CN108735328B - 质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

质子束流线上四极透镜的安装准直装置及安装准直方法

技术领域

本发明涉及四极透镜安装技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明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。

本发明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，在本发明提供的上述方案中，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。

本发明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度各自与四极透镜水平标高的差距；

S10：针对不同位置的四极透镜，调整支撑板四个角部的调节螺杆旋入支撑板的尺寸，从而调节四极透镜的高度，使得位于第二、三侧楞上的四个角处有机玻璃靶Ⅰ上刻线的对称中心线均与四极透镜水平标高一致；

S11：针对不同位置的四极透镜，用全站仪分别对准位于第一侧楞上有机玻璃靶Ⅰ、有机玻璃靶Ⅱ上刻线的对称中心线，分别根据有机玻璃靶Ⅰ、有机玻璃靶Ⅱ上刻线的其余平行刻线判断四极透镜的竖直对角中心平面偏离质子束流传输方向的距离；

S12：针对不同位置的四极透镜，分别调整水平位移调节组件Ⅱ，推动四极透镜移动，使得第一侧楞上有机玻璃靶Ⅰ、有机玻璃靶Ⅱ上刻线的对称中心线与质子束流传输方向垂直相交；

S13：复测S6步骤所涉及的相对距离、S9步骤所涉及的水平高度及步骤S11所涉及的四极透镜的竖直对角中心平面偏离质子束流传输方向的距离；若相对距离不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S7；若水平高度不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S10；

若四极透镜的竖直对角中心平面偏离质子束流传输方向的距离不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S12；直到相对距离、水平高度及四极透镜的竖直对角中心平面偏离质子束流传输方向的距离均满足各自的物理安装要求，进入下一步；

S14：针对不同位置的四极透镜，将固定螺杆充分旋入支撑板，并拧紧备紧螺母Ⅲ、备紧螺母Ⅱ和备紧螺母Ⅰ，安装完毕。

通过上述技术方案，利用全站仪、水准仪、游标卡尺配合有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ，把四极透镜安装到理论要求的位置，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方向的准直，使用水准仪配合竖直位移调节组件，可以将四极透镜安装到需要的高度，利用游标卡尺配合水平位移调节组件，可以把多个四极透镜安装到质子束流线方向上相应的位置，通过多次复测四极透镜在各个方位的位置参数，并借助于四极透镜上有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ作为基准物的相互参照，可大大提高安装准直精度，且操作简单方便，成本低。

相比于现有技术，本发明提供的方法具有以下有益效果：

第一、本发明把四极透镜的安装基准外引到安装在磁轭外表面上，将带刻线的有机玻璃靶固定到磁轭外表面，并借助于全站仪、水准仪、游标卡尺以及水平位移调节组件和竖直位移调节组件，可方便地实现四极透镜的准直，操作简单，易于实现；

第二、本发明所使用的部件易于加工，且全站仪、水准仪和游标卡尺等造价较激光跟踪仪低，总体操作成本较低；

第三、本发明通过多次复测四极透镜在各个方位的位置参数，并借助于四极透镜上有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ作为基准物的相互参照，可大大提高安装准直精度，精度达到0.5mm以上，可以保证束流在真空管道内顺利地传输，且能满足物理要求的光斑大小。

附图说明

图1为本发明提供的安装准直装置安装在四极透镜上的主视图；

图2为本发明提供的安装准直装置安装在四极透镜上的俯视图，其中图2中省去了有机玻璃靶Ⅰ和有机玻璃靶Ⅱ；

图3为图2的主视图；

图4示出了支撑件、支撑板、水平位移调节机构和竖直位移调节机构的结构示意图；

图5示出了有机玻璃靶Ⅰ安装在准直块上的结构示意图；

图6示出了有机玻璃靶Ⅱ安装在准直块上的结构示意图。

附图标记：

1.四极透镜，101.磁轭，102.线圈，103.磁极，1031.端面，104.竖直对角中心平面，105.水平对角中心平面，1011.第一侧楞，1012.第二侧楞，1013.第三侧楞，2.准直块，201.直角型槽，202.台阶孔，3.支撑件，301.连接板，302.支撑柱，4.底板，51.水平位移调节组件Ⅰ，52.水平位移调节组件Ⅱ，501.调整块，502.垫板，503.调整螺钉，504.备紧螺母Ⅰ，6.固定结构，601.固定螺杆，602.垫圈，603.备紧螺母Ⅲ，604.固定孔，7.竖直位移调节组件，701.调节螺杆，702.备紧螺母Ⅱ，8.有机玻璃靶Ⅰ，801定位销，802.连接螺母，9.有机玻璃靶Ⅱ，10.全站仪，11.水准仪，12.支撑板。

具体实施方式

在描述本发明提供的质子束流线上四极透镜的安装准直装置之前，先简要说明一下四极透镜的结构和安装方式。

结合图1、3可知，通常四极透镜1包括中空磁轭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下方的用于承载四极透镜的四极透镜基座（未示出），四个磁极103的轴向中心线交汇于磁轭101的中心处，呈轴对称方式排列。

如图2所示，由于四极透镜1四个磁极磁轭101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103上放置靶进行准直，且在四个磁极103所形成的中心孔中放置靶，也不便于测量仪器的观察测量。为便于安放安装准直装置，本发明把四极透镜1的安装基准外引到安装在磁轭101外表面上。为此，本发明所涉及的四极透镜1采用截面为正方形的磁轭101，在使用状态下，使四极透镜1以其磁轭101的相邻两侧面与水平面均呈45°夹角的方式安放。

以下详细说明本发明提供的一种质子束流线上四极透镜的安装准直装置的结构。

如图1所示，本发明提供的一种质子束流线上四极透镜的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（未示出）；此外，所述安装准直装置还包括用于设在四极透镜1下方且用于被固定到四极透镜基座上的底板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。优选情况下，底板4上可沿四极透镜1的轴向延伸方向设置两对支撑件3，以便提高支撑的稳定性。

如图3所示，支撑件3包括竖直固定在支撑板12上的支撑柱302以及固定在支撑柱302顶部并与磁轭101侧面相连的连接板301，且连接板301连接在磁轭101相邻两侧面的对应位置处。为了保证四极透镜1的磁轭101的相邻两侧面与水平面均呈45°夹角，在支撑柱302的顶部设有斜面，使该斜面与支撑板12呈45°夹角，从而使得支撑板12与磁轭101的所述两侧面均呈45°夹角。支撑板12、支撑柱302和连接板301可以是一个焊接而成的整体结构，通过连接板303和支撑柱302将四极透镜1撑起并通过螺钉连接为一体，从而可以通过调节支撑板12的位置来达到调节四极透镜1的位置的目的。为便于下文描述，本文定义磁轭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。

回看图1，本发明的安装准直装置还包括设在底板4上且分别位于支撑板12的两个相对侧的至少一组的水平位移调节组件Ⅰ51、水平位移调节组件Ⅱ52以及设在支撑板12四个角部的竖直位移调节组件7。其中，水平位移调节组件Ⅰ51位于支撑板12的对应于磁轭101两端面所在侧，用于调节四极透镜1沿其轴向中心线方向移动；水平位移调节组件Ⅱ52位于支撑板12的对应第二、三侧楞1012、1013所在的两侧，用于调节四极透镜1沿垂直于其轴向中心线方向移动。

本发明中，水平位移调节组件Ⅰ51、水平位移调节组件Ⅱ52可采用相同的结构。如图4所示，以水平位移调节组件Ⅱ52为例，其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Ⅰ504；所述调整块501的另一端穿设有连接螺钉，且连接螺钉贯穿调整块501后插入底板4中。本发明中，可通过调节调整螺钉503的旋入调整块501的尺寸，以推动支撑板12带动四极透镜1前后、左右移动，待调节好四极透镜1的位置后，拧紧备紧螺母Ⅰ504以固定。

为保证采用上述这种结构的水平位移调节组件Ⅰ51、水平位移调节组件Ⅱ52能实现推动四极透镜1在二维平面内移动。本发明中，支撑板12采用具有一定厚度的方形板，这样当调节竖直位移调节组件而使得支撑板12在竖直方向移动的过程中，调整螺钉503仍能对应着支撑板12的端面。支撑板12的厚度可通过四极透镜1的理论安装高度进行估算。另外，可以在调整块501的穿设有连接螺钉一端与底板4之间设置与四极透镜1安装所需高度相匹配的垫板502，这样可以保证支撑板12在竖直方向上上升时，水平位移调节组件Ⅰ51、水平位移调节组件Ⅱ52仍能接触到支撑板12的端面，以便推动支撑板12移动。

此外，如图1所示，本发明的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Ⅱ9和有机玻璃靶Ⅰ8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Ⅰ8。其中，第一侧楞1011上所设置的有机玻璃靶Ⅱ9位于第一侧楞1011的靠近全站10仪的一端，且第一侧楞1011上有机玻璃靶Ⅱ9的高度低于有机玻璃靶Ⅰ8的高度，这样便于同一个全站仪10能同时检测设在磁轭101的第一侧楞1011上的有机玻璃靶Ⅱ9和有机玻璃靶Ⅰ8。第一侧楞1011、第二侧楞1012和第三侧楞1013上靠近和远离全站仪10的一端上的有机玻璃靶各自分别对应设置。

其中，有机玻璃靶Ⅱ9和有机玻璃靶Ⅰ8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。当有机玻璃靶Ⅱ9和有机玻璃靶Ⅰ8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Ⅱ9和有机玻璃靶Ⅰ8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Ⅰ8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。这些刻线便于利用全站仪10检测时能清楚、简便地判断四极透镜1偏离质子束流线传输方向的距离。

本发明中，为便于安装有机玻璃靶Ⅱ9或有机玻璃靶Ⅰ8，在磁轭101上设有有机玻璃靶Ⅱ9或有机玻璃靶Ⅰ8的位置均设有固定在磁轭101侧楞上的准直块2，有机玻璃靶Ⅱ9或有机玻璃靶Ⅰ8固定在准直块2上。优选情况下，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，这样做的目的是，尽量加大测量的距离，以便增加安装准直的准确度。

此外，如图5、6所示，准直块2与四极透镜1的侧楞卡接的位置开有直角型槽201，以便将准直块2卡到四极透镜1的侧楞上。另外，在准直块2的两侧开设有台阶孔202，磁轭的对应位置处开有螺纹孔，使用连接螺钉拧入准直块2的台阶孔和磁轭的螺纹孔中，可以实现准直块2和四极透镜1的固定。并且，有机玻璃靶Ⅱ9或有机玻璃靶Ⅰ8的底部固定有定位销801，准直块2与靶组件底面接触的面为平面，在该平面处开有销孔，将定位销801一端插入准直块2上的销孔内，可实现有机玻璃靶的定位。另外，在有机玻璃靶Ⅱ9或有机玻璃靶Ⅰ8的两侧具有凸缘，该凸缘上穿设有底端插入到准直块2中的连接螺母802。

本发明中，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，且调节螺杆701穿过支撑板12的一端端部抵触在底板4上，另外，调节螺杆701的穿过支撑板12的杆段上套设有靠近支撑板12一侧的备紧螺母Ⅱ702。使用时，使用工具旋转调节螺杆701，可带动支撑板12上升或下降，从而带动四极透镜1上、下移动，待调节好四极透镜1的高度后，最终用备紧螺母Ⅱ702备紧。

此外，如图4所示，本发明的安装准直装置还包括至少一组固定结构6，用于将支撑板12与底板4固定在一起，优选可以采用两组固定结构6。固定结构6可以包括自下而上竖直穿过底板4并插入支撑板12中的固定螺杆601，支撑板12朝向底板4的一侧开有供固定螺杆601插入的螺纹孔且底板4上穿设有固定螺杆601的位置开设有直径大于固定螺杆601直径的固定孔604，以便水平位移调节组件Ⅰ51、水平位移调节组件Ⅱ52推动支撑板12在二维平面内移动时，固定螺杆601具有移动的余量。

所述螺杆601上套设有位于底板4的远离支撑板12一侧的备紧螺母Ⅲ603，在四极透镜1安装准直到位后，拧紧备紧螺母Ⅲ603，实现四极透镜1在四极透镜基座上的固定。优选地，所述备紧螺母Ⅲ603和底板4之间设有垫圈602，且垫圈602的直径大于固定孔604的直径，防止接触面的磨损。

以下详细说明本发明提供的上述安装准直装置用于质子束流线上四极透镜的安装准直方法。

本发明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1，并将与各个四极透镜1相配套的安装准直装置中除有机玻璃靶Ⅰ8和有机玻璃靶Ⅱ9外的各个部件分别安装在该四极透镜1的对应位置处；

S2：将带有安装准直装置的四极透镜1吊设到四极透镜基座上，并使安装准直装置的底板4与四极透镜基座固定相连，且使固定结构6的备紧螺母Ⅲ603处在松弛状态；

S3：如图1所示，调整全站仪10对准质子束流线的传输方向；

S4：如图1所示，调整全站仪10两侧的水准仪11，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1的各个对应磁极103的对应端面1031之间的相对距离；

S7：如图1所示，针对不同位置的四极透镜1，调节水平位移调节组件Ⅰ51，使得支撑板12在底板4上沿四极透镜1的轴向中心线方向移动，从而带动四极透镜1移动，使S6步骤中测量的相对距离满足物理安装要求；

S8：如图1所示，针对不同位置的四极透镜1，将有机玻璃靶Ⅰ8、有机玻璃靶Ⅱ9安装在四极透镜1的磁轭101上，使得第一侧楞1011上的有机玻璃靶Ⅰ8、有机玻璃靶Ⅱ9上刻线的对称中心线与四极透镜1的竖直对角中心平面104重合，并使得设在第二、三侧楞1012、1013上的有机玻璃靶Ⅰ8上刻线的对称中心线与四极透镜1的水平对角中心平面105重合；

S9：如图1所示，针对不同位置的四极透镜1，调节两个水准仪11分别对准位于第二、三侧楞1012、1013上共四个有机玻璃靶Ⅰ8上刻线的对称中心线，分别以有机玻璃靶Ⅰ8上其余平行刻线的位置为参考，判断各个四极透镜1的四个角处有机玻璃靶Ⅰ8上刻线的对称中心线的水平高度各自与四极透镜水平标高的差距；

S10：如图4所示，针对不同位置的四极透镜1，调整支撑板12四个角部的调节螺杆701旋入支撑板12的尺寸，从而调节四极透镜1的高度，使得位于第二、三侧楞1012、1013上的四个角处有机玻璃靶Ⅰ8上刻线的对称中心线均与四极透镜水平标高一致，则四极透镜1的四个角的水平高度满足物理安装要求；

S11：如图1所示，针对不同位置的四极透镜1，用全站仪10分别对准位于第一侧楞1011上有机玻璃靶Ⅰ8、有机玻璃靶Ⅱ9上刻线的对称中心线，分别根据有机玻璃靶Ⅰ8、有机玻璃靶Ⅱ9上刻线的其余平行刻线判断四极透镜1竖直对角中心平面104偏离质子束流传输方向的距离；

S12：如图4所示，针对不同位置的四极透镜1，分别调整水平位移调节组件Ⅱ52，推动四极透镜1移动，使得第一侧楞1011上有机玻璃靶Ⅰ8、有机玻璃靶Ⅱ9上刻线的对称中心线与质子束流传输方向垂直相交，则四极透镜1的竖直对角中心平面104所在位置满足物理安装要求；

S13：复测S6步骤所涉及的相对距离、S9步骤所涉及的水平高度及步骤S11所涉及的四极透镜1的竖直对角中心平面104偏离质子束流传输方向的距离；若相对距离不符合对应的物理安装要求，则重复步骤S7；若水平标高不符合对应的物理安装要求，则重复步骤S10；若四极透镜1的竖直对角中心平面104偏离质子束流传输方向的距离不符合对应的物理安装要求，则重复步骤S12；直到相对距离、水平高度和四极透镜1的竖直对角中心平面104偏离质子束流传输方向的距离均满足各自的物理安装要求，进入下一步；

S14：如图4所示，针对不同四极透镜1，将固定螺杆601充分旋入支撑板12，并拧紧备紧螺母Ⅲ603、备紧螺母Ⅱ702和备紧螺母Ⅰ504，安装完毕。

本发明步骤S6中，相邻四极透镜1的各个对应磁极103的对应端面1031之间的相对距离，是由光学匹配的结果确定的。本领域公知的是，四极透镜在光学中的作用是对粒子束聚焦，其磁场强度和在束流线中的位置是由束流光学要求如束流包络限制、束斑大小等确定的，可据此估算出相邻四极透镜1的各个对应磁极103的对应端面1031之间的相对距离，此处不再赘述。

本发明步骤S9中，四极透镜水平标高是由回旋加速器中心面与地面的距离决定的，在实践中，本领域普通技术人员可根据回旋加速器中心面的位置来确定四极透镜水平标高。

此外，本领域公知的是，四极透镜1偏离质子束流传输方向（上下或左右偏移），将造成束流中心粒子的偏移，该偏移量过大将导致粒子在漂移的过程中碰壁损失，由管道内径、漂移长度等数据可以推算出可允许的四极透镜的磁轭的最大偏移量，本文在此不作赘述。

本发明中，通过复测步骤S6、S9、S11所涉及的参数，并重复对应的调节步骤，可以调节四极透镜1偏离质子束流传输方向的程度在允许的范围内，保证测量的准确性。

本发明中给出的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

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（52）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）的靠近全站仪（10）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（52）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，且连接螺钉贯穿调整块（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）的穿设有连接螺钉一端与底板（4）之间设有垫板（502）。

6.根据权利要求3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）一侧的备紧螺母Ⅱ（702）。

7.根据权利要求6所述的安装准直装置，其特征在于，所述支撑件（3）包括竖直固定在支撑板（12）上的支撑柱（302）以及固定在支撑柱（302）顶部并与磁轭侧面相连的连接板（301）；所述支撑柱（302）的顶部设有斜面，斜面与支撑板（12）呈45°夹角。

8.根据权利要求7的安装准直装置，其特征在于，安装准直装置还包括至少一组固定结构（6），所述固定结构（6）包括自下而上竖直穿过底板（4）并插入支撑板（12）中的固定螺杆（601），底板（4）上穿设有固定螺杆（601）的位置开设有直径大于固定螺杆（601）直径的固定孔（604），支撑板（12）朝向底板（4）的一侧开有供固定螺杆（601）插入的螺纹孔；所述螺杆（601）上套设有位于底板（4）的远离支撑板（12）一侧的备紧螺母Ⅲ（603）。

9.根据权利要求8所述的安装准直装置，其特征在于，所述备紧螺母Ⅲ（603）和底板（4）之间设有垫圈（602），所述垫圈（602）的直径大于固定孔（604）的直径。

10.与权利要求8-9任一所述的安装准直装置配套使用的安装准直方法，所述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（1），并将与各个四极透镜（1）相配套的安装准直装置中除有机玻璃靶Ⅰ（8）和有机玻璃靶Ⅱ（9）外的各个部件分别安装在该四极透镜（1）的对应位置处；

S2：将带有安装准直装置的四极透镜（1）吊设到四极透镜基座上，并使安装准直装置的底板（4）与四极透镜基座固定相连，且使固定结构（6）的备紧螺母Ⅲ（603）处在松弛状态；

S3：调整全站仪（10）对准质子束流线的传输方向；

S4：调整全站仪（10）两侧的水准仪（11），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（1）的各个对应磁极（103）的对应端面之间的相对距离；

S7：针对不同位置的四极透镜（1），分别调节水平位移调节组件Ⅰ（51），使得支撑板（12）在底板（4）上沿四极透镜（1）的轴向中心线方向移动，从而带动四极透镜（1）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（1），将有机玻璃靶Ⅰ（8）、有机玻璃靶Ⅱ（9）安装在四极透镜（1）的磁轭（101）上，使得第一侧楞（1011）上的有机玻璃靶Ⅰ（8）、有机玻璃靶Ⅱ（9）上刻线的对称中心线与四极透镜（1）的竖直对角中心平面（104）重合，并使得设在第二、三侧楞（1012、1013）上的有机玻璃靶Ⅰ（8）上刻线的对称中心线分别与四极透镜（1）的水平对角中心平面（105）重合；

S9：针对不同位置的四极透镜（1），调节两个水准仪（11）分别对准位于第二、三侧楞（1012、1013）上共四个有机玻璃靶Ⅰ（8）上刻线的对称中心线，分别以有机玻璃靶Ⅰ（8）上其余平行刻线的位置为参考，判断各个四极透镜（1）四个角处有机玻璃靶Ⅰ（8）上刻线的对称中心线的水平高度各自与四极透镜水平标高的距离；

S10：针对不同位置的四极透镜（1），调整支撑板（12）四个角部的调节螺杆（701）旋入支撑板（12）的尺寸，从而调节四极透镜（1）的高度，使得位于第二、三侧楞（1012、1013）上的四个角处有机玻璃靶Ⅰ（8）上刻线的对称中心线均与四极透镜水平标高一致；

S11：针对不同位置的四极透镜（1），用全站仪（10）分别对准位于第一侧楞（1011）上有机玻璃靶Ⅰ（8）、有机玻璃靶Ⅱ（9）上刻线的对称中心线，分别根据有机玻璃靶Ⅰ（8）、有机玻璃靶Ⅱ（9）上刻线的其余平行刻线的位置判断四极透镜（1）的竖直对角中心平面（104）偏离质子束流传输方向的距离；

S12：针对不同位置的四极透镜（1），分别调整水平位移调节组件Ⅱ（52），推动四极透镜（1）移动，使得第一侧楞（1011）上有机玻璃靶Ⅰ（8）、有机玻璃靶Ⅱ（9）上刻线的对称中心线与质子束流传输方向垂直相交；

S13：复测S6步骤所涉及的相对距离、S9步骤所涉及的水平高度及步骤S11所涉及的四极透镜（1）的竖直对角中心平面（104）偏离质子束流传输方向的距离；若相对距离不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S7；若水平标高不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S10；若四极透镜（1）的竖直对角中心平面（104）偏离质子束流传输方向的距离不符合相应的物理安装要求，则重复步骤S12；直到相对距离、水平高度及四极透镜（1）的竖直对角中心平面（104）偏离质子束流传输方向的距离均满足各自的物理安装要求，进入下一步；

S14：针对不同四极透镜（1），将固定螺杆（601）充分旋入支撑板（12），并拧紧备紧螺母Ⅲ（603）、备紧螺母Ⅱ（702）和备紧螺母Ⅰ（504），安装完毕。