本發(fā)明屬于回旋加速器磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緊湊型回旋加速器磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)傳感器徑向運(yùn)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

回旋加速器在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在放射性藥物制藥，腫瘤治療等領(lǐng)域有重要意義。合肥離子醫(yī)學(xué)中心對(duì)研制緊湊型超導(dǎo)回旋加速器做了大量的調(diào)研和實(shí)驗(yàn)工作。超導(dǎo)回旋加速器的主機(jī)系統(tǒng)用于引出穩(wěn)定的束流，諧振腔的電磁場(chǎng)對(duì)束流進(jìn)行加速，而且束流的運(yùn)動(dòng)需要等時(shí)性磁場(chǎng)的約束。為了保證提供等時(shí)性磁場(chǎng)，需要對(duì)回旋加速器進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量。磁場(chǎng)是回旋加速器相當(dāng)重要的組成部分，磁場(chǎng)為束流的運(yùn)動(dòng)提供了約束力和強(qiáng)聚焦力，其場(chǎng)型分布直接決定了該回旋加速器的性能。為了精確地測(cè)量出磁場(chǎng)分布，目前，在低能回旋加速器磁場(chǎng)測(cè)量中，普遍采用的是采用齒輪驅(qū)動(dòng)的手動(dòng)磁測(cè)裝置，由于齒輪定位存在齒隙誤差，而且齒輪加工時(shí)也存在加工誤差，所以齒輪周向定位精度難以保證，最終引起磁場(chǎng)測(cè)量誤差。同時(shí)，對(duì)于緊湊型回旋加速器，內(nèi)部氣隙非常狹小，操作空間有限，磁測(cè)裝置安裝完成之后，校對(duì)和維修都十分困難。

另外，《核技術(shù)》第四卷第九期“HERA質(zhì)子-電子對(duì)撞機(jī)電子環(huán)磁鐵的磁場(chǎng)測(cè)量”文章中，公開了一種采用螺桿驅(qū)動(dòng)平移線圈的方式測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的裝置。這種裝置不僅存在測(cè)量精度低問題，而且系統(tǒng)占據(jù)空間比較大，并不適合與緊湊型回旋加速器磁場(chǎng)的測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、定位精確、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精準(zhǔn)、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的緊湊超導(dǎo)回旋加速器磁測(cè)傳感器徑向運(yùn)動(dòng)裝置，主要用于測(cè)量中平面垂直方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz值和徑向方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Br值，解決回旋加速器磁場(chǎng)磁測(cè)過程中霍爾傳感器定位誤差較大、精準(zhǔn)度不夠等問題，為磁場(chǎng)墊補(bǔ)和離子束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算提供重要而精確的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

緊湊超導(dǎo)回旋加速器磁測(cè)傳感器徑向運(yùn)動(dòng)裝置，包括傳感器滑板、光尺、霍爾傳感器、纖維絲、絲杠、滑塊、定滑輪、伺服電機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸線、數(shù)據(jù)采集器；所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在所述絲杠上的滑塊上下直線運(yùn)動(dòng)，所述纖維絲一端固定在所述滑塊上，另一端繞過所述定滑輪到達(dá)磁場(chǎng)中平面處，轉(zhuǎn)向變?yōu)樗椒较蜻B接到所述傳感器滑板上，最終繞過定滑輪，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)；所述傳感器滑板上設(shè)有所述霍爾傳感器；所述數(shù)據(jù)傳輸線連接所述霍爾傳感器和所述數(shù)據(jù)采集器。

所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述滑塊在所述絲杠上垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，纖維絲向下拉動(dòng)，繼而所述傳感器滑板載著所述霍爾傳感器向磁場(chǎng)的物理圓心靠近；反之，向遠(yuǎn)離向圓心方向運(yùn)動(dòng)，所述霍爾傳感器徑向移動(dòng)的范圍是-50mm到700mm。

所述霍爾傳感器選用三軸霍爾傳感器，數(shù)量為兩個(gè)，分別安裝在所述傳感器滑塊的前后端，間距為50mm；所述光尺與所述傳感器滑板平行安裝。

所述伺服電機(jī)外安裝有屏蔽罩；所述伺服電機(jī)通過法蘭固定在加速器主機(jī)上，在加速器主機(jī)上通過所述法蘭還安裝有防塵罩。

在所述磁場(chǎng)中平面處設(shè)有測(cè)試盤，該測(cè)試盤上安裝有由三個(gè)滑輪構(gòu)成的滑輪組，在測(cè)試盤的一端部安裝有改向滑輪，纖維絲依次通過滑輪組、改向滑輪、滑輪組轉(zhuǎn)向變?yōu)樗椒较?，再連接到傳感器滑板上，最終繞過滑輪組、定滑輪形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

所述數(shù)據(jù)傳輸線采用是非導(dǎo)磁性材料，其長(zhǎng)度為4.5m。

所述纖維絲是一種聚酯纖維非導(dǎo)磁性材料，直徑為φ1mm，長(zhǎng)度為2.85m。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明主要用于測(cè)量中平面垂直方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz值和徑向方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Br值，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的相結(jié)合方式，實(shí)現(xiàn)霍爾傳感器在方位角上的精確定位；具有結(jié)構(gòu)緊湊、定位精確、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精準(zhǔn)、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，為磁場(chǎng)墊補(bǔ)和離子束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算提供重要而精確的數(shù)據(jù)。

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明緊湊超導(dǎo)回旋加速器磁測(cè)傳感器徑向運(yùn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明纖維絲閉環(huán)系統(tǒng)走向示意圖；

圖中標(biāo)示：1-傳感器滑板、2-光尺、3-霍爾傳感器、4-纖維絲、5-滑輪組、6-數(shù)據(jù)傳輸線、7-數(shù)據(jù)采集器、8-法蘭、9-防塵罩、10-絲杠、11-滑塊、12-定滑輪、13-伺服電機(jī)、14-屏蔽罩。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

緊湊超導(dǎo)回旋加速器磁測(cè)傳感器徑向運(yùn)動(dòng)裝置，參見圖1，其結(jié)構(gòu)主要包括傳感器滑板1、光尺2、霍爾傳感器3、纖維絲4、滑輪組5、法蘭8、防塵罩9、絲杠10、滑塊11、定滑輪12、伺服電機(jī)13、屏蔽罩14、數(shù)據(jù)傳輸線6、數(shù)據(jù)采集器7；

首先，伺服電機(jī)13外安裝有屏蔽罩14，用以保護(hù)電機(jī)不受強(qiáng)磁場(chǎng)的影響；伺服電機(jī)13通過法蘭8固定在加速器主機(jī)上；伺服電機(jī)13傳動(dòng)軸連接有滑塊11，滑塊11安裝在絲杠10上；

伺服電機(jī)13驅(qū)動(dòng)滑塊11在絲杠10上做直線運(yùn)動(dòng)，而纖維絲4一端固定在滑塊11上，另一端繞過定滑輪12后到達(dá)磁場(chǎng)中平面處，在磁場(chǎng)中平面處設(shè)有測(cè)試盤，該測(cè)試盤上安裝有由三個(gè)滑輪構(gòu)成的滑輪組5，在測(cè)試盤的一端部安裝有改向滑輪，纖維絲4依次通過滑輪組5、改向滑輪、滑輪組5轉(zhuǎn)向變?yōu)樗椒较颍龠B接到傳感器滑板1上，最終繞過滑輪組5、定滑輪12連接到滑塊11上，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)(參見圖2中箭頭a-b-c-d-e所示)；

在上述傳感器滑板1上安裝有霍爾傳感器3，由于加速器磁測(cè)空間非常有限，因此，霍爾傳感器3尺寸比較小，選用的是三軸霍爾傳感器，數(shù)量為兩個(gè)，分別安裝在傳感器滑塊1的前后端，間距為50mm，用以提高磁場(chǎng)測(cè)量效率；光尺2與傳感器滑板1平行安裝(光尺2包括尺身和尺頭，尺頭安裝在傳感器滑板上，隨著傳感器滑板移動(dòng)，尺身固定安裝在測(cè)試盤上)，精確定位傳感器滑板的位置，保證傳感器徑向移動(dòng)精度。

當(dāng)滑塊11在絲杠10上垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，右側(cè)纖維絲4向下拉動(dòng)，繼而傳感器滑板1載著霍爾傳感器3向磁場(chǎng)的物理圓心靠近；反之，向遠(yuǎn)離圓心方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了霍爾傳感器3在磁場(chǎng)中平面上的徑向運(yùn)動(dòng)；霍爾傳感器3徑向移動(dòng)的范圍是-50mm到700mm，即反向超過圓心50mm處，該距離測(cè)量值是為了二次驗(yàn)證磁場(chǎng)值。

霍爾傳感器3通過數(shù)據(jù)傳輸線6連接數(shù)據(jù)采集器7，數(shù)據(jù)傳輸線采用是非導(dǎo)磁性材料，數(shù)據(jù)采集器7具有防磁功能，其長(zhǎng)度為4.5m?；魻杺鞲衅?每移動(dòng)一個(gè)1mm的步長(zhǎng)，數(shù)據(jù)采集器7則記錄該點(diǎn)的位置坐標(biāo)、角度位置、磁感應(yīng)強(qiáng)度值、溫度值等重要信息，為下一步磁場(chǎng)墊補(bǔ)分析提供重要參考。

防塵罩9通過法蘭8將其連接在加速器主機(jī)上，為下面裝置(絲杠10、定滑輪12)提供支撐點(diǎn)；防塵罩9保護(hù)徑向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)免受灰塵污染，保證了霍爾傳感器徑向運(yùn)動(dòng)的位置精度，

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中滑塊11上安裝有自動(dòng)預(yù)緊裝置，用于實(shí)時(shí)預(yù)緊所述纖維絲4，防止其在運(yùn)動(dòng)過程中打滑，從而保證測(cè)量進(jìn)度和精度。進(jìn)一步地，本申請(qǐng)采用材料的磁導(dǎo)率均小于1；上述技術(shù)方案中，纖維絲4是一種聚酯纖維非導(dǎo)磁性材料，直徑為φ1mm，長(zhǎng)度為2.85m。本發(fā)明技術(shù)方案主要用于測(cè)量中平面垂直方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Bz值和徑向方向磁感應(yīng)強(qiáng)度Br值，具有結(jié)構(gòu)緊湊、定位精確、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精準(zhǔn)、自動(dòng)采集數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)，為磁場(chǎng)墊補(bǔ)和離子束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算提供重要而精確的數(shù)據(jù)。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。