加速器準(zhǔn)直測量技術(shù)是加速器建設(shè)和維護運行中一項關(guān)鍵的技術(shù)，它用于解決加速器元件在大尺度空間內(nèi)精確定位的問題，以減小磁鐵等加速器元件的位置偏差對束流質(zhì)量及壽命的影響，還服務(wù)于加速器運行后對元件位置的監(jiān)測和位置校正調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)物理實驗的可行性和加速器運行的可靠性。 論文首先對當(dāng)今的大型離子加速器所涉及到的準(zhǔn)直測量理論和技術(shù)進行了系統(tǒng)的論述，然后根據(jù)當(dāng)前最新的以激光跟蹤儀為中心的加速器準(zhǔn)直安裝技術(shù)，以本人參與的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)（HIRFL-CSR）維護及蘭州醫(yī)用重離子加速器（HIMM）工程為例，提出了大型離子加速器的數(shù)字化準(zhǔn)直安裝方法。著重于準(zhǔn)直不確定度分配，高精度激光跟蹤儀測量性能，三維控制測量網(wǎng)，數(shù)字化安裝等細節(jié)開展了研究，以此確保準(zhǔn)直實現(xiàn)過程的高精度和可靠性。 本論文對于大型離子加速器準(zhǔn)直安裝方法的研究及成果主要集中在以下幾個方面： 1.通過對大型離子加速器準(zhǔn)直特性的研究和磁鐵外部靶標(biāo)的設(shè)計，準(zhǔn)直過程劃分為靶標(biāo)標(biāo)定，控制網(wǎng)和現(xiàn)場調(diào)節(jié)實現(xiàn)三個基本環(huán)節(jié)。其中，“七參數(shù)”的元件中心位置解算，它完備了加速器數(shù)字化準(zhǔn)直安裝流程。 2.通過對API T3和Leica AT401兩種不同類型激光跟蹤儀的精度研究和三維控制網(wǎng)測量中的分析，得出API T3具有高精度的測距性能，Leica AT401具有穩(wěn)定的測角性能。它們的優(yōu)勢被應(yīng)用在三維控制測量網(wǎng)中。 3.通過三維測量控制網(wǎng)在大型離子加速器準(zhǔn)直測量中的應(yīng)用研究，統(tǒng)一的空間控制網(wǎng)平差模式更適應(yīng)于加速器控制網(wǎng)測量，同時能夠得到點位不確定的分析估計，水準(zhǔn)基準(zhǔn)和比例尺在三維控制網(wǎng)中的整合，多點參考框架的坐標(biāo)系實現(xiàn)等技術(shù)，完備了三維控制網(wǎng)在加速器準(zhǔn)直中應(yīng)用，最終保證了CSR準(zhǔn)直標(biāo)準(zhǔn)不確定度達到0.1mm的精度水平。 通過對大型離子加速器準(zhǔn)直流程，準(zhǔn)直儀器，準(zhǔn)直方法的研究，同時通過統(tǒng)計過程控制的分析保證磁鐵準(zhǔn)直結(jié)果的準(zhǔn)確度,確保了蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)的束流穩(wěn)定運行；再者，以此方法為基礎(chǔ)，為蘭州醫(yī)用重離子加速器設(shè)計了更完備的準(zhǔn)直測量方案。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TL505
【部分圖文】：

2 大型離子加速器先進準(zhǔn)直安裝然后采用高頻變諧波同步加速的方法將束流能量提高到 200~ 1 000MeV/ u, 最出打靶使中高能重離子彈核碎裂( PF) 產(chǎn)生放射性束 RIBs 或剝離成類氫類氦的高電荷態(tài)( 高 Z) 重離子束 U91+ , U92+ , Au79+ ) , 這些次級束流被 CSR 線 RIBLL2 分離選擇后注入到 CSRe 中冷卻儲存，在 CSRe 中利用所冷卻儲存的流連續(xù)不斷地進行內(nèi)靶實驗[2-5]，布局圖見圖 1.1。

圖 1.2 離子加速器準(zhǔn)直主要環(huán)節(jié)工作尺度示意圖離子加速器準(zhǔn)直技術(shù)的特點:尺度范圍內(nèi)精確度要求高子加速器裝置在粒子加速器中算是中等規(guī)模，但是束線上的磁鐵元件，動輒幾十噸，而且束線上磁元件位置度要求都在亞毫米級，到達 0.器準(zhǔn)直測量人員從一開始就是為了實現(xiàn)這一目標(biāo)進行探索和研究，從儀器，測量方法到分析方法，從測量理論到測量技術(shù)，從測量設(shè)計到可能性與最優(yōu)化。來，以激光跟蹤儀，關(guān)節(jié)測量臂，數(shù)字水準(zhǔn)儀及在以這些三維測量設(shè)控制測量網(wǎng)等準(zhǔn)直技術(shù)在加速器準(zhǔn)直測量中的廣泛應(yīng)用，物理學(xué)家對

磁軸為 z 軸，y 軸為鉛垂方向向上，笛卡爾右手坐標(biāo)系定義其 x 軸，六極鐵類似，如圖1.3，1.4 所示，表 1.1 是準(zhǔn)直位置度要求。圖 1.3 典型二極鐵元件坐標(biāo)系定義 圖 1.4 典型四極鐵元件坐標(biāo)系定義表 1.1 蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)準(zhǔn)直要求（RMS）:Error X (mm Y (mm) Z (mm) (mrad) (mrad) (mrad)Dipole 0.3 0.2 2.0 0.5 0.5 0.3Quadrapole 0.15 0.15 0.5 0.5 0.5 0.5Sextupole 0.3 0.3 2 0.5 0.5 0.5表 1.1 中，安裝要求以標(biāo)準(zhǔn)不確定度（U，k=1）或者均方根誤差來表述，對應(yīng)于MAD 中準(zhǔn)直隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差的模擬要求，Dipole, Quadrapole, Sextupole 分別是二極磁鐵、四極磁鐵和六極磁鐵； X， Y
【參考文獻】

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本文編號：2862609