优点在于，由于实际磁场的测量实时进行，所以电磁体的磁滞特性，即剩磁，是次要的。结果，用于获得总是相同的剩磁的电磁体的最大负载可被免除。
[0023]通过使用拾波线圈，可在粒子束通过的区域测量积分磁场，所述区域负责偏转和聚焦粒子束。然而，由于所述第二测量装置仅能检测磁场的变化，所以也提供可测量绝对磁场的第一测量装置。这里，由所述第一测量装置测量的磁场优选地是在可预测的条件下测量，并形成由所述第二测量装置测量的磁场变化的初始值。
[0024]所述第一测量装置可被设计为霍尔探针。在霍尔探针中，所谓的霍尔效应被用于测量磁场。在一个有电流流通的导体中，凭借洛伦兹力，电子被以垂直于外加磁场的角度偏转。在第三空间方向，即在垂直于所述电流和垂直于所述电子流的方向上，在导体一侧产生多余的电子，从而产生电压。所谓的霍尔电压是所述导体中电荷载流子迀移率的函数。这样，霍尔探针可测量绝对磁通量，但仅局部地在一点测量。
[0025]所述第二测量装置可被设计为拾波线圈。拾波线圈是感应线圈，法拉第感应定律在该感应线圈中转化为实践。如果通过感应线圈的磁通量发生变化，则产生电场，电场在所述拾波线圈中感应出电流，并在开口端产生电压。后者与磁通量的变化成比例。为了将磁通量聚焦于所述线圈中，常常向所述拾波线圈插入铁磁材料。所述拾波线圈的灵敏度为铁芯材料磁导率、拾波线圈表面积、匝数和通过拾波线圈磁通量的变化的函数。所述拾波线圈的带宽受限于拾波线圈的电感与电阻之比；这决定了如果外部磁场消除时感应电流减小的阻尼时间(damping time)。感应线圈可测量小于10 wT的磁场变化，' 上限。它们通常工作在ΙΗζ-ΙΜΗζ的频率范围内。所述感应线圈的尺寸变化很大，取决于应用，在从几平方毫米直至几平方米的范围内。
[0026]其他测量磁场的可能测量装置有磁阻式磁强计、质子磁力仪、磁通门传感器、超导量子干涉仪(SQUIDS)或光栗磁力仪。磁阻式磁强计是基于磁阻效应的，由外部磁场产生电阻变化。质子磁力仪利用烃分子中的质子对磁场的反作用力。磁通门传感器由铁磁材料组成，其上包覆有两个线圈。它们一起利用由所有铁磁材料产生的剩磁。SQUID(超导量子干涉仪)利用两个由超导性产生的宏观量子现象。这是测量磁通量变化的最灵敏的方法。光栗磁力仪利用塞曼效应。通过外部磁场，原子的电子通过它们的源自旋转的磁矩，也通过它们的产生于轨道角动量的电流密度相互作用。
[0027]拾波线圈可沿着电磁体的束流输运系统安装，并可完整地测量磁隙中的所述磁场的变化。这里，所述拾波线圈围绕作用于粒子束的整个磁通量，包括在所述偶极子的首尾的边缘磁场。因此，磁场对粒子束和感应线圈的作用是可比较的。在这一结构中，所述拾波线圈可完整地测量粒子束“感觉”到的磁场。
[0028]积分器可被布置成使得一个积分器对由所述第二测量装置测量的值进行积分，同时另一个积分器运行一个校准周期。在这一结构中，高精度积分器可实时地发送积分器输入端的模拟电压的积分，该模拟电压在所述拾波线圈中产生。同时，可连续进行另一积分器的校准，且其可在工作条件下执行。为了这一目的，使用两个相同的积分路径，其在校准后自动切换。从而，持续进行的测量不受阻碍。在预定的时间间隔内，例如，每4秒，执行新的校准。
[0029]积分器可包括电压-频率转换器。电压-频率转换器是将电压转换成与之成比例的频率的单元。所述第二测量装置发送作为测量信号的电压，该电压构成所述电压-频率转换器的输入信号。在所述电压-频率转换器中流通的电流与所述电压成比例；这一电流对电容器充电。当达到充电阈值时，在反方向通过周期和幅度固定的短电流脉冲对负反馈电容器充电。输入电流越高，反向充电过程必须越频繁。这些电流脉冲的频率与所述输入电压成比例。这里，如果从模拟电压确定的频率可以通过简单的方法进一步进行数字处理，则是有利的。
[0030]积分器可包括比较器、采样及保持元件、负反馈电容器和由时钟控制循环的触发器，其在被指定时间过去之后对所述负反馈电容器放电。负反馈电容器具有有限的放电时间周期，以便所述负反馈电容器仅能在出现足够低的励磁频率时放电。若需要更高频率，则需要补偿电路。优选的补偿电路采用的电路形式为:在指定时间过去之后，通过采样及保持元件和由时钟控制循环的触发器对所述负反馈电容器放电。
[0031]积分器可被分配给时控切换单元，其启动所述积分器的工作状态的转换。这样的切换单元可为多路复用器。多路复用器(MUX)是模拟和数字电子学中的选择单元，通过其可从多个输入信号和多个输出信号中选择一路。
[0032]所述第二测量装置可记录作为磁场变化结果的感应电压，所述电压形成所述积分器的输入值。如果所述第二测量装置被设计为拾波线圈，则如磁场变化，所述线圈中就感应出电压。这里，所述电压是磁场强度的变化和线圈匝数的函数。优选地，所述拾波线圈被设计，以便由磁场强度的最大变化1.5T/S感应出±10V之间，优选地，±5V之间的电压。
[0033]可将偏移电压供给由所述第二测量装置测量的感应电压，以便所述被测量的感应电压加所述偏移电压形成所述积分器的输入信号。通过这一方式，在渐减的磁场情况下的负电压也可在所述积分器上被映射到正电压。优选地，所述偏移电压与最大预期感应电压一样高，且类似地具有幅度，例如，5V。所述偏移电压可通过运算放大器的加法来提供。
[0034]两个彼此平行布置的积分器与多路复用器单元相关联，所述多路复用器单元被集成进所述电路，以便所述第一积分器测量并发送磁场强度，同时所述第二积分器首先运行短路校准，然后运行参考电流校准，完成校准后，所述第二积分器测量并发送磁场强度，同时所述第一积分器运行校准周期。如此，一个积分器总是在工作模式，同时另一个积分器在校准模式。这样，可不中断地进行测量和测量值的进一步处理，同时凭借频繁执行的校准，获得高精度的测量。
[0035]本发明的用以对电磁体产生的磁场进行测量和闭环控制的方法包括如下步骤:
[0036]-通过第一测量装置测量在一点测量磁场的绝对磁场强度；
[0037]-通过第二测量装置测量所述磁场强度的变化；
[0038]-对由所述第二测量装置测量的所述磁场强度的变化进行积分；
[0039]-比对(Alignment)所述电磁体的所述绝对磁场强度和积分磁场；
[0040]-如此获得的所述磁场强度与指定的设计磁场强度进行比较；
[0041]-其中，提供至少两个积分器，其中一个积分器对由所述第二测量装置测量的所述磁场强度的变化进行积分，第二积分器运行校准周期。
[0042]正如已经解释过的，在本发明的装置中，优越性在于，通过至少两个积分器，形成了多个彼此平行布置且相继工作的积分器路径。那允许所述积分器被切换进在操作条件下运行的电路，该电路将所述积分器上的由所述第二测量装置提供的电压转换成可计数的脉冲，从该脉冲可继而确定当前积分磁场强度，第二积分器虽未激活，但能运行一个校准周期。
[0043]所述积分器受各种误差源影响，其限制积分精度。在它们被上电接通以后，由于环境温度波动或电子加热，时变误差主要由温度变化引起。另一误差源是噪声，来自外部源的噪声可影响电路，或由于内部处理产生。
[0044]本发明的用以校准的方法包括:通过两个连续的校准测量，确定脉冲磁通量值和偏移误差。如此，校正在从所述拾波线圈到输出端的路径上的所有可能的误差。这里，测量受温度变化影响的量的偏差，其中在输入端输入指定的高精度电压。
[0045]在输入端对所述积分器短路，由所述电压-频率转换器产生的脉冲在一段时间内，例如，2秒，被计数。在测量阶段期间，从所述电压-频率转换器的脉冲实时减去被测得的脉冲的平均频率。
[0046]在所述积分器的输入端，通过参考电压，优选地，其达到最大预期电压的一半，SP，例如，2.5V，产生的脉冲在一段时间内，例如，2秒，被计数。从所述参考电压和被计数的脉冲计算脉冲值。
[0047]建议的2秒校准时间在具有更长校准时间的小离散误差与短校准时间的小测量误差之间形成折中，在短校准时间内，受环境调节的影响变化很小。
【附图说明】
[0048]下面，根据附图更详细地说明本发明装置和本发明方法的一些配置。这些显示的每幅附图是不意性的:
[0049]图1显示环形加速器；
[0050]图2显示偶极子形式的电磁体；
[0051]图3显示四极子形式的电磁体；
[0052]图4显示用于四极子的拾波线圈；
[0053]图5显示在环形加速器的偶极子中的电流特性；
[0054]图6显示本装置的电路原理框图；
[0055]图7显示电压-频率转换器的电路原理图；
[0056]图8显示用于双极磁体的磁场的闭环控制。
【具体实施方式】
[0057]图1显示用以产生用于重离子疗法的加速离子的环形加速器I。