【虹科案例】极高的精度水平——虹科数字化仪在大型强子对撞机机器保护系统中的应用

大型强子对撞机机器保护系统

CERN（欧洲核子研究中心） 的大型强子对撞机 (LHC) 的机器保护系统中使用了140 多张虹科数字化仪卡。这些板卡用于检查粒子束是否已准确偏转。这需要极高的精度，因为在 27 公里 LHC 加速器环中，两束高能粒子束以接近光速的相反方向行进，并且让它们在环周围的四个位置碰撞持续几个小时。这些粒子是非常小，以至于让它们碰撞的需求类似于以精确的方式发射两根相距 10 公里的针，并且要求它们在中途碰撞。

LBDS LHC 光束倾卸系统

两个光束的能量很高，在失去光束控制的情况下，LHC机器会遭受损坏。为了在紧急情况下或在碰撞运行结束时安全地处理光束，LHC电子束倾倒系统（LBDS）必须在一次旋转内从LHC中提取全部光束，并将其运输到位于700m外的吸收体内。每次光束转储后，操作检查系统将确保LBDS内的所有的因素都正确执行，并且光束需完整的提取出来。

一个关键的部分是检查快速脉冲磁铁是否准确地使粒子束从LHC环中偏转到提取线。数据采集卡用于捕获当前脉冲波形，以检查它们是否具有正确的形状并与光束完全同步。例如，LBDS引出磁铁电流脉冲本身大约为20 kA，其上升时间小于3μs，同步误差小于20ns。仅在LBDS中，对于每一个波束收集器，使用数据采集卡获取将近500个模拟信号，并且使用数字I/O卡捕获超过150个同步信号。