Advanced techniques for diagnostics and control applied to particle accelerators

Abstract

Esta tesis versa en torno a tecnologías y técnicas novedosas orientadas al diagnóstico y control para aceleradores de partículas. Se centra principalmente en el desarrollo de dos aplicaciones para dicho propósito; un monitor de posición de haz (beam position monitor o BPM en inglés) por un lado, y un control de RF denominado sistema de RF de bajo nivel (low-level RF o LLRF en inglés) por el otro. Además, se han desarrollado completos bancos de pruebas, permitiendo de esta manera el testeo de las mencionadas soluciones en el laboratorio. El estudio de técnicas de muestreo y procesamiento digital para su posterior implementación también juega un papel importante en este trabajo.De esta manera, las principales contribuciones de esta tesis son el desarrollo de un BPM y un sistema de control LLRF altamente flexibles y reconfigurables, estando ambos basados en hardware digital. Las soluciones presentadas han sido diseñadas con el objetivo de crear herramientas especialmente adecuadas para labores de investigación en laboratorio. Las aplicaciones obtenidas cumplen este objetivo, mostrando características especialmente valiosas como una rápida etapa de prototipado y alta modularidad.Otra línea de la presente tesis está dirigida al estudio de técnicas avanzadas de muestreo y procesamiento digital de señal, las cuales son posteriormente implementadas en las citadas aplicaciones. Finalmente, la última parte de este trabajo trata sobre la integración de la información producida por estas herramientas de diagnóstico y control en EPICS, un sistema de control ampliamente utilizado en el campo de los aceleradores de partículas.