本發(fā)明屬于超導回旋加速器技術領域，具體涉及一種定位超導線圈位置的磁場測量裝置及其方法。

背景技術：

回旋加速器是利用磁場和電場共同使帶電粒子作回旋運動，在運動中經(jīng)高頻電場反復加速的裝置，是高能物理中的重要儀器，其中超導回旋加速器是目前醫(yī)用質子治療加速器的核心設備。醫(yī)用質子治療加速器能夠實現(xiàn)用微觀世界中的質子、重離子射線治療腫瘤，是當今世界最尖端的放射治療技術，僅有個別發(fā)達國家掌握并應用該技術。國內已經(jīng)展開、但暫時還沒有完成超導回旋加速器的研制工作。

超導回旋加速器磁場主要由常溫主磁鐵和超導線圈提供，為了驗證超導回旋加速器中的超導線圈的加工質量，需要分析超導線圈的磁場性能，因此需要設計磁場測量系統(tǒng)對超導線圈中心平面及附近的磁場進行測量；同時，測磁過程中可以對超導線圈位置調節(jié)功能進行測試，初步研究超導線圈調平和對中的調節(jié)方式，為主磁鐵到場后與超導線圈的裝配打下基礎。已有的針對常溫回旋加速器線圈的磁場測量裝置無法應用于超導回旋加速器的超導線圈的磁場測量。需要針對超導回旋加速器的超導線圈設計相應的磁場測量裝置。

技術實現(xiàn)要素：

為了對超導回旋加速器的超導線圈進行磁場性能分析，本發(fā)明的目的是提供一種磁場測量裝置，能夠通過簡單的操作獲得超導線圈中心平面及附近的磁場數(shù)據(jù)。

為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種定位超導線圈位置的磁場測量裝置，用于超導回旋加速器的超導線圈的磁場測量，所述超導線圈設置在圓環(huán)形的低溫恒溫器中，其中，包括能夠放置在圓環(huán)形的所述低溫恒溫器的圓形中空位置的直徑上的支撐臂，設置在所述支撐臂兩端的可調支撐桿，設置在所述支撐臂下方、設有測磁霍爾片固定塊的測量臂，所述可調支撐桿用于將將所述測量臂調節(jié)到所述超導線圈的中心平面上，所述支撐臂用于帶動所述測量臂在所述低溫恒溫器的圓形中空位置中做軸向轉動，所述測磁霍爾片固定塊中設置能夠測量磁場強度的測磁霍爾片，所述測磁霍爾片能夠跟隨所述測量臂的轉動測量所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的徑向磁場分布。

進一步，所述測量臂為直線型，所述測量臂上還設置有若干個直線排列的徑向測量塊，通過手動移動所述徑向測量塊能夠使所述測磁霍爾片固定塊在所述測量臂上的不同位置定位，從而獲得所述低溫恒溫器的圓形中空位置各個徑向位置的磁場分布。

更進一步，所述徑向測量塊的長度為50mm，移動與所述測磁霍爾片固定塊相鄰的所述徑向測量塊，能夠使得所述測磁霍爾片固定塊在所述測量臂上移動50mm。

進一步，所述測磁霍爾片固定塊上設有測磁霍爾片封裝盒，所述測磁霍爾片設置在所述測磁霍爾片封裝盒中，所述測磁霍爾片封裝盒下方設置若干個軸向測量塊，通過手動增加或減少所述軸向測量塊能夠使所述測磁霍爾片封裝盒上升或下降，從而使得所述測磁霍爾片能夠在所述低溫恒溫器的圓形中空位置的軸向上的不同位置定位。

更進一步，所述軸向測量塊的厚度為1mm。

進一步，所述低溫恒溫器上端面的內圈設有臺階圓，所述支撐臂通過所述臺階圓放置在所述低溫恒溫器的圓形中空位置的直徑上；所述低溫恒溫器上端面周向均勻設置有若干個周向定位孔，用于所述支撐臂在所述低溫恒溫器的圓形中空位置軸向旋轉的定位。

為達到以上目的，本發(fā)明還公開了采用以上所述磁場測量裝置的一種定位超導線圈位置的磁場測量方法，用于測量位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的中心平面的磁場分布數(shù)據(jù)，包括以下步驟：

步驟(S1)，將所述磁場測量裝置設置在所述低溫恒溫器的圓形中空位置上，通過調整所述可調支撐桿，使所述測量臂位于所述超導線圈的中心平面上；

步驟(S2)，移動所述測磁霍爾片固定塊以及與其相鄰的所述徑向測量塊，使所述測磁霍爾片固定塊調整到所述測量臂上的某一位置；記錄該位置的坐標，測量并記錄該位置的磁場強度，將所述坐標、磁場強度對應保存；

步驟(S3)，旋轉所述支撐臂帶動所述測量臂沿所述低溫恒溫器的軸向旋轉360度，依照所述周向定位孔的定位，每間隔5度，記錄所在位置的坐標，測量并記錄所在位置的磁場強度，將所述坐標、磁場強度對應保存；

步驟(S4)，重復步驟(S2)、步驟(S3)，每次對所述測磁霍爾片固定塊在所述測量臂上的位置的調整距離為50mm，完成對所述中心平面的不同徑向位置的周向測磁，從而獲得位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的所述中心平面的磁場分布數(shù)據(jù)。

為達到以上目的，本發(fā)明還公開了采用以上所述磁場測量裝置的一種定位超導線圈位置的磁場測量方法，用于獲得位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的軸線方向上的所有需要測量的磁場分布數(shù)據(jù)，包括如下步驟：

步驟(S1)，將所述磁場測量裝置設置在所述低溫恒溫器的圓形中空位置上；

步驟(S2)，移動所述測磁霍爾片固定塊以及與其相鄰的所述徑向測量塊，使所述測磁霍爾片固定塊固定在所述圓形中空位置的中心軸線位置；記錄該位置的坐標，測量并記錄該位置的磁場強度，將所述坐標、磁場強度對應保存；

步驟(S3)，持續(xù)增加或減少所述軸向測量塊，每次增加或減少所述軸向測量塊的同時記錄相應位置的坐標，測量并記錄相應位置的磁場強度，將所述坐標、磁場強度對應保存，從而獲得位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的軸線方向上的磁場分布數(shù)據(jù)；

步驟(S4)，移動所述測磁霍爾片固定塊以及與其相鄰的所述徑向測量塊，使所述測磁霍爾片固定塊調整到所述測量臂上的下一個徑向位置，重復步驟(S3)，從而獲得位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的另一根軸線方向上的磁場分布數(shù)據(jù)；

步驟(S5)，重復步驟(S4)，從而獲得位于所述低溫恒溫器中的所述超導線圈的軸線方向上的所有需要測量的磁場分布數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.采用統(tǒng)一規(guī)格的軸向測量塊、徑向測量塊和低溫恒溫器上的已有周向定位孔進行定位，操作簡單方便。

2.造價低廉。

3.能夠滿足對超導線圈進行磁場性能分析的精度要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式中所述低溫恒溫器的示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式中設置在所述低溫恒溫器上的所述定位超導線圈位置的磁場測量裝置的側視圖；

圖3是本發(fā)明具體實施方式中設置在所述測量臂上的所述測磁霍爾片固定塊、徑向測量塊的示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施方式中所述測磁霍爾片固定塊的結構圖；

圖5是本發(fā)明具體實施方式中設置在所述低溫恒溫器上的所述定位超導線圈位置的磁場測量裝置的俯視圖；

圖中：1-支撐臂，2-可調支撐桿，3-低溫恒溫器，4-測磁霍爾片固定塊，5-測磁霍爾片封裝盒，6-測磁霍爾片，7-軸向測量塊，8-徑向測量塊，9-測量臂，10-周向定位孔，11-中心平面，12-軸線方向，13-臺階圓。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種定位超導線圈位置的磁場測量裝置，用于超導回旋加速器的超導線圈的磁場測量，超導線圈設置在圓環(huán)形的低溫恒溫器3中，其中，包括能夠放置在圓環(huán)形的低溫恒溫器3的圓形中空位置的直徑上的支撐臂1，設置在支撐臂1兩端的可調支撐桿2，設置在支撐臂1下方、設有測磁霍爾片固定塊4的測量臂9，可調支撐桿2用于將將測量臂9調節(jié)到超導線圈的中心平面11上，支撐臂1用于帶動測量臂9在低溫恒溫器3的圓形中空位置中做軸向轉動，測磁霍爾片固定塊4中設置能夠測量磁場強度的測磁霍爾片6，測磁霍爾片6能夠跟隨測量臂9的轉動測量低溫恒溫器3中的超導線圈的徑向磁場分布。

如圖2所示，測量臂9為直線型，測量臂9上還設置有若干個直線排列的徑向測量塊8，通過手動移動徑向測量塊8能夠使測磁霍爾片固定塊4在測量臂9上的不同位置定位，從而使得測磁霍爾片6能夠測量低溫恒溫器3的圓形中空位置各個徑向位置的磁場強度，獲得相應的磁場分布。

徑向測量塊8的長度為50mm，移動與測磁霍爾片固定塊4相鄰的徑向測量塊8，能夠使得測磁霍爾片固定塊4在測量臂9上移動50mm。

如圖3所示，測磁霍爾片固定塊4上設有測磁霍爾片封裝盒5，測磁霍爾片6設置在測磁霍爾片封裝盒5中，測磁霍爾片固定塊4上還包括若干個軸向測量塊7，軸向測量塊7層疊設置在測磁霍爾片封裝盒5底部，通過手動增加或減少軸向測量塊7能夠使測磁霍爾片固定塊4上的測磁霍爾片封裝盒5上下移動并定位，從而使得測磁霍爾片6能夠在低溫恒溫器3的圓形中空位置的軸向上的不同位置定位。其中，軸向測量塊7的厚度為1mm，每增加或減少一塊軸向測量塊7，測磁霍爾片6的位置在軸向上就發(fā)生1mm的上升或下降。

如圖4所示，低溫恒溫器3上端面的內圈設有臺階圓13，支撐臂1通過臺階圓13放置在低溫恒溫器3的圓形中空位置的直徑上；低溫恒溫器3上端面周向均勻設置有若干個周向定位孔10，用于支撐臂1在低溫恒溫器3的圓形中空位置軸向旋轉的定位。在本實施例中，周向定位孔10共有36個。

本發(fā)明還公開了采用以上所述磁場測量裝置的一種定位超導線圈位置的磁場測量方法，用于測量位于低溫恒溫器3中的超導線圈的中心平面11的磁場分布數(shù)據(jù)，包括以下步驟：

步驟S1，將磁場測量裝置設置在低溫恒溫器3的圓形中空位置上，通過調整可調支撐桿2，使測量臂9位于超導線圈的中心平面11上；

步驟S2，移動測磁霍爾片固定塊4以及與其相鄰的徑向測量塊8，使測磁霍爾片固定塊4固定在測量臂9上的某一位置；記錄該位置的坐標，記錄測磁霍爾片6測量的該位置的磁場強度，將坐標、磁場強度對應保存；

步驟S3，旋轉支撐臂1帶動測量臂9沿低溫恒溫器3的軸向旋轉360度，依照周向定位孔10的定位，每間隔5度，記錄所在位置的坐標，測量并記錄所在位置的磁場強度，將坐標、磁場強度對應保存；(360度旋轉后，完成一個徑向位置的周向測磁)

步驟S4，，重復步驟(S2)、步驟(S3)，每次對測磁霍爾片固定塊4在測量臂9上的位置的調整距離為50mm，完成對中心平面11的不同徑向位置的周向測磁，從而獲得位于低溫恒溫器3中的超導線圈的中心平面11的磁場分布數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還公開了采用以上所述磁場測量裝置的一種定位超導線圈位置的磁場測量方法，用于獲得位于低溫恒溫器3中的超導線圈的軸線方向12上的所有需要測量的磁場分布數(shù)據(jù)，包括如下步驟：

步驟S1，將磁場測量裝置設置在低溫恒溫器3的圓形中空位置上；

步驟S2，移動測磁霍爾片固定塊4以及與其相鄰的徑向測量塊8，使測磁霍爾片固定塊4固定在圓形中空位置的中心軸線位置；記錄該位置的坐標，記錄測磁霍爾片6測量的該位置的磁場強度，將該位置的坐標、磁場強度對應保存；

步驟S3，持續(xù)增加或減少軸向測量塊7，每次增加或減少軸向測量塊7的同時記錄相應位置的坐標，記錄測磁霍爾片6測量的相應位置的磁場強度，將坐標、磁場強度對應保存，從而獲得位于低溫恒溫器3中的超導線圈的軸線方向12上的磁場分布數(shù)據(jù)；(具體的做法是，增加一塊軸向測量塊7，測磁霍爾片封裝盒5在軸向上增高1mm，記錄這個位置的位置坐標，記錄測磁霍爾片6測量的這個位置的磁場強度；然后再增加一塊軸向測量塊7，測磁霍爾片封裝盒5在軸向上再增高1mm，再次記錄新位置的位置坐標和新位置的磁場強度，如此重復，減少軸向測量塊7的操作與增加軸向測量塊7的操作一致。如此操作能夠就能夠測量一根軸線方向12上的磁場分布數(shù)據(jù))

步驟S4，移動測磁霍爾片固定塊4以及與其相鄰的徑向測量塊8，使測磁霍爾片固定塊4調整到測量臂9上的下一個徑向位置，重復步驟S3，從而獲得位于低溫恒溫器3中的超導線圈的另一根軸線方向12上的磁場分布數(shù)據(jù)；

步驟S5，重復步驟S4，從而獲得位于低溫恒溫器3中的超導線圈的軸線方向12上的所有需要測量的磁場分布數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所述的裝置并不限于具體實施方式中所述的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術創(chuàng)新范圍。