到這里只是因為需要電路設計,也是我的技能達不到的

另外幾項的電路復雜,還需要嫻熟的嵌入式開發、FPGA編程等技能,測量的精度和穩定性的要求極高,HLSII現在用的是Libera公司以及iGp的產品,其中環BPM測量系統的處理器批量大,國內兄弟單位都很想能自研,自研難度巨大,但做成了非常有意義。

搭建起這些測量系統,需要兩類公用基礎設施:

 

詳細內容

說明

跑起所有系統的基礎設施

服務器、交換機上跑起雲主機或容器做各子系統的IOC、OPI、NFS、路由、數據庫

需要提前買好搭起,在其上安裝操作系統,編寫和調試程序並搭起各子系統,連接儀器做各種測試。

各子系統常年穩定運行的基礎。

束測真空件

直線BPM(條帶或腔式)、Flag機構、FCT、ICT、能量狹縫

環上的BPM(紐扣和條帶)、條帶激勵器、刮束器、注入監測器

同步光光路中的銅鏡(HLSII中直線和環都使用到,不知新光源是否會有)

BPM、條帶激勵器需要2,3號技能,熟練的電磁場計算和探測器設計的技能做好計算和設計並聯系加工

新光源中可能還需要計算熱負載、BPM阻尼振動等。。。

FCT、ICT,bergoz公司有成熟的產品,如果自研的話也需要上面技能計算

這些真空件非常重要,各子系統的硬件基礎,常年安裝在機器上,和工程進度息息相關

在重大維修改造中,我負責第一個表格中的基礎簡單系統(建設時逐束團流強系統不是我負責,但是后期運維和改進都是我在做,那時候還沒有逐束團3D測量,都放在這里是因為新光源都需要並可歸為基礎簡單類,除直線光斑測量、發射度、流強是唐凱和超才幫我標定、寫程序外,其余都是我獨立完成),以及第二個表格中的束測真空件(除逐束團反饋部分的真空件)的設計(BPM和條帶激勵器是孫老師的學生計算並設計示意結構,其余的是我出的設計示意,都是廠里出圖)和加工、進度跟蹤、駐場催工(那時候老婆懷孕挺着個大肚子,我最長的一次駐廠待了半個月)、以及返回時的真空拔極限的烘烤值班(記得那時候每次都是加工廠的一位老師傅過來,我配合他全程做完連接、撿漏、烘烤、輪流看守保證安全的事)、以及配合真空組安裝到位。

我負責的雖然看起來很多,但是因為是我的技能可以達到的地方,所以還算是能勝任,但是即使搭起的只是些簡單的基礎系統,也還是需要能沉下心來才能寫好程序,並簡單的系統集成和調試起電機控制,可是由於又負責束測真空件的加工,經常要來回跑,那時候弄得很疲累,自己做的系統雖然后來都跑着,但總是讓我感覺不是很滿意。這也算是這樣分工的弊端。

服務器、交換機等基礎設施的搭建那時候是永良搞起的,后來他去蘭州,我接手這部分,現在我也能熟練的做這方面基礎設施的建設,我想新光源建設時,我可以負責這方面的工作和基礎簡單系統的搭建,而不是跑來跑去,這樣就可以沉下心來做好。

說這些並不是要邀功好像自己干了多少事,實際上那時候大家都很賣力,2013年底老大出生,2014年初開始連續9個月的調機,束測組就我和永良、周周三個人輪班倒(主要是開始時我的程序用着還很不方便,連累到他倆,如果不是因為加工之類的事使這些工作做的不夠細,應該不會這樣),3天一輪,經常調到凌晨。那時候小孩還好小,我經常讓周周和永良幫我頂班,現在想來還很感念他們那時的幫助。雖然感覺辛苦,不過我們還算是3天一輪,那時候李總、王總、趙楓差不多每天都在(我不是每天都在,只是每次我都能看到他們,所以下這個結論),也都親自調機並一直陪着到凌晨結束,有時調機順利時李總還喊着大家一起跑去之心城吃海底撈,我就趕上過2、3次。。。

有點跑題,回到正題,如果我來規划新光源束測工作如何開展,我將根據我的技能能達到的和不能達到的這樣分成四個部分:

 

詳細內容

說明

基礎簡單系統和跑起所有系統的基礎設施

直線光斑

直線同步光

直線流強

發射度測量

能譜分析

能量狹縫、注入監測器、刮束器

環直流流強

環逐束團流強

環逐束團3D測量

光束線前端控制

包括的內容:圖像采集、系統集成、電機控制、能譜分析系統設計、簡單光路調節、儀器編程、IO控制、除真空件之外的部件的加工、電纜布線和測試、數據庫、集群、交換機堆疊配置、POE交換機端口通斷的編程控制、系統運維、負荷測試。。。

EPICS IOC,OPI。。。

基礎設施到生成雲主機這一級,各子系統的雲主機IOC,各子系統負責調試好。

儲存環復雜光學系統

環同步光測量(包括光斑和干涉法等)

環束長測量(條紋相機、光電法等)

圖像采集、系統集成、電機控制、光路設計、分析、除真空件之外的部件的加工、復雜光路調節、儀器編程、IO控制、電纜布線和測試。。。

EPICS IOC,OPI。。。

復雜電子學系統

直線和環的BPM測量系統

環BPM快反饋系統

環逐束團反饋系統

束損測量系統

工作點測量系統

電路設計、FPGA編程、溫漂測試、電磁測試、電纜布線和測試、除真空件之外的部件的加工。。。

EPICS IOC,OPI。。。

束測真空件的設計、加工和標定

直線BPM(條帶或腔式)、Flag機構、FCT、ICT、能量狹縫

環上的BPM(紐扣和條帶)、條帶激勵器、刮束器、注入監測器

同步光光路中的銅鏡(HLSII中直線和環都使用到,不知新光源是否會有)

電磁場計算、BPM和條帶激勵器、CT結構設計、熱負載分析、BPM阻尼振動支撐的設計加工(這部分工作可以歸到機械支撐那邊)、所有束測真空件的聯系加工、進度跟蹤、返回調試、標定、安裝。。。

束測子系統眾多,但又基於統一的基礎設施,這樣分成四個部分統合后,四個部分各有一個負責人,前三個部分又是特別需要安定的狀態才能把工作做的更細,把所有的對工程進展密切相關的束測真空件集中交給第四部分統一掌控后,可以更集中精力做好本部分的事情,而第四部分負責所有的束測真空件的相關事宜,方便對工程進度統一掌控。

這樣分成四部分只是我個人的技能所限,如果別人來分的話又會不一樣,比如讓周周分,可能就把我能有把握做好的第一部分和他有把握做好的復雜電子學系統合在一起變成3部分了,讓剛哥分也會這樣,如果雷雷來分,可能就會變成兩部分。。。

自我感覺,這樣分成四部分后,四個部分各有一個負責人,四個負責人中產生一個束測系統負責人統管全局,而不是另有一個統管,手下有幾個得力干將后可以當個甩手掌櫃,總要有一部分系統負責人親自督導才行。

新光源建設,精力不如從前,我只想做我的技能所及的地方並做好,如果讓我來分工,我會這樣分:

 

詳細內容

負責人(束測系統負責人:孫老師)

基礎簡單系統和跑起所有系統的基礎設施

直線光斑

直線同步光

直線流強

發射度測量

能譜分析

能量狹縫、注入監測器、刮束器

環直流流強

環逐束團流強

環逐束團3D測量

光束線前端控制

我:這部分我有把握做好,但也需要幫手。

儲存環復雜光學系統

環同步光測量(包括光斑和干涉法等)

環束長測量(條紋相機、光電法等)

剛哥,比我大,干勁十足,條紋相機、光路設計、電機控制、軟件編程,原來控制組時也是各種技術都搞得定

復雜電子學系統

直線和環的BPM測量系統

環BPM快反饋系統

環逐束團反饋系統

束損測量系統

工作點測量系統

周周,能啃硬骨頭,逐束團反饋、低電平都是在合肥光源第一次做起,16個BPM處理器、快反饋統合的想法如果實現當可碾壓libera

束測真空件的設計、加工和標定

直線BPM(條帶或腔式)、Flag機構、FCT、ICT、能量狹縫

環上的BPM(紐扣和條帶)、條帶激勵器、刮束器、注入監測器

同步光光路中的銅鏡(HLSII中直線和環都使用到,不知新光源是否會有)

孫老師,學識淵博,培養很多大牛學生,統管最關鍵的束測真空件是最讓人放心的。

各子系統大家可以根據自己的技能去選擇,現有各子系統優先現維護人,其他人也都可以選,比如我負責的那些子系統,不一定新光源建設時必須由我做,我會慢慢轉移給願意做並能做好的人去做,不過首先要能接手改進並在現光源上穩定運行才好。

這樣在各子系統負責人之上又統合成這樣的四個部分,工程建設時分蛋糕怎么分?我的想法:四塊蛋糕由四部分的負責人負責分,根據所有組成員以及學生和外援在本部分的工作量分本部分的那一份,還有一塊由束測負責人來負責分,分的量根據各子系統工程進展和完成的質量,向完成的好的子系統傾斜。關於四個部分的四塊蛋糕以及總負責人負責分的這塊分別占比多少,大家可以提提看法。

還有就是現有束測系統最大頭的地方是環BPM測量系統,批量大,新光源如果一直依賴libera的話,光這一項就要2、3千萬人民幣,還有信號電纜也批量大一直依賴進口,如果能做到自研並批量用於新光源,建議復雜電子學系統部分分得的蛋糕翻倍或更多以及更高系統級有額外獎勵,還有電纜也是;還有束測真空feedthrough一直依賴進口,批量大,如果啟用國產,第四部分也要有額外獎勵才好。

工程中需要有意外的預案,雷雷光學、電子學都精通,關鍵時刻可以替代剛哥、周周和我,日常在復雜電子學系統和周周一起爭取把自研BPM處理器搞定;小羅理論功底深厚,可以輔助孫老師。

束測組我假想的這樣在各子系統負責人之上又統合一下,應該有些好處,負責人抓總,統管好四個負責人就好了,當然還可以直接插手各子系統,建議一些大組,也在所有組員負責的各部分之上這樣再大些的統合,統合的數量差不多1/3或1/4的組員數吧,組長管理起來應該方便些。我這樣統合成4部分,束測總要再進幾個人才好。

對於大組,很忌諱組長直接管理每個人的工作,怕這樣統合出來的每個部分的負責人威脅到組長的地位而矮化所有組員,而僅僅自己一枝獨秀,不管有意還是無意,更是大忌。


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