大型离子加速器先进准直安装方法研究
发布时间：2020-10-30 14:30
加速器准直测量技术是加速器建设和维护运行中一项关键的技术，它用于解决加速器元件在大尺度空间内精确定位的问题，以减小磁铁等加速器元件的位置偏差对束流质量及寿命的影响，还服务于加速器运行后对元件位置的监测和位置校正调节，最终实现物理实验的可行性和加速器运行的可靠性。 论文首先对当今的大型离子加速器所涉及到的准直测量理论和技术进行了系统的论述，然后根据当前最新的以激光跟踪仪为中心的加速器准直安装技术，以本人参与的兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）维护及兰州医用重离子加速器（HIMM）工程为例，提出了大型离子加速器的数字化准直安装方法。着重于准直不确定度分配，高精度激光跟踪仪测量性能，三维控制测量网，数字化安装等细节开展了研究，以此确保准直实现过程的高精度和可靠性。 本论文对于大型离子加速器准直安装方法的研究及成果主要集中在以下几个方面： 1.通过对大型离子加速器准直特性的研究和磁铁外部靶标的设计，准直过程划分为靶标标定，控制网和现场调节实现三个基本环节。其中，“七参数”的元件中心位置解算，它完备了加速器数字化准直安装流程。 2.通过对API T3和Leica AT401两种不同类型激光跟踪仪的精度研究和三维控制网测量中的分析，得出API T3具有高精度的测距性能，Leica AT401具有稳定的测角性能。它们的优势被应用在三维控制测量网中。 3.通过三维测量控制网在大型离子加速器准直测量中的应用研究，统一的空间控制网平差模式更适应于加速器控制网测量，同时能够得到点位不确定的分析估计，水准基准和比例尺在三维控制网中的整合，多点参考框架的坐标系实现等技术，完备了三维控制网在加速器准直中应用，最终保证了CSR准直标准不确定度达到0.1mm的精度水平。 通过对大型离子加速器准直流程，准直仪器，准直方法的研究，同时通过统计过程控制的分析保证磁铁准直结果的准确度,确保了兰州重离子加速器冷却储存环的束流稳定运行；再者，以此方法为基础，为兰州医用重离子加速器设计了更完备的准直测量方案。
【学位单位】：中国科学院研究生院（近代物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL505
【部分图文】：
2 大型离子加速器先进准直安装然后采用高频变谐波同步加速的方法将束流能量提高到 200~ 1 000MeV/ u, 最出打靶使中高能重离子弹核碎裂( PF) 产生放射性束 RIBs 或剥离成类氢类氦的高电荷态( 高 Z) 重离子束 U91+ , U92+ , Au79+ ) , 这些次级束流被 CSR 线 RIBLL2 分离选择后注入到 CSRe 中冷却储存，在 CSRe 中利用所冷却储存的流连续不断地进行内靶实验[2-5]，布局图见图 1.1。
图 1.2 离子加速器准直主要环节工作尺度示意图离子加速器准直技术的特点:尺度范围内精确度要求高子加速器装置在粒子加速器中算是中等规模，但是束线上的磁铁元件，动辄几十吨，而且束线上磁元件位置度要求都在亚毫米级，到达 0.器准直测量人员从一开始就是为了实现这一目标进行探索和研究，从仪器，测量方法到分析方法，从测量理论到测量技术，从测量设计到可能性与最优化。来，以激光跟踪仪，关节测量臂，数字水准仪及在以这些三维测量设控制测量网等准直技术在加速器准直测量中的广泛应用，物理学家对
磁轴为 z 轴，y 轴为铅垂方向向上，笛卡尔右手坐标系定义其 x 轴，六极铁类似，如图1.3，1.4 所示，表 1.1 是准直位置度要求。图 1.3 典型二极铁元件坐标系定义 图 1.4 典型四极铁元件坐标系定义表 1.1 兰州重离子加速器冷却储存环准直要求（RMS）:Error X (mm Y (mm) Z (mm) (mrad) (mrad) (mrad)Dipole 0.3 0.2 2.0 0.5 0.5 0.3Quadrapole 0.15 0.15 0.5 0.5 0.5 0.5Sextupole 0.3 0.3 2 0.5 0.5 0.5表 1.1 中，安装要求以标准不确定度（U，k=1）或者均方根误差来表述，对应于MAD 中准直随机误差标准差的模拟要求，Dipole, Quadrapole, Sextupole 分别是二极磁铁、四极磁铁和六极磁铁； X， Y
【参考文献】
本文编号：2862609
【学位单位】：中国科学院研究生院（近代物理研究所）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL505
【部分图文】：
2 大型离子加速器先进准直安装然后采用高频变谐波同步加速的方法将束流能量提高到 200~ 1 000MeV/ u, 最出打靶使中高能重离子弹核碎裂( PF) 产生放射性束 RIBs 或剥离成类氢类氦的高电荷态( 高 Z) 重离子束 U91+ , U92+ , Au79+ ) , 这些次级束流被 CSR 线 RIBLL2 分离选择后注入到 CSRe 中冷却储存，在 CSRe 中利用所冷却储存的流连续不断地进行内靶实验[2-5]，布局图见图 1.1。
图 1.2 离子加速器准直主要环节工作尺度示意图离子加速器准直技术的特点:尺度范围内精确度要求高子加速器装置在粒子加速器中算是中等规模，但是束线上的磁铁元件，动辄几十吨，而且束线上磁元件位置度要求都在亚毫米级，到达 0.器准直测量人员从一开始就是为了实现这一目标进行探索和研究，从仪器，测量方法到分析方法，从测量理论到测量技术，从测量设计到可能性与最优化。来，以激光跟踪仪，关节测量臂，数字水准仪及在以这些三维测量设控制测量网等准直技术在加速器准直测量中的广泛应用，物理学家对
磁轴为 z 轴，y 轴为铅垂方向向上，笛卡尔右手坐标系定义其 x 轴，六极铁类似，如图1.3，1.4 所示，表 1.1 是准直位置度要求。图 1.3 典型二极铁元件坐标系定义 图 1.4 典型四极铁元件坐标系定义表 1.1 兰州重离子加速器冷却储存环准直要求（RMS）:Error X (mm Y (mm) Z (mm) (mrad) (mrad) (mrad)Dipole 0.3 0.2 2.0 0.5 0.5 0.3Quadrapole 0.15 0.15 0.5 0.5 0.5 0.5Sextupole 0.3 0.3 2 0.5 0.5 0.5表 1.1 中，安装要求以标准不确定度（U，k=1）或者均方根误差来表述，对应于MAD 中准直随机误差标准差的模拟要求，Dipole, Quadrapole, Sextupole 分别是二极磁铁、四极磁铁和六极磁铁； X， Y
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 于成浩;几种水准测量方法在电子直线加速器测量中的应用[J];北京测绘;2005年02期
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3 李广云;LTD500激光跟踪测量系统原理及应用[J];测绘工程;2001年04期
4 于成浩;柯明;赵振堂;;激光跟踪仪测量精度的评定[J];测绘工程;2006年06期
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9 倪思方;;激光跟踪仪校准中的测量不确定度评估[J];工业计量;2012年S1期
10 叶晓明;;测量可靠性理论的现状与流派[J];测绘通报;2012年S1期
本文编号：2862609
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