一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置的制作方法

本发明属于回旋加速器领域，尤其涉及一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置。

背景技术：

1、小型回旋加速器广泛用于医院生产同位素，能量一般为10mev-20mev。然而桌面型回旋加速器，能量会更小只有8-9.5mev。磁极气隙是该类型回旋加速器磁铁设计需要重点考虑的参数，气隙越小产生同样磁场所需的安匝数也越小，可大大节约能量消耗，如20mm-30mm气隙高度的低能耗小型桌面回旋加速器开始流行。不仅小型桌面型回旋加速器的磁极间隙小、而且小型桌面型回旋加速器的谷区深度为浅谷区深度(相邻磁铁之间的空隙为谷区)，浅谷区深度只有常规加速器深谷区深度的几分之一，由600mm的深谷区高度下降为浅谷区的80mm高度，

2、小型桌面型回旋加速器的二个特征是“小间隙”和“浅谷区”，“小间隙”和“浅谷区”给磁场测量工程带来了难度，所述磁场测量包括沿着加速器径向的磁场测量、和沿着加速器周向的360度角度测量，不论是径向测量还是周向测量都需要将电缆引线引出到加速器以外的控制系统中，如图1b所示，现有技术的测量装置采用2个电机，径向驱动电机的走线和周向驱动电机的走线都从下磁极的中心孔引出，由于传统加速器的谷区深为600mm，这个高度的中心孔足够容纳2个电机的电缆，并使得2个电机的电缆从中心孔引出。

3、小型桌面回旋加速器磁场测量的难点在于没有中心孔。由于磁场谷区很浅，只有80mm高度，因此不设中心孔，在没有中心孔的情况下，工程上布设径向磁场测量装置和周向磁场测量装置是一件困难的事情。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题，提出一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，目的在于解决现有技术在没有中心孔的情况下，工程上布设径向磁场测量装置和周向磁场测量装置非常困难的问题。

2、本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

3、一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特点是：包括布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构1、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构2、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置3；所述旁轴角向驱动装置3通过驱动径向测量机构1带动角向定位测量机构2一起转动，从而实现角向定位测量机构2对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。

4、进一步地，所述径向测量机构1，包括测量臂111，测量臂111中间的横梁用于安装径向滑块112、探头滑块113、霍尔探头电缆走线槽114、霍尔探头电缆115；所述霍尔探头电缆走线槽114设有上下两层走线槽，下层走线槽1141)和径向滑块112、探头滑块113布设在同一层；下层走线槽1141用于探头滑块113沿着径向测量磁场，上层走线槽1142用于探头滑块113沿着周向测量磁场；下层走线槽沿着测量臂111长度方向布设在加速器中心平面的上下间隙内，上层走线槽为环状走线槽，环状走线槽开槽在上层走线槽盖板1143上，上层走线槽盖板1143固装在测量臂111上、并位于加速器中心平面以上的上磁极中心凹陷区内；下层走线槽1141和上层走线槽1142各设有一个豁口且下层走线槽1141和上层走线槽1142使用同一根电缆；下层走线槽1141中的霍尔探头电缆115一端连接探头滑块113并顺着探头滑块113进入下层走线槽1141，当下层走线槽1141的电缆到达豁口处时，在豁口处的卡箍11412作用下，电缆被引出下层走线槽1141并进入上层走线槽1142环状槽内，并且电缆的另一端在环状槽中被引出；当测量臂111转动时，霍尔探头电缆115从下层走线槽导入上层槽并在上层槽的环形槽内转动，避免电缆在下层槽中转动与下磁极中心凹陷区内的其他设备缠绕在一起。

5、进一步地，所述的上层走线槽绕开下层的探头滑块113前进和后退范围，在测量臂111内形成一个自封闭区域，使得下层的霍尔探头电缆115电缆在平推滑块时，不干涉上层走线槽引出电缆，并保证探头滑块113的测量点处于加速器中心平面上。

6、进一步地，所述角向磁场测量装置包括圆光栅盘211、光栅读数头212；套筒连接法兰213、套筒214、中心定位盘215、光栅读数头电缆216；该圆光栅盘211和所述测量臂111固接在一起，当所述旁轴角向驱动装置3驱动测量臂111转动时，该圆光栅盘211随着测量臂111的转动而转动；所述光栅读数头212与主磁铁下磁极固接在一起、其布设在圆光栅盘211的侧面、用于读取圆光栅盘211的角向转动数据；所述套筒连接法兰213安装到测量臂111的下表面且随着测量臂111的转动而转动，该套筒连接法兰213用于套筒214的定位；所述中心定位盘215用螺钉固接到芯柱的磁铁上，起到中心定位作用；所述光栅读数头电缆216布设在旁轴角向驱动装置的高频安装孔内。

7、进一步地，所述的径向滑块112和探头滑块113，利用大小相同的径向滑块112在测量臂111上平推；将霍尔探头固定到探头滑块113内，探头滑块113随径向滑块112一起运动，由径向滑块112的尺寸和数量获取探头滑块113当前的位置，整套系统形成闭环实现径向的定位。

8、进一步地，加速器中心区总高度为24mm，主磁铁上磁极中心凹陷区、主磁铁上下磁极中心凹陷区的高度各为10mm，总共44mm高度；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度为43mm，该测量装置距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在44mm的间隙内运动时由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。

9、本发明的优点效果

10、本发明通过采用旁轴驱动装置间接驱动圆光栅盘+测量臂上下两层带豁口的走线槽+下层走线槽设有导向卡箍+上下两个走线槽使用同一根电缆+圆光栅盘和光栅探头和测量臂之间共用耦合空间的技术方案，并且将上述各个部分有机组合，有机组合以后解决了小型桌面型回旋加速器没有中心孔的情况下，工程上布设径向磁场测量装置和周向磁场测量装置非常困难的问题。

技术特征：

1.一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：包括布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构(1)、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构(2)、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置(3)；所述旁轴角向驱动装置(3)通过驱动径向测量机构(1)带动角向定位测量机构(2)一起转动，从而实现角向定位测量机构(2)对加速器主磁场的360度磁场测量；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在加速器中心平面沿着径向和周向运动时，由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。

2.根据权利要求1所述一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：所述径向测量机构(1)，包括测量臂(111)，测量臂(111)中间的横梁用于安装径向滑块(112)、探头滑块(113)、霍尔探头电缆走线槽(114)、霍尔探头电缆(115)；所述霍尔探头电缆走线槽(114)设有上下两层走线槽：上层走线槽(1142)和下层走线槽(1141)；下层走线槽(1141)和径向滑块(112)、探头滑块(113)布设在同一层；下层走线槽(1141)用于探头滑块(113)沿着径向测量磁场，上层走线槽(1142)用于探头滑块(113)沿着周向测量磁场；下层走线槽沿着测量臂(111)长度方向布设在加速器中心平面的上下间隙内，上层走线槽为环状走线槽，环状走线槽开槽在上层走线槽盖板(1143)上，上层走线槽盖板(1143)固装在测量臂(111)上、并位于加速器中心平面以上的上磁极中心凹陷区内；下层走线槽(1141)和上层走线槽(1142)各设有一个豁口且下层走线槽(1141)和上层走线槽(1142)使用同一根电缆；下层走线槽(1141)中的霍尔探头电缆(115)一端连接探头滑块(113)并顺着探头滑块(113)进入下层走线槽(1141)，当下层走线槽(1141)的电缆到达豁口处时，在豁口处的卡箍(11412)作用下，电缆被引出下层走线槽(1141)并进入上层走线槽(1142)环状槽内，并且电缆的另一端在环状槽中被引出；当测量臂(111)转动时，霍尔探头电缆(115)从下层走线槽导入上层槽并在上层槽的环形槽内转动，避免电缆在下层槽中转动与下磁极中心凹陷区内的其他设备缠绕在一起。

3.根据权利要求2所述一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：所述的上层走线槽绕开下层的探头滑块(113)前进和后退范围，在测量臂(111)内形成一个自封闭区域，使得下层的霍尔探头电缆(115)电缆在平推滑块时，不干涉上层走线槽引出电缆，并保证探头滑块(113)的测量点处于加速器中心平面上。

4.根据权利要求2所述一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：所述角向磁场测量装置包括圆光栅盘(211)、光栅读数头(212)；套筒连接法兰(213)、套筒(214)、中心定位盘(215)、光栅读数头电缆(216)；该圆光栅盘(211)和所述测量臂(111)固接在一起，当所述旁轴角向驱动装置(3)驱动测量臂(111)转动时，该圆光栅盘(211)随着测量臂(111)的转动而转动；所述光栅读数头(212)与主磁铁下磁极固接在一起、其布设在圆光栅盘(211)的侧面、用于读取圆光栅盘(211)的角向转动数据；所述套筒连接法兰(213)安装到测量臂(111)的下表面且随着测量臂(111)的转动而转动，该套筒连接法兰(213)用于套筒(214)的定位；所述中心定位盘(215)用螺钉固接到芯柱的磁铁上，起到中心定位作用；所述光栅读数头电缆(216)布设在旁轴角向驱动装置的高频安装孔内。

5.根据权利要求1所述一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：所述的径向滑块(112)和探头滑块(113)，利用大小相同的径向滑块(112)在测量臂(111)上平推；将霍尔探头固定到探头滑块(113)内，探头滑块(113)随径向滑块(112)一起运动，由径向滑块(112)的尺寸和数量获取探头滑块(113)当前的位置，整套系统形成闭环实现径向的定位。

6.根据权利要求1所述一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，其特征在于：所述测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉，具体为：加速器中心区总高度为24mm，主磁铁上磁极中心凹陷区、主磁铁上下磁极中心凹陷区的高度各为10mm，总共44mm高度；所述无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置总高度为43mm，该测量装置距离上磁极中心凹陷区有1mm间隙、距离下磁极中心凹陷区没有间隙；当测量装置在44mm的间隙内运动时由于有1mm的间隙，使得测量装置不会与主磁铁上磁极中心凹陷区的顶部发生干涉。

技术总结
本发明公开了一种无中心孔桌面型回旋加速器磁场测量装置，包括布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁上磁极中心凹陷区的径向测量机构、布设在无中心孔桌面型回旋加速器中心平面上和布设在主磁铁下磁极中心凹陷区的角向定位测量机构、以及布设在加速器大半径的与加速器大半径处的抽真空孔同轴布设的旁轴角向驱动装置；所述旁轴角向驱动装置通过驱动径向测量机构带动角向定位测量机构一起转动，从而实现角向定位测量机构对加速器主磁场的360度磁场测量；本发明通过旁轴驱动装置+上下两层带豁口的走线槽+导向卡箍+上下两个走线槽使用同一根电缆+共用耦合空间的技术方案，解决了桌面加速器没有中心孔布线困难的问题。

技术研发人员：王飞,杨光,边天剑,凌丽,邢建升,宋国芳,赵黎杰,陈忻禹,陆锦荣
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15