质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种质子束流线上四极透镜的安装准直装置及其安装准直方法，所述装置包括底板、支撑板、水平位移调节组件、竖直位移调节组件、固定结构、设在四极透镜上的准直块、设在准直块上的有机玻璃靶，以及全站仪、水准仪、游标卡尺等；本发明专利技术的方法利用游标卡尺配合水平位移调节组件把某个四极透镜调节到质子束流线传输方向相应的位置，使用全站仪和水平位移调节组件可以实现四极透镜在质子束流线传输方向的准直，使用水准仪配合竖直位移调节组件可以把四极透镜安装到需要的高度。本方法操作简单，易于实现，成本较激光跟踪仪低，精度达到0.5mm以上，可以保证束流在真空管道内顺利的传输，并满足物理要求的光斑大小。

Installation and alignment of quadrupole lens on proton beam line and installation collimation method

The invention discloses an installation collimation device of quadrupole lens on proton beam line and its installation collimation method. The device comprises a bottom plate, a support plate, a horizontal displacement adjustment component, a vertical displacement adjustment component, a fixed structure, a collimation block on quadrupole lens, a plexiglass target on the collimation block, and a whole station. The method of the invention adjusts a quadrupole lens to the corresponding position of the transmission direction of the proton beam line by using a vernier caliper and a horizontal displacement adjusting module, realizes the collimation of the quadrupole lens in the transmission direction of the proton beam line by using a total station and a horizontal displacement adjusting module, and uses the level. With the vertical displacement adjustment module, the quadrupole lens can be installed to the required height. This method is simple to operate, easy to implement, lower in cost and more than 0.5mm in accuracy than laser tracker. It can ensure the smooth transmission of beam in vacuum pipeline and meet the physical requirements of the spot size.

【技术实现步骤摘要】
质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法
本专利技术涉及四极透镜安装
，具体涉及一种质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法。
技术介绍
四极透镜作为质子束流线上的一种电磁聚焦元件，根据物理要求，需要将其安装至物理要求的位置，即将其中心安装至理论位置。通常，四极透镜的安装准直可采取全站仪、水准仪联合使用的方法及基于激光跟踪仪的坐标准直方法。然而，针对束流多次通过的同步加速器、储存环等，若主要采用激光跟踪仪的坐标准直方式，其成本较高。虽然基于全站仪、水准仪的准直成本较低，易于操作，但四极透镜的四个磁极围绕磁轭中心轴对称分布且均不处于水平位置，不便于直接在其磁极上放置有机玻璃靶进行准直，且若在由四个磁极形成的中心内孔放置有机玻璃靶，也不便于测量仪器的观察测量。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供一种质子束流线上四极透镜的安装准直装置，其结构简单，便于操作，能够低成本地实现四极透镜的安装准直。本专利技术的另一个目的在于提供了一种质子束流线上四极透镜的安装准直方法，该方法操作简单，成本较低，安装精度可达到0.5mm以上，可满足质子束在四级透镜的真空管道内顺利传输。上述目的采用以下方式实现：质子束流线上四极透镜的安装准直装置，其中，四极透镜包括截面为正方形的中空磁轭、固定在磁轭内腔中的的四个磁极、分别绕在四个磁极上的线圈以及设在四极透镜下方的四极透镜基座，四个磁极的轴向中心线交汇于磁轭的中心处，所述安装准直装置包括设在四极透镜外围且位于质子束流线传输方向上的全站仪以及设在全站仪两侧的一对水准仪以及游标卡尺，所述安装准直装置还包括用于设在四极透镜下方的底板、平行于底板设置且滑移设在底板上方的可升降的支撑板以及至少一对竖直固定在支撑板上的支撑件，所述一对支撑件的远离支撑板的一端分别用于连接在磁轭相邻两侧面的对应位置处；支撑板与磁轭的所述两侧面均呈45°夹角，磁轭上距离支撑板最远的侧楞为第一侧楞，与第一侧楞相邻的两侧楞分别为第二侧楞和第三侧楞；所述安装准直装置还包括设在底板上且分别位于支撑板的两个相对侧的至少一组的水平位移调节组件Ⅰ和水平位移调节组件Ⅱ以及设在支撑板四个角部的竖直位移调节组件；所述安装准直装置还包括用于设在磁轭的第一侧楞上且沿的第一侧楞的长度方向间距设置的有机玻璃靶Ⅱ和有机玻璃靶Ⅰ以及用于分别设在第二、三侧楞上且各自沿第二、三侧楞长度方向间距设置的两个有机玻璃靶Ⅰ；其中，第一侧楞上所设置的有机玻璃靶Ⅱ的高度低于有机玻璃靶Ⅰ的高度，且有机玻璃靶Ⅱ位于第一侧楞的靠近全站仪的一端；第一侧楞、第二侧楞和第三侧楞上的有机玻璃靶各自分别对应设置；其中，有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ各自朝向全站仪的侧面上分别刻有平行且对称的若干刻线，且当有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ设在四极透镜1上时，设在第一侧楞上的有机玻璃靶Ⅱ和有机玻璃靶Ⅰ的刻线的对称中心线位于四极透镜上对应第一侧楞的竖直对角中心平面内，其他刻线与该竖直对角中心平面平行；设在第二、三侧楞上的有机玻璃靶Ⅰ的刻线的对称中心线位于四极透镜上对应第二、三侧楞的水平对角中心平面内，其他刻线与该水平对角中心平面平行。由于四极透镜四个磁极磁轭均沿中心对称分布且均不处于水平面位置，不便于直接在其磁极上放置有机玻璃靶进行准直，且在四个磁极所形成的中心孔放置有机玻璃靶，也不便于测量仪器的观察测量。因此，在本专利技术提供的上述方案中，把四极透镜的安装基准外引到安装在磁轭外表面上，通过调节水平位移调节组件Ⅰ、Ⅱ和竖直位移调节组件，并配合固定在磁轭外表面的有机玻璃靶，可方便地实现的四极透镜的准直，可以保证束流在真空管道内顺利的传输，并满足物理要求的光斑大小；并且所使用的部件易于加工，配合使用的全站仪、水准仪和游标卡尺等，造价成本较激光跟踪仪低。进一步地，磁轭上设有有机玻璃靶Ⅰ或有机玻璃靶Ⅱ的位置均设有固定在磁轭侧楞上的准直块，所述有机玻璃靶Ⅰ或有机玻璃靶Ⅱ固定在准直块上；同一侧楞上的两个准直块均靠近磁轭的角部设置，且两个准直块相背离的侧面分别与磁轭的两端面齐平。进一步地，水平位移调节组件Ⅰ位于支撑板的对应于磁轭两端面所在侧设置，水平位移调节组件Ⅱ位于支撑板的对应于第二、三侧楞所在的两侧，且水平位移调节组件Ⅰ和水平位移调节组件Ⅱ结构相同，包括固定连接在底板上的L形调整块，所述调整块的一端水平穿设有调整螺钉，调整螺钉穿过调整块的一端与支撑板的端面相抵触，且调整块远离支撑板的一侧设有套在调整螺钉上的备紧螺母Ⅰ；所述调整块的另一端穿设有连接螺钉，且连接螺钉贯穿调整块后插入底板中。进一步地，所述支撑板为具有一定厚度的方形板。通过采用上述方案，使方形板具有一定的厚度，这样当调节竖直位移调节组件而使得支撑板在竖直方向移动的过程中，调整螺钉仍能对应着支撑板的端面。更进一步地，调整块的穿设有连接螺钉一端与底板之间设有垫板。当支撑板的厚度有限，而支撑板又需要被调节到较高高度时，以至于调整螺钉不能对应到支撑板的端面时，可以通过在调整块与底板之间设置垫板，以调整调整块的高度，使得调整块的调整螺钉仍能与支撑板的端面相抵触。进一步地，所述竖直位移调节组件包括竖直穿设在支撑板四个角部的调节螺杆，支撑板上和调节螺杆螺纹配合；调节螺杆穿过支撑板的一端端部抵触在底板上，且调节螺杆的穿过支撑板的杆段上套设有靠近支撑板一侧的备紧螺母Ⅱ。进一步地，安装准直装置还包括至少一组固定结构，所述固定结构包括自下而上竖直穿过底板并插入支撑板中的固定螺杆，底板上穿设有固定螺杆的位置开设有直径大于固定螺杆直径的固定孔，支撑板朝向底板4的一侧开有供固定螺杆插入的螺纹孔；所述螺杆上套设有位于底板的远离支撑板一侧的备紧螺母Ⅲ。更进一步地，其特征在于，所述备紧螺母Ⅲ和底板之间设有垫圈，所述垫圈的直径大于固定孔的直径。本专利技术的提供的质子束流线上四极透镜的安装准直方法，包括以下步骤：S1：按照安装要求在回旋加速器质子束流线方向上的不同位置处设置四极透镜，并将与各个四极透镜相配套的安装准直装置中除有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ的各个部件分别安装在该四极透镜的对应位置处；S2：将带有安装准直装置的四极透镜吊设到四极透镜基座上，并使安装准直装置的底板与四极透镜基座固定相连，且使固定结构的备紧螺母Ⅲ处在松弛状态；S3：调整全站仪对准质子束流线的传输方向；S4：调整全站仪两侧的水准仪，使其对准质子束流线的理论水平标高；S6：用游标卡尺测量相邻四极透镜的各个对应磁极的对应端面之间的相对距离；S7：针对不同位置的四极透镜，分别调节水平位移调节组件Ⅰ，使得支撑板在底板上沿四极透镜的轴向中心线方向移动，从而带动四极透镜移动，使S6步骤中测量的相对距离满足物理安装要求；S8：针对不同位置的四极透镜，将有机玻璃靶Ⅰ、有机玻璃靶Ⅱ安装在四极透镜的磁轭上，使得第一侧楞上的有机玻璃靶Ⅰ、有机玻璃靶Ⅱ上刻线的对称中心线与四极透镜的竖直对角中心平面重合，并使得设在第二、三侧楞上的有机玻璃靶Ⅰ上刻线的对称中心线与四极透镜的水平对角中心平面重合；S9：针对不同四极透镜，调节两个水准仪分别对准位于第二、三侧楞上共四个有机玻璃靶Ⅰ上刻线的对称中心线，分别以有机玻璃靶Ⅰ上其余平行刻线的位置为参考，判断各个四极透镜四个角处有机玻璃靶Ⅰ上刻线的对称中心线的水平高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.质子束流线上四极透镜的安装准直装置，其中，四极透镜（1）包括截面为正方形的中空磁轭（101）、固定在磁轭（101）内腔中的的四个磁极（103）、分别绕在四个磁极（103）上的线圈（102）以及设在四极透镜（1）下方的四极透镜基座，四个磁极（103）的轴向中心线交汇于磁轭（101）的中心处，所述安装准直装置包括设在四极透镜（1）外围且位于质子束流线传输方向上的全站仪（10）以及设在全站仪（10）两侧的一对水准仪（11）以及游标卡尺，其特征在于，所述安装准直装置还包括用于设在四极透镜（1）下方的底板（4）、平行于底板（4）设置且滑移设在底板（4）上方的可升降的支撑板（12）以及至少一对竖直固定在支撑板（12）上的支撑件（3），所述一对支撑件（3）的远离支撑板（12）的一端分别用于连接在磁轭（101）相邻两侧面的对应位置处；支撑板（12）与磁轭（101）的所述两侧面均呈45°夹角，磁轭（101）上距离支撑板（12）最远的侧楞为第一侧楞（1011），与第一侧楞（1011）相邻的两侧楞分别为第二侧楞（1012）和第三侧楞（1013）；所述安装准直装置还包括设在底板（4）上并围绕支撑板（12）外围设置且分别位于支撑板（12）的两个相对侧的至少一组的水平位移调节组件Ⅰ（51）和水平位移调节组件Ⅱ（51）以及设在支撑板（12）四个角部的竖直位移调节组件（7）；所述安装准直装置还包括用于设在磁轭（101）的第一侧楞（1011）上且沿的第一侧楞（1011）的长度方向间距设置的有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）以及用于分别设在第二、三侧楞（1012、1013）上且各自沿第二、三侧楞（1012、1013）长度方向间距设置的两个有机玻璃靶Ⅰ（8）；其中，第一侧楞（1011）上所设置的有机玻璃靶Ⅱ（9）的高度低于有机玻璃靶Ⅰ（8）的高度，且有机玻璃靶Ⅱ（9）位于第一侧楞（1011）的靠近全站（10）仪的一端；第一侧楞（1011）、第二侧楞（1012）和第三侧楞（1013）上的有机玻璃靶各自分别对应设置；其中，有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）各自朝向全站仪（10）的侧面上分别刻有平行且对称的若干刻线，且当有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）安装到四极透镜（1）上，设在四极透镜（1）的第一侧楞（1011）上的有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）的刻线的对称中心线位于四极透镜（1）上对应第一侧楞（1011）的竖直对角中心平面（104）内，其他刻线与该竖直对角中心平面（104）平行；设在四极透镜（1）的第二、三侧楞（1012、1013）上的有机玻璃靶Ⅰ（8）的刻线的对称中心线位于四极透镜（1）上对应第二、三侧楞（1012、1013）的水平对角中心平面（105）内，其他刻线与该水平对角中心平面（105）平行。...

【技术特征摘要】
1.质子束流线上四极透镜的安装准直装置，其中，四极透镜（1）包括截面为正方形的中空磁轭（101）、固定在磁轭（101）内腔中的的四个磁极（103）、分别绕在四个磁极（103）上的线圈（102）以及设在四极透镜（1）下方的四极透镜基座，四个磁极（103）的轴向中心线交汇于磁轭（101）的中心处，所述安装准直装置包括设在四极透镜（1）外围且位于质子束流线传输方向上的全站仪（10）以及设在全站仪（10）两侧的一对水准仪（11）以及游标卡尺，其特征在于，所述安装准直装置还包括用于设在四极透镜（1）下方的底板（4）、平行于底板（4）设置且滑移设在底板（4）上方的可升降的支撑板（12）以及至少一对竖直固定在支撑板（12）上的支撑件（3），所述一对支撑件（3）的远离支撑板（12）的一端分别用于连接在磁轭（101）相邻两侧面的对应位置处；支撑板（12）与磁轭（101）的所述两侧面均呈45°夹角，磁轭（101）上距离支撑板（12）最远的侧楞为第一侧楞（1011），与第一侧楞（1011）相邻的两侧楞分别为第二侧楞（1012）和第三侧楞（1013）；所述安装准直装置还包括设在底板（4）上并围绕支撑板（12）外围设置且分别位于支撑板（12）的两个相对侧的至少一组的水平位移调节组件Ⅰ（51）和水平位移调节组件Ⅱ（51）以及设在支撑板（12）四个角部的竖直位移调节组件（7）；所述安装准直装置还包括用于设在磁轭（101）的第一侧楞（1011）上且沿的第一侧楞（1011）的长度方向间距设置的有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）以及用于分别设在第二、三侧楞（1012、1013）上且各自沿第二、三侧楞（1012、1013）长度方向间距设置的两个有机玻璃靶Ⅰ（8）；其中，第一侧楞（1011）上所设置的有机玻璃靶Ⅱ（9）的高度低于有机玻璃靶Ⅰ（8）的高度，且有机玻璃靶Ⅱ（9）位于第一侧楞（1011）的靠近全站（10）仪的一端；第一侧楞（1011）、第二侧楞（1012）和第三侧楞（1013）上的有机玻璃靶各自分别对应设置；其中，有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）各自朝向全站仪（10）的侧面上分别刻有平行且对称的若干刻线，且当有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）安装到四极透镜（1）上，设在四极透镜（1）的第一侧楞（1011）上的有机玻璃靶Ⅱ（9）和有机玻璃靶Ⅰ（8）的刻线的对称中心线位于四极透镜（1）上对应第一侧楞（1011）的竖直对角中心平面（104）内，其他刻线与该竖直对角中心平面（104）平行；设在四极透镜（1）的第二、三侧楞（1012、1013）上的有机玻璃靶Ⅰ（8）的刻线的对称中心线位于四极透镜（1）上对应第二、三侧楞（1012、1013）的水平对角中心平面（105）内，其他刻线与该水平对角中心平面（105）平行。2.根据权利要求1所述的安装准直装置，其特征在于，磁轭（101）上设有有机玻璃靶Ⅱ（9）或有机玻璃靶Ⅰ（8）的位置均设有固定在磁轭（101）侧楞上的准直块（2），所述有机玻璃靶Ⅱ（9）或有机玻璃靶Ⅰ（8）固定在准直块（2）上；同一侧楞上的两个准直块（2）均靠近磁轭（101）的角部设置，且两个准直块（2）相背离的侧面分别与磁轭（101）的两端面齐平。3.根据权利要求1所述的安装准直装置，其特征在于，水平位移调节组件Ⅰ（51）位于支撑板（12）的对应于磁轭（101）两端面所在侧设置，水平位移调节组件Ⅱ（52）位于支撑板（12）的对应于第二、三侧楞（1012、1013）所在的两侧；水平位移调节组件Ⅰ（51）和水平位移调节组件Ⅱ（51）的结构相同，包括固定连接在底板（4）上的L形调整块（501），所述调整块（501）的一端水平穿设有调整螺钉（503），调整螺钉（503）穿过调整块（501）的一端与支撑板（12）的端面相抵触，且调整块（501）远离支撑板（12）的一侧设有套在调整螺钉（503）上的备紧螺母Ⅰ（504）；所述调整块（501）的另一端穿设有连接螺钉（505），且连接螺钉（505）贯穿调整块（501）后插入底板（4）中。4.根据权利要求3所述的安装准直装置，其特征在于，所述支撑板（12）为具有一定厚度的方形板。5.根据权利要求4所述的安装准直装置，其特征在于，调整块（501）的穿设有连接螺钉（505）一端与底板（4）之间设有垫板（502）。6.根据权利要求1所述的安装准直装置，其特征在于，所述竖直位移调节组件包括竖直穿设在支撑板（12）四个角部的调节螺杆（701），支撑板（12）上和调节螺杆（701）螺纹配合；调节螺杆（701）穿过支撑板（12）的一端端部抵触在底板（4）上，且调节螺杆（701）的穿过支撑板（12）的杆段上套设有靠近支撑板（12）一侧的备...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑侠，魏素敏，秦久昌，尹蒙，吕银龙，宋国芳，邢建升，张德志，崔柏耀，朱鹏飞，刘杰，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11