带有磁极定位环的四极透镜组件和该定位环安装方法技术

本发明专利技术公开了一种带有磁极定位环的四极透镜组件和该定位环的安装方法，该组件包括靠近小半径处设有周向90度均匀间隔的四块磁极、以及环绕在四块磁极外侧磁轭，该四极透镜组件轴向的前、后端面上，各设有第一级磁极定位机构和第二级磁极定位机构，该第一级磁极定位机构为布设在上半个四极透镜和下半个四极透镜对接处的左右两个骑缝销钉，该第二级磁极定位机构为环绕连接四极透镜小半径处四个磁极的磁极定位环，该方法是：配打定位销孔前，测量磁场并确定相对位置；配打每一组四极透镜外圈和内圈的定位销孔，安装束流管道前拆卸四极透镜,安装束流管道后采用销钉复位组装N个四极透镜组件。本发明专利技术使得磁场均匀度误差由千分之三提高到万分之五。三提高到万分之五。三提高到万分之五。

【技术实现步骤摘要】
带有磁极定位环的四极透镜组件和该定位环安装方法


[0001]本专利技术属于加速器
，具体涉及一种带有磁极定位环的四极透镜组件和该定位环安装方法。

技术介绍

[0002]加速器是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电、磁、高真空装置，是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备，是高能物理中的重要仪器。
[0003]束流线是加速器的重要组成部分，从加速器引出的束流经过束流线的传输，输运到各个实验终端。
[0004]四极透镜是束流线上主要的束流线磁铁，束流线通常由多组四极透镜串联而成，每组四极透镜的中心为束流孔道。通电后，四极透镜产生的磁场给粒子一种聚焦力，使得从中而过的束流避免偏离中心轨道。现有技术对于四极透镜的技术方案，如专利CN2867584Y磁四极透镜与CN108735328A质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法，都只是涉及了四极透镜的结构，但未涉及如何解决四极透镜上的磁极精确定位的问题，因为四极透镜磁极的精确定位很难做到。
[0005]四极透镜磁极的精确定位很难做到的原因在于：磁极和磁极之间的定位采用吊装定位的方法，吊装定位之前，先将下半个四极透镜的两块磁极和上半个四极透镜的两块磁极分别安装完毕，然后再将上半个四极透镜和下半个四极透镜进行组装。组装前，分别在上半个四极透镜磁轭的左右两侧和下半个四极透镜磁轭的左右两侧开设用于安装骑缝销钉的半圆孔，并将骑缝销钉布设在半圆孔中，此时，骑缝销钉的长度方向与四极透镜的横切面方向垂直。组装时，由于吊装定位是软定位，吊装过程中，上半个四极透镜会发生前后左右晃动，当上半个四极透镜左右晃动时，如果骑缝销顶的直径太小，就会被四极透镜在左右晃动时将骑缝销碾压变形。基于此，工程上用于定位四极透镜的骑缝销的直径不能太细、而必须相对粗一些，骑缝销的直径一般最小不能小于0.8毫米，定位精度只能达到0.1毫米。
[0006]四极透镜磁极难以做到精确定位，表现在四极透镜两端的磁极不能保证严格的同轴、以及严格的同心。所述不能保证严格的同轴，是指每块磁极两端的连线并非与四极透镜轴线平行、而是带有一定的角度；所述不能保证严格的同心，是指上半个四极透镜的两块磁极和下半个四极透镜的两块磁极左右错位、导致四块磁极不能同心；当四极透镜磁极的不同心度或者不同轴度大于等于0.1毫米时，束流的偏差就会放大25倍(这是由严格的束流动力学推算得到的)，同时，测量磁场均匀度误差只能达到千分之三，而达不到磁场均匀度误差小于万分之五的要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有技术存在的问题，提出一种带有磁极定位环的四极透镜组件和该定位环的安装方法，目的在于解决现有技术四极透镜磁极难以做到精确定位的问题。
[0008]本专利技术为解决其技术问题，采用以下技术方案：
[0009]一种带有磁极定位环的四极透镜组件，该四极透镜组件靠近小半径处设有周向90度均匀间隔的四块磁极、以及环绕在四块磁极外侧靠近四极透镜组件大半径处的磁轭，其特征在于：该四极透镜组件轴向的前、后端面上，各设有第一级磁极定位机构和第二级磁极定位机构，该第一级磁极定位机构为布设在上半个四极透镜和下半个四极透镜对接处的左右两个骑缝销钉、该左右两个骑缝销钉用于对磁极的粗定位；该第二级磁极定位机构为分别环绕连接每组四极透镜前后两个端面小半径处磁极的两个磁极定位环，该两个磁极定位环用于精确定位该组四极透镜的磁极，实现该组四极透镜磁极的高精度同轴和高精度同心，且高精度同轴度和同心度达到0.03毫米。
[0010]所述上半个四极透镜和下半个四极透镜对接处的左右两个骑缝销钉的直径为8毫米、定位磁极的精确度为0.1毫米；所述环绕连接四极透镜小半径处四个磁极的磁极定位环，设有定位环外圈的90度均匀间隔的四个磁极安装孔、以及定位环内圈的90度均匀间隔的4个磁极定位孔，该4个磁极定位孔的直径为6毫米、磁极定位精度为0.03毫米。
[0011]所述环绕连接四极透镜小半径处四个磁极的磁极定位环的制作材料为非导磁材料黄铜，该非导磁材料的磁极定位环用于在磁极工作状态下不会对磁场产生影响；所述磁极定位环的束流管道孔的内径大于束流管道法兰外径；所述磁极定位环的磁极安装孔与磁极定位销孔的直径之和需小于磁极定位环外径与磁极定位环的束流管道孔内径之差；该磁极定位环的厚度等于磁极定位环的定位销长度与磁极上的定位孔深度之和。
[0012]一种磁极定位环安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]步骤一、配打定位销孔前，测量磁场并确定相对位置：初次进行四极透镜组装时，首先分别测量每一组四极透镜的磁场，根据测磁结果对四极透镜磁极位置进行调整，当测磁结果满足设计要求时，上半个四极透镜和下半个四极透镜的相对位置也就确定了；
[0014]步骤二、根据已经确定好的上下四极透镜磁极的相对位置，配打每一组四极透镜外圈和内圈的定位销孔，并安装外圈和内圈的定位销孔：所述外圈的定位销孔就是外圈磁轭上的骑缝销孔，所述内圈的定位销孔就是内圈磁极定位环上的磁极安装孔与磁极定位孔；
[0015]步骤三、安装束流管道前拆卸四极透镜：安装束流管道时，将完成定位销孔配打的四极透镜解体为四极透镜上半部分和四极透镜下半部分，解体前，需先拆掉每一组四极透镜前、后两个端面上的两个磁极定位环，再将四极透镜的真空管道放置在四极透镜下半部分上；
[0016]步骤四、安装束流管道后，用销钉复位四极透镜：将安装束流管道前被拆卸下来的四极透镜的上半部分与四极透镜下半部分进行复位组装，如果只有一组四极透镜，则在束流管道两端分别套上磁极定位环，将每个磁极定位环移至同侧的磁极处进行安装定位，每个磁极定位环的四个定位销分别插入到定位孔内，由此实现该组四极透镜上的磁极位置的复位；
[0017]步骤五、复位组装N(N＞1)个四极透镜组件：将N个四极透镜的共用真空管道套入2N
‑
2个磁极定位环内，所述2N
‑
2个磁极定位环即为N个四极透镜两端磁极定位环之外的其余所有磁极定位环，将N个四极透镜的共用真空管道放置在排列好的N个四极透镜下半部分上，且保证除去N个四极透镜的前后、端面，每个四极透镜的前后磁极面上各有一个磁极定
位环，再将每个四极透镜上半部分与四极透镜下半部分依次进行组装，之后在束流管道两端面分别套上未安装的磁极定位环，将每个磁极定位环移至相邻磁极处进行安装定位，每个磁极定位环的四个定位销分别插入到定位孔内实现四极透镜磁极位置的复位。
[0018]本专利技术的优点效果
[0019]本专利技术采用四极透镜磁极的粗定位、精确定位、两端定位相结合的方法，使得磁场均匀度误差由千分之三提高到万分之五，提高了一个数量等级！由于磁场均匀度提高了一个量级，又使得束流的品质提高了十几倍。具体为三种定位方法有机结合：粗定位为细定位打下了基础，没有粗定位的基础就不存在细定位；细定位又弥补了粗定位的不足，只有粗定位没有细定位，就达不到磁场均匀度误差的要求；有了粗定位和细定位，但是没有两端定位，仍然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有磁极定位环的四极透镜组件，该四极透镜组件靠近小半径处设有周向90度均匀间隔的四块磁极、以及环绕在四块磁极外侧靠近四极透镜组件大半径处的磁轭，其特征在于：该四极透镜组件轴向的前、后端面上，各设有第一级磁极定位机构和第二级磁极定位机构，该第一级磁极定位机构为布设在上半个四极透镜和下半个四极透镜对接处的左右两个骑缝销钉、该左右两个骑缝销钉用于对磁极的粗定位；该第二级磁极定位机构为分别环绕连接每组四极透镜前后两个端面小半径处磁极的两个磁极定位环，该两个磁极定位环用于精确定位该组四极透镜的磁极，实现该组四极透镜磁极的高精度同轴和高精度同心，且高精度同轴度和同心度达到0.03毫米。2.根据权利要求1所述一种带有定位环的四极透镜组件，其特征在于：所述上半个四极透镜和下半个四极透镜对接处的左右两个骑缝销钉的直径为8毫米、定位磁极的精确度为0.1毫米；所述环绕连接四极透镜小半径处四个磁极的磁极定位环，设有定位环外圈的90度均匀间隔的四个磁极安装孔、以及定位环内圈的90度均匀间隔的4个磁极定位孔，该4个磁极定位孔的直径为6毫米、磁极定位精度为0.03毫米。3.根据权利要求1所述一种带有定位环的四极透镜组件，其特征在于：所述环绕连接四极透镜小半径处四个磁极的磁极定位环的制作材料为非导磁材料黄铜，该非导磁材料的磁极定位环用于在磁极工作状态下不会对磁场产生影响；所述磁极定位环的束流管道孔的内径大于束流管道法兰外径；所述磁极定位环的磁极安装孔与磁极定位销孔的直径之和需小于磁极定位环外径与磁极定位环的束流管道孔内径之差；该磁极定位环的厚度等于磁极定位环的定位销长度与磁极上的定位孔深度之和。4.一种用于权利要求1一种带有磁极定位环的四极透镜组件的磁极定位环安装方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配打定位销孔前，测量磁场并确定相对位置：初次进行四极透镜组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，尹蒙，
申请(专利权)人：江阴贝斯特众自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：