[发明专利]一种四极磁铁磁中心的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及加速器中所用磁铁的测量，具体涉及四极磁铁磁中心的测量。

背景技术

四极磁铁能够在其孔径内部形成线性分布的磁场,是加速器中常用的聚焦原件。目前四极磁铁可分为电磁铁与永磁铁，电磁铁常以对称的四个极头为特征,其结构通常如图4所示，而永磁铁常做成轴对称的空心柱形，其结构如图1中的待测磁铁。在加速器技术中四极磁铁磁中心的测量必不可少，在磁铁准直安装时通常需要使标准粒子轨道与磁中心重合以保证聚焦效果。如果束流偏离四极磁铁的磁中心，它将受到额外的一个二极磁场偏折力，影响束流轨道。只有精准的测量出磁中心在磁铁的相对位置，才有精确安装的可能。在磁铁测量中，一般寻找磁中心相对机械结构对称中心(简称机械中心)的相对位置。

目前高精度的磁中心测量一般采用旋转线圈法和三维霍尔探头点测法。旋转线圈法主要通过傅里叶分析来还原磁场形态。线圈在四极磁铁孔径内旋转会产生感应电动势，将此电信号积分后进行傅里叶分析就可还原出场的形态，并定出磁中心位置。旋转线圈法精度可以很高(微米)，但是装置复杂，为了保证高精度常需要定做庞大的机床，造价很高。三维霍尔探头点测法是一种直接测量的方法，主要是利用霍尔探头逐点测量磁铁孔径中的磁感应强度来进行磁场的还原，进而得到磁中心位置。该方法依赖于高精度的机械以及测磁装备，对硬件要求很高。并且由于霍尔探头难以做得很小，对磁铁孔径也有一定要求。

发明内容

为了解决现有磁中心的测量方法所采用的装置复杂、对硬件要求高的技术问题，本发明提供四极磁铁磁中心的测量方法及装置。

本发明的技术解决方案如下：

一种四极磁铁磁中心的测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)将四极磁铁放置在可平移的转台上；

2)被重物悬吊拉伸且通有电信号I＝I₀sin wt的铜丝垂直穿过四极磁铁的中心孔；调节电信号的频率f与铜丝的共振频率相同；

3)在水平面内x,y两个方向移动四极磁铁，同时监测铜丝在水平面内x,y两个方向的振幅，直至无法监测到振幅，则此时铜丝与四极磁铁的磁中心重合；

4)记录转动前的磁铁位置(X₁,Y₁)；

5)将四极磁铁绕竖直轴旋转180，重复步骤3)，记录转动后的磁铁位置(X₂,Y₂)；

6)计算磁中心在旋转前的坐标方向下偏离机械中心(即磁铁的几何对称中心)的相对坐标为：

(12(X2-X1),12(Y2-Y1)).]]>

上述步骤5)中的竖直轴为垂直于水平面的任意轴。

上述步骤3)中利用光电对管来监测铜丝的振动振幅并输出电压信号。

在上述步骤3)监测振幅时，利用示波器平均信号的做法接收光电对管的输出电压信号以抑制高频噪音。

上述步骤1中的四极磁铁磁极的两条切线方向与平移台的x，y轴相平行。

上述步骤2)还包括将重物浸没于水中或其它起阻滞作用的液体中的步骤。

一种四极磁铁磁中心的测量装置，其特殊之处在于：

包括平移台、放置在平移台上的转台、放置在转台上的待测四极磁铁、用于测量磁铁x、y方向位置的测距单元、被重物悬吊拉伸且垂直穿过四极磁铁的中心孔的铜丝、给铜丝提供电信号I＝I₀sin wt的信号发生器、用于监测铜丝振动的光电监测单元、用于接收光电监测单元输出信号的示波器。

上述光电监测单元包括分别放置在x、y方向的两个光电对管。

上述测距单元包括分别放置在x、y方向的两个激光测距仪或千分表。