大型离子加速器先进准直安装方法研究

【摘要】：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。