一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统及方法与流程

本发明属于超导回旋加速器技术领域，具体涉及一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统及方法。

背景技术：

回旋加速器是利用磁场和电场共同使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理中的重要仪器，其中超导回旋加速器是目前医用质子治疗加速器的核心设备。医用质子治疗加速器能够实现用微观世界中的质子、重离子射线治疗肿瘤，是当今世界最尖端的放射治疗技术，仅有个别发达国家掌握并应用该技术。国内已经展开、但暂时还没有完成超导回旋加速器的研制工作。

超导回旋加速器的磁场主要由常温主磁铁和超导线圈提供，超导线圈加工完成后，需要分析超导线圈的一次谐波磁场性能，在超导线圈测磁过程中通过调节悬挂超导线圈的悬挂系统可以调节超导线圈体Br方向、Bz方向一次谐波磁场以满足设计要求。常温主磁铁与超导线圈整体装配后，根据测磁结果需要重新调节悬挂系统，最终需要满足超导回旋加速器磁场Br方向、Bz方向一次谐波磁场的设计要求。现有的常温回旋加速器磁场一次谐波的调整方式与超导回旋加速器完全不同，不能用于超导回旋加速器的一次谐波的调整。

技术实现要素：

针对超导回旋加速器的一次谐波的调整，本发明的目的是提供一种悬挂系统，能够满足超导回旋加速器的一次谐波的调整，通过调节悬挂系统，可以调节超导线圈体Br方向、Bz方向一次谐波磁场。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统，用于调整超导线圈的磁场的一次谐波，设置在超导回旋加速器的环形的低温恒温器上，所述超导线圈设置在所述低温恒温器内，其中，包括设置在所述低温恒温器上端面的若干根上拉杆，设置在所述低温恒温器下端面的若干根下拉杆，设置在所述低温恒温器侧面的若干根横拉杆，通过调整所述上拉杆、下拉杆、横拉杆的拉力能够实现所述超导线圈的位置调节，所述位置调节包括对所述超导线圈的Bz方向和Br方向的调节，所述Bz方向是指所述低温恒温器的轴向，所述Br方向是指所述低温恒温器的径向。

进一步，所述上拉杆为4根，均匀分布设置在所述低温恒温器的上端面上，所述下拉杆为4根，均匀分布设置在所述低温恒温器的下端面上，所述上拉杆与所述下拉杆一一对应且同轴。

进一步，所述横拉杆为4根，均匀设置在所述低温恒温器的侧面上，沿所述低温恒温器的径向两两对应且同轴。

进一步，所述上拉杆、下拉杆、横拉杆顶端设置有调节螺母，所述调节螺母能够调节所述上拉杆、下拉杆、横拉杆的拉力。

进一步，一一对应的所述上拉杆、下拉杆的所述调节螺母各自反向调节60度，所述低温恒温器能够在一一对应的所述上拉杆、下拉杆所在的方向上移动0.33mm；

两两对应的所述横拉杆的所述调节螺母各自反向调节60度，所述低温恒温器能够在两两对应的所述横拉杆所在的方向上移动0.33mm。

更进一步，所述上拉杆、下拉杆、横拉杆顶端设置有测力计，所述测力计能够显示所述调节螺母调节所述上拉杆、下拉杆、横拉杆的拉力。

为达到以上目的，本发明还公开了一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的方法，包括如下步骤：

步骤(S1)，使对应的一对所述上拉杆、下拉杆的所述调节螺母各自反向调节60度，所述低温恒温器能够在对应的所述上拉杆、下拉杆所在的方向上移动0.33mm；

步骤(S2)，观察对应的所述上拉杆、下拉杆的所述测力计的读数，如果所述读数大于所述上拉杆、下拉杆的极限拉力，应各自反向调节所述上拉杆、下拉杆的所述调节螺母，使所述读数减小到许用拉力范围内；

步骤(S3)，使对应的一对所述横拉杆的所述调节螺母各自反向调节60度，所述低温恒温器能够在对应的所述横拉杆所在的方向上移动0.33mm；

步骤(S4)，观察对应的两根所述横拉杆的所述测力计的读数，如果所述读数大于所述横拉杆的极限拉力，应各自反向调节所述横拉杆的所述调节螺母，使所述读数减小到许用拉力范围内；

步骤(S5)，依据磁测数据，按照步骤(S1)、(S2)、(S3)、(S4)重复操作，或者按照步骤(S3)、(S4)、(S1)、(S2)重复操作，完成所述悬挂系统在所述Bz方向和所述Br方向的一次谐波调整工作。

本发明的有益效果在于：

多根不同方向上拉杆的不同组合应用实现Br方向、Bz方向的一次谐波磁场的调整。拉杆上使用测力计检测各拉杆受力以防止拉杆过载，调节拉杆末端螺母即可调整超导磁体位置，从而调整超导回旋加速器磁场的一次谐波。以上调节方式，简化了悬挂系统的结构，同时满足操作方便、造价低廉等特点。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中安装有所述悬挂装置的所述低温恒温器的示意图；

图2是本发明具体实施方式中所述拉杆末端的所述调节螺母与所述测力计的示意图；

图中：1-低温恒温器，2-上拉杆，3-横拉杆，4-下拉杆，5-测力计，6-调节螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的悬挂系统，用于调整超导线圈的磁场的一次谐波，设置在超导回旋加速器的环形的低温恒温器1上，超导线圈设置在低温恒温器1内，其中，包括设置在低温恒温器1上端面的若干根上拉杆2，设置在低温恒温器1下端面的若干根下拉杆4，设置在低温恒温器1侧面的若干根横拉杆3，通过调整上拉杆2、下拉杆4、横拉杆3的拉力能够实现超导线圈的位置调节，位置调节包括对超导线圈的Bz方向和Br方向的调节，Bz方向是指低温恒温器1的轴向，Br方向是指低温恒温器1的径向。

上拉杆2为4根，均匀分布设置在低温恒温器1的上端面上，下拉杆4为4根，均匀分布设置在低温恒温器1的下端面上，上拉杆2与下拉杆4一一对应且同轴。横拉杆3为4根，均匀设置在低温恒温器1的侧面上，沿低温恒温器1的径向两两对应且同轴。每组上拉杆2、横拉杆3、下拉杆4在超导线圈周向角度位置间隔90度。

如图2所示，上拉杆2、下拉杆4、横拉杆3顶端设置有调节螺母6，调节螺母6能够调节上拉杆2、下拉杆4、横拉杆3的拉力。在本实施例中，调节螺母6使用M16X2六角螺母。

一一对应的上拉杆2、下拉杆4的调节螺母6各自反向调节60度，低温恒温器1能够在一一对应的上拉杆2、下拉杆4所在的方向上移动0.33mm；

两两对应的横拉杆3的调节螺母6各自反向调节60度，低温恒温器1能够在两两对应的横拉杆3所在的方向上移动0.33mm。

上拉杆2、下拉杆4、横拉杆3顶端设置有测力计5，测力计5能够显示调节螺母6调节上拉杆2、下拉杆4、横拉杆3的拉力。

为了实现超导回旋加速器磁场一次谐波，本发明还提供了一种调整超导回旋加速器磁场一次谐波的方法，其原理是依据测磁数据，通过轴向悬挂部分(上拉杆2、下拉杆4)改变超导线圈位置从而调整超导线圈Bz方向的一次谐波磁场，以及依据测磁数据，通过径向悬挂部分(横拉杆3)改变超导线圈位置从而调整超导线圈Br方向的一次谐波磁场。通过对轴向悬挂部分、径向悬挂部分的调整，使Bz方向、Br方向的一次谐波磁场符合磁场设计要求。具体包括如下步骤：

步骤S1，使对应的一对上拉杆2、下拉杆4的调节螺母6各自反向调节60度，低温恒温器能够在对应的上拉杆2、下拉杆4所在的方向上移动0.33mm；

步骤S2，观察对应的上拉杆2、下拉杆4的测力计5的读数，如果读数大于上拉杆2、下拉杆4的极限拉力，应各自反向调节上拉杆2、下拉杆4的调节螺母6，使读数减小到许用拉力范围内；

步骤S3，使对应的一对横拉杆3的调节螺母6各自反向调节60度，低温恒温器能够在对应的横拉杆3所在的方向上移动0.33mm；

步骤S4，观察对应的两根横拉杆3的测力计5的读数，如果读数大于横拉杆3的极限拉力，应各自反向调节横拉杆3的调节螺母6，使读数减小到许用拉力范围内；

步骤S5，依据磁测数据，按照步骤S1、S2、S3、S4重复操作，或者按照步骤S3、S4、S1、S2重复操作，完成悬挂系统在Bz方向和Br方向的一次谐波调整工作。(即悬挂系统Bz方向的一次谐波调整工作与Br方向的一次谐波调整工作应交替进行，即在一次悬挂系统Bz方向的一次谐波调整工作完成后需要进行Br方向的一次谐波调整工作或一次悬挂系统Br方向的一次谐波调整工作完成后需要进行Bz方向的一次谐波调整工作。)

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。