紧凑超导回旋加速器磁测传感器径向运动装置的制作方法

本实用新型属于回旋加速器磁场测量技术领域，尤其涉及一种紧凑型回旋加速器磁场测量系统传感器径向运动装置。

背景技术：

回旋加速器在核医学领域有着广泛的应用，尤其是在放射性药物制药，肿瘤治疗等领域有重要意义。合肥离子医学中心对研制紧凑型超导回旋加速器做了大量的调研和实验工作。超导回旋加速器的主机系统用于引出稳定的束流，谐振腔的电磁场对束流进行加速，而且束流的运动需要等时性磁场的约束。为了保证提供等时性磁场，需要对回旋加速器进行磁场测量。磁场是回旋加速器相当重要的组成部分，磁场为束流的运动提供了约束力和强聚焦力，其场型分布直接决定了该回旋加速器的性能。为了精确地测量出磁场分布，目前，在低能回旋加速器磁场测量中，普遍采用的是采用齿轮驱动的手动磁测装置，由于齿轮定位存在齿隙误差，而且齿轮加工时也存在加工误差，所以齿轮周向定位精度难以保证，最终引起磁场测量误差。同时，对于紧凑型回旋加速器，内部气隙非常狭小，操作空间有限，磁测装置安装完成之后，校对和维修都十分困难。

另外，《核技术》第四卷第九期“HERA质子-电子对撞机电子环磁铁的磁场测量”文章中，公开了一种采用螺杆驱动平移线圈的方式测量磁场强度的装置。这种装置不仅存在测量精度低问题，而且系统占据空间比较大，并不适合与紧凑型回旋加速器磁场的测量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、定位精确、操作简单、测量精准、自动采集数据的紧凑超导回旋加速器磁测传感器径向运动装置，主要用于测量中平面垂直方向磁感应强度Bz值和径向方向磁感应强度Br值，解决回旋加速器磁场磁测过程中霍尔传感器定位误差较大、精准度不够等问题，为磁场垫补和离子束流动力学计算提供重要而精确的数据。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

紧凑超导回旋加速器磁测传感器径向运动装置，包括传感器滑板、光尺、霍尔传感器、纤维丝、丝杠、滑块、定滑轮、伺服电机、数据传输线、数据采集器；所述伺服电机驱动安装在所述丝杠上的滑块上下直线运动，所述纤维丝一端固定在所述滑块上，另一端绕过所述定滑轮到达磁场中平面处，转向变为水平方向连接到所述传感器滑板上，最终绕过定滑轮，形成一个闭环系统；所述传感器滑板上设有所述霍尔传感器；所述数据传输线连接所述霍尔传感器和所述数据采集器。

所述伺服电机驱动所述滑块在所述丝杠上垂直向上运动时，纤维丝向下拉动，继而所述传感器滑板载着所述霍尔传感器向磁场的物理圆心靠近；反之，向远离向圆心方向运动，所述霍尔传感器径向移动的范围是-50mm到700mm。

所述霍尔传感器选用三轴霍尔传感器，数量为两个，分别安装在所述传感器滑板的前后端，间距为50mm；所述光尺与所述传感器滑板平行安装。

所述伺服电机外安装有屏蔽罩；所述伺服电机通过法兰固定在加速器主机上，在加速器主机上通过所述法兰还安装有防尘罩。

在所述磁场中平面处设有测试盘，该测试盘上安装有由三个滑轮构成的滑轮组，在测试盘的一端部安装有改向滑轮，纤维丝依次通过滑轮组、改向滑轮、滑轮组转向变为水平方向，再连接到传感器滑板上，最终绕过滑轮组、定滑轮形成一个闭环系统。

所述数据传输线采用是非导磁性材料，其长度为4.5m。

所述纤维丝是一种聚酯纤维非导磁性材料，直径为φ1mm，长度为2.85m。

本实用新型的有益效果：本实用新型主要用于测量中平面垂直方向磁感应强度Bz值和径向方向磁感应强度Br值，采用电机驱动系统和定位系统的相结合方式，实现霍尔传感器在方位角上的精确定位；具有结构紧凑、定位精确、操作简单、测量精准、自动采集数据等优点，为磁场垫补和离子束流动力学计算提供重要而精确的数据。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型紧凑超导回旋加速器磁测传感器径向运动装置结构示意图；

图2为本实用新型纤维丝闭环系统走向示意图；

图中标示：1-传感器滑板、2-光尺、3-霍尔传感器、4-纤维丝、5-滑轮组、 6-数据传输线、7-数据采集器、8-法兰、9-防尘罩、10-丝杠、11-滑块、12-定滑轮、13-伺服电机、14-屏蔽罩。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

紧凑超导回旋加速器磁测传感器径向运动装置，参见图1，其结构主要包括传感器滑板1、光尺2、霍尔传感器3、纤维丝4、滑轮组5、法兰8、防尘罩9、丝杠10、滑块11、定滑轮12、伺服电机13、屏蔽罩14、数据传输线6、数据采集器7；

首先，伺服电机13外安装有屏蔽罩14，用以保护电机不受强磁场的影响；伺服电机13通过法兰8固定在加速器主机上；伺服电机13传动轴连接有滑块 11，滑块11安装在丝杠10上；

伺服电机13驱动滑块11在丝杠10上做直线运动，而纤维丝4一端固定在滑块11上，另一端绕过定滑轮12后到达磁场中平面处，在磁场中平面处设有测试盘，该测试盘上安装有由三个滑轮构成的滑轮组5，在测试盘的一端部安装有改向滑轮，纤维丝4依次通过滑轮组5、改向滑轮、滑轮组5转向变为水平方向，再连接到传感器滑板1上，最终绕过滑轮组5、定滑轮12连接到滑块11上，形成一个闭环系统(参见图2中箭头a-b-c-d-e所示)；

在上述传感器滑板1上安装有霍尔传感器3，由于加速器磁测空间非常有限，因此，霍尔传感器3尺寸比较小，选用的是三轴霍尔传感器，数量为两个，分别安装在传感器滑板1的前后端，间距为50mm，用以提高磁场测量效率；光尺 2与传感器滑板1平行安装(光尺2包括尺身和尺头，尺头安装在传感器滑板上，随着传感器滑板移动，尺身固定安装在测试盘上)，精确定位传感器滑板的位置，保证传感器径向移动精度。

当滑块11在丝杠10上垂直向上运动时，右侧纤维丝4向下拉动，继而传感器滑板1载着霍尔传感器3向磁场的物理圆心靠近；反之，向远离圆心方向运动，实现了霍尔传感器3在磁场中平面上的径向运动；霍尔传感器3径向移动的范围是-50mm到700mm，即反向超过圆心50mm处，该距离测量值是为了二次验证磁场值。

霍尔传感器3通过数据传输线6连接数据采集器7，数据传输线采用是非导磁性材料，数据采集器7具有防磁功能，其长度为4.5m。霍尔传感器3每移动一个1mm的步长，数据采集器7则记录该点的位置坐标、角度位置、磁感应强度值、温度值等重要信息，为下一步磁场垫补分析提供重要参考。

防尘罩9通过法兰8将其连接在加速器主机上，为下面装置(丝杠10、定滑轮12)提供支撑点；防尘罩9保护径向运动机构免受灰尘污染，保证了霍尔传感器径向运动的位置精度，

进一步地，上述技术方案中滑块11上安装有自动预紧装置，用于实时预紧所述纤维丝4，防止其在运动过程中打滑，从而保证测量进度和精度。进一步地，本申请采用材料的磁导率均小于1；上述技术方案中，纤维丝4是一种聚酯纤维非导磁性材料，直径为φ1mm，长度为2.85m。本实用新型技术方案主要用于测量中平面垂直方向磁感应强度Bz值和径向方向磁感应强度Br值，具有结构紧凑、定位精确、操作简单、测量精准、自动采集数据等优点，为磁场垫补和离子束流动力学计算提供重要而精确的数据。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。