一种加速器磁铁磁场测量装置的制作方法

1.本发明属于核技术领域，涉及加速器技术，具体涉及一种加速器磁铁磁场测量装置。


背景技术：

2.医用回旋加速器已广泛用于放射性核素生产，放射性核素可标记到如葡萄糖等大分子上制备示踪剂，配合pet-ct等显像设备进行癌症诊断或配合其他设备进行肿瘤治疗。加速器主要由磁铁、射频加速器腔组成，加速器磁铁约束加速粒子的运动轨迹，磁铁设计的首要目标是使得磁场满足等时性条件，即处于不同半径处离子回旋的频率要基本相等，否则离子在射频场中的加速相位会发生大幅度漂移，使得离子不能得以有效加速，获得高精度的等时性磁铁时加速器生产的重要步骤。
3.在加速器磁铁加工、装配完成后，需要对磁铁产生的磁场分布进行精确测量，测量加速器加速平面的磁场分布，再对测量结果与设计数据进行比对，误差在万分之一以内即为合格，否则需要根据测量结果对磁铁进行垫补，知道满足设计要求。因此准确的磁场测量方法对加速器性能来说尤为重要。
4.加速器在能量确定时，要想做到体积小，就必须提高中心平面的磁场强度，这时磁铁中两个磁极之间的间隙就要做小，一般加速器的磁极间隙在30-50mm左右，这么小的磁极间隙对于磁场测量来说就有较高的难度，一般采用高精度的霍尔探头进行磁场测量，要测量磁场分布，就需要将霍尔探头均匀的移动到磁极中心平面的各个位置分别测量每个位置的磁场强度，并且需要精确的记录霍尔探头的位置。
5.不同的磁铁结构使用的磁测装置并不相同，需要根据磁铁的结构进行定制化设计，一般来说是通过在运动杆上安装霍尔探头来进行测量。采用运动杆的方式，对于磁极面积较大的磁铁来说，运动杆过长会导致变形量大，测量精度不高；没有定位基准，每次测量需使用激光跟踪仪等高精度准直设备进行准直，对于批量生产来说，测量效率低。


技术实现要素：

6.为了对加速器中磁铁产生的磁场分布进行精确测量；本发明公开了一种加速器磁铁磁场测量装置。
7.本发明所述加速器磁铁磁场测量装置，包括安装在加速器磁铁圆形安装腔外的回转装置，所述回转装置上设置有直线运动装置，所述直线运动装置包括磁场测量器，所述直线运动装置还包括驱动磁场测量器直线运动的驱动装置，所述回转装置的功能为带动直线驱动装置在安装腔上方围绕安装腔圆心转动，所述测量装置还包括与直线运动装置、回转装置控制连接的控制器。
8.优选的，所述磁场测量器为霍尔探头。
9.优选的，所述驱动装置包括丝杠，设置在丝杠上的丝杠螺母，设置在丝杠螺母上的探头安装座， 所述探头安装座上设置有探头安装位，所述磁场测量器安装在探头安装位
上，还包括用于驱动丝杠的伺服电机。
10.优选的，还包括一端连接探头安装座，另一端连接支撑板的拖链，所述支撑板固定在丝杠的端头。
11.优选的，所述回转装置包括环绕磁铁圆形安装腔的回转转盘，所述直线运动装置安装在所述回转转盘上并穿过回转转盘的圆心，所述回转转盘设置有外齿轮，所述回转装置还包括设置在磁铁圆形安装腔外并与外齿轮啮合的回转驱动齿轮。
12.优选的，所述回转转盘包含轴承外圈和轴承内圈，其中轴承内圈为固定圈，轴承外圈为可活动的回转圈，所述直线运动装置两端分别固定在回转圈上并经过回转圈的圆心；轴承内圈上有定位销孔4，下磁极边缘上有与定位销孔配合的盲孔。
13.采用本发明所述加速器磁铁磁场测量装置，通过回转运动和直线运动结合，可使磁场测量器到达磁场的每一点进行测量，覆盖全部磁极面，得到加速器磁场的全部空间磁场信息，本发明定位准确，测量效率相对运动杆测量得到显著提高。
附图说明
14.图1为本发明所述加速器磁铁磁场测量装置的一个具体实施方式示意图；图2为本发明所述加速器磁铁磁场测量装置的一个具体实施方式俯视示意图；图3为图2中探头安装座附近的放大示意图；图4为本发明所述定位销孔附近的剖视示意图；图中附图标记名称为：1-下磁轭、2-下磁极、3-回转转盘、4-定位销孔、5-拖链、6-支撑板、7-探头安装座、7-1-探头安装位、8-伺服电机、9-丝杠、10-回转驱动齿轮、11-回转驱动电机，12-丝杠螺母 。
具体实施方式
15.下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
16.本发明所述加速器磁铁磁场测量装置，包括安装在加速器磁铁圆形安装腔外的回转装置，所述回转装置上设置有直线运动装置，所述直线运动装置包括磁场测量器，所述直线运动装置还包括驱动磁场测量器直线运动的驱动装置，所述回转装置的功能为带动直线驱动装置在安装腔上方围绕安装腔圆心转动，所述测量装置还包括与直线运动装置、回转装置控制连接的控制器。
17.通过控制器控制回转装置转动及直线运动装置上磁场测量器的移动，具体控制方式为，每个直线运动周期内，磁场测量器根据预设的距离步长，从起点每次运动到直线上的下一测量点进行磁场测量，直到到达终点完成直线运动装置上全部测量点的磁场测量，然后回转装置根据预设的角度步长转动一定角度，进行下一直线运动周期的测量，其中磁场测量器通常可采用霍尔探头。控制器通常通过导线连接独立于加速器本体。
18.如图1所示，加速器磁铁由下半部分的下磁轭1、下磁极2及对称安装的上磁极、上磁轭（图中未画出）组成，上下两部分磁极均安装在磁铁圆形安装腔内，上下两部分磁极之间即为需要测量的磁极面，图2和图3所示的具体实施方式中，直线运动装置的驱动装置包括丝杠9，设置在丝杠上的丝杠螺母12，设置在丝杠螺母上的探头安装座7， 所述探头安装座上设置有探头安装位7-1，所述磁场测量器安装在探头安装位上，还包括用于驱动丝杠的
伺服电机8。
19.由伺服电机驱动丝杠转动，使丝杠螺母12相对丝杠缓慢运动，采用伺服电机和丝杠的结合，便于控制丝杠螺母的匀速缓慢运动，可以设置较低的距离步长，增加测量点密度，磁场测量器一般需要连接信号线和电源线等，一个优选实施方式中，在直线运动装置上设置有一端连接探头安装座7，另一端连接支撑板6的拖链5，所述支撑板固定在丝杠的端头，导线可沿拖链缠绕连接支撑板，再从支撑板与控制器连接，避免导线在丝杠螺母运动过程中弯曲脱离丝杠。
20.图1所示的具体实施方式中，所述回转装置包括环绕磁铁圆形安装腔的回转转盘3，所述直线运动装置安装在所述回转转盘上并穿过回转转盘的圆心，所述回转转盘设置有外齿轮，所述回转装置还包括设置在磁铁圆形安装腔外并与外齿轮啮合的回转驱动齿轮10。
21.回转转盘3的圆心与安装腔圆心重合，回转驱动齿轮10的动力装置为安装在齿轮轴上的回转驱动电机11，回转驱动齿轮转动带动回转转盘转动，实现直线运动装置围绕安装腔圆心转动。
22.直线运动装置安装在回转装置上，回转装置带动直线运动装置每旋转一个固定角度后，直线运动装置带动探头走完一个直线，依次重复，回转装置转动180
°
后，探头即可覆盖整个磁极面，整个磁极面上的测量点的磁场强度均可被测量，通过回转运动的角度和直线运动的位移即可精确计算出每个测量点的位置。
23.回转转盘和磁极上设有定位销孔4，用于对回转转盘在磁铁上的位置进行定位固定，可通过销钉插入回转转盘和磁极上的定位销孔对回转转盘进行固定定位，然后开始进行直线测量，在每次更换加速器测量时可牢固定位，便于将回转转盘定位在不同加速器的相同位置。
24.如图4所示，回转转盘3包含轴承外圈3-1，轴承内圈3-2，其中轴承内圈为固定圈，轴承外圈为可活动的回转圈，所述直线运动装置两端分别固定在回转圈上并经过回转圈的圆心。轴承内圈上有定位销孔4，下磁极边缘上有与定位销孔配合的盲孔，通过销钉将插入定位销孔4和盲孔2-1，使回转轴承与磁极进行精确定位。
25.采用本发明所述加速器磁铁磁场测量装置，通过回转运动和直线运动结合，可使磁场测量器到达磁场的每一点进行测量，覆盖全部磁极面，得到加速器磁场的全部空间磁场信息，本发明定位准确，测量效率相对运动杆测量得到显著提高。
26.前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。