CN108761370A - 一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置 - Google Patents

一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，采用核磁共振仪来校准和标定霍尔传感器，以提高霍尔传感器在高磁场范围内的测量精度，实现精准测量回旋加速器的磁场，为磁场的测量、磁场垫补、离子束流动力学计算提供重要而精确的数据。包括回旋加速器、SENIS高斯计、NMR核磁共振计、恒流电源和霍尔探头校准工装，所述回旋加速器内部设置霍尔探头校准工装，且所述回旋加速器一侧安装SENIS高斯计，所述SENIS高斯计一侧安装NMR核磁共振计，且所述SENIS高斯计另一侧安装恒流电源，所述霍尔探头校准工装包括热电半导体制冷器，霍尔探头，卡槽，NMR探头，支撑板，校准磁极。能够实现NMR探头与SENIS霍尔传感器互相平行的位置关系，从而可以保证校准数据的准确性。

Description

一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置
技术领域
本发明属于磁场测量工具校准标定领域，尤其涉及采用NMR设备实现霍尔传感器校准标定的装置。
背景技术
回旋加速器在核医学领域有着广泛的应用，尤其是在放射性药物制药，肿瘤治疗等领域有重要意义。它能够实现用微观世界中的质子、重离子射线治疗肿瘤，是当今世界最尖端的放射治疗技术，仅有个别发达国家掌握并应用该技术。
超导回旋加速器磁场主要由常温主磁铁和超导线圈提供，它是回旋加速器相当重要的组成部分，加速器磁场为束流的运动提供了约束力和强聚焦力，其场型分布直接决定了该回旋加速器的性能。为了检验超导回旋加速器中的超导线圈的加工质量及其位置安装精度，需要分析超导线圈的磁场性能，因此需要设计磁场测量系统对超导线圈中心平面及附近的磁场进行精准测量。近年来，随着磁场测量技术的不断发展，测量的范围达到10-15～103T，而国内外的霍尔传感器测量在高磁场情况下，不能精确测量磁场强度值。因此，需要用更精准的设备磁场测量工具核磁共振仪来校准和标定霍尔传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，提供采用NMR设备实现霍尔传感器校准标定的设备，在一个良好均匀度的磁场环境中，采用核磁共振仪来校准和标定霍尔传感器，以提高霍尔传感器在高磁场范围内的测量精度，实现精准测量回旋加速器的磁场，为磁场的测量、磁场垫补、离子束流动力学计算提供重要而精确的数据。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，包括回旋加速器、SENIS高斯计、NMR核磁共振计、恒流电源和霍尔探头校准工装，所述回旋加速器内部设置霍尔探头校准工装，且所述回旋加速器一侧安装SENIS高斯计，所述SENIS高斯计一侧安装NMR核磁共振计，且所述SENIS高斯计另一侧安装恒流电源；
所述霍尔探头校准工装包括热电半导体制冷器，霍尔探头，卡槽，NMR探头，支撑板，校准磁极，所述校准磁极顶部安装所述支撑板，所述支撑板上安装两个所述NMR探头，两个所述NMR探头之间的连接处顶部设置有卡槽，且所述NMR探头顶部安装有霍尔探头，所述霍尔探头顶部安装有所述热电半导体制冷器。
优选的，两个所述霍尔探头均与SENIS高斯计之间电连接，两个所述NMR探头与所述NMR核磁共振计之间电连接，所述SENIS高斯计与NMR核磁共振计之间通过通信线连接，用于测量NMR核磁共振计；两个所述热电半导体制冷器与恒流电源之间电连接。
优选的，所述霍尔探头校准工装上NMR探头安装在支撑板上设置的与其相适配的凹槽内，且两个NMR探头顶头相对安装，且方形卡槽为方形结构，卡槽与支撑板之间通过四个螺钉固定连接。
优选的，所述霍尔探头安装在卡槽上，且卡槽上设置四个霍尔探头，两个霍尔探头并排放置。
优选的，所述霍尔探头的顶部外壁紧贴着热电半导体制冷器，且每两个霍尔探头共享一个热电半导体制冷器。
优选的，所述支撑板的两端各有一个调节螺钉，且霍尔探头校准工装通过调节螺钉与回旋加速器内壁之间呈活动连接。
优选的，所述霍尔探头校准工装安装在校准磁极上，且霍尔探头校准工装与校准磁极之间保持同轴且平行，且校准磁极底部为一个圆柱形磁极，校准磁极通过圆柱形磁极与回旋加速器底部内壁上的离子源中心孔安装在回旋加速器中。
本发明的有益效果：通过在支撑板上设置凹槽，NMR探头安装在支撑板的凹槽内，并且两个NMR探头顶头相对安装，同时在NMR探头上表面设置方形的卡槽，采用四个螺钉固定方形卡槽于支撑板上，并将霍尔探头安装在卡槽上，使得两个霍尔探头并排放置，从而能够保证其水平度，共安装四个霍尔探头，由于安装后的霍尔探头与磁场强度方向垂直，从而能够保证测量到精确的磁场强度值。
通过将霍尔探头的上表面紧贴着热电半导体制冷器安装，并且每两个霍尔探头共享一个热电半导体制冷器，从而可以实现同步升温和降温，并且两个热电半导体制冷器与恒流电源之间电连接，通过调节恒流电源的电流可以实现霍尔探头周围环境的温度调节，并且温度可调节范围较大。
由于在支撑板的左右两端各有一个调节螺钉，拧动调节螺钉时可以微调霍尔探头校准工装的安装位置，保证校准和测试值的准确性。紧接着，将霍尔探头校准工装安装在校准磁极上，并且二者装配是确保良好的同轴度和平行度，由于校准磁极是一个圆柱形磁极，并且校准磁极通过离子源中心孔安装在回旋加速器中，同时校准磁极间隙高度为20mm,校准磁极在运作时提供的均匀场区域为直径5mm,高度8mm的柱形区域，均匀场中心与间隙中心重合，在此柱形区域内，安装霍尔探头校准工装，确保支撑板与校准磁极的同轴度公差小于0.05mm，从而能够满足SENIS传感器与均匀场的磁场方向垂直。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明霍尔探头校准工装结构示意图；
图3为本发明霍尔探头校准工装分解图；
图中：1、回旋加速器；2、SENIS高斯计；3、NMR核磁共振计；4、恒流电源；5、霍尔探头校准工装；51、热电半导体制冷器；52、霍尔探头；53、卡槽；54、NMR探头；55、支撑板；56、校准磁极。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，包括回旋加速器1、SENIS高斯计2、NMR核磁共振计3、恒流电源4和霍尔探头校准工装5，回旋加速器1内部设置霍尔探头校准工装5，且回旋加速器1一侧安装SENIS高斯计2，SENIS高斯计2一侧安装NMR核磁共振计3，且SENIS高斯计2另一侧安装恒流电源4，通过调节恒流电源4的电流可以实现对霍尔探头52周围环境的温度调节，并且温度的可调节范围比较大；
霍尔探头校准工装5包括热电半导体制冷器51，霍尔探头52，卡槽53，NMR探头54，支撑板55，校准磁极56，校准磁极56顶部安装支撑板55，支撑板55上安装两个NMR探头54，两个NMR探头54之间的连接处顶部设置有卡槽53，且NMR探头54顶部安装有霍尔探头52，霍尔探头52顶部安装有热电半导体制冷器51。
两个霍尔探头52均与SENIS高斯计2之间电连接，两个NMR探头54与NMR核磁共振计3之间电连接，SENIS高斯计2与NMR核磁共振计3之间通过通信线连接；两个热电半导体制冷器51与恒流电源4之间电连接，通过调节恒流电源4的电流可以实现霍尔探头52周围环境的温度调节，并且温度可调节范围较大。
霍尔探头校准工装5上NMR探头54安装在支撑板55上设置的与其相适配的凹槽内，且两个NMR探头54顶头相对安装，且方形卡槽53为方形结构，卡槽53与支撑板55之间通过四个螺钉固定连接，使得霍尔探头校准工装5以及其上的各个组件整体结构更加稳固。
霍尔探头52安装在卡槽53上，且卡槽53上设置四个霍尔探头52，两个霍尔探头52并排放置，保证其水平度，由于安装后的霍尔探头52与磁场强度方向垂直，从而能够保证测量到精确的磁场强度值。
霍尔探头52的顶部外壁紧贴着热电半导体制冷器51，且每两个霍尔探头52共享一个热电半导体制冷器51，可以实现同步升温和降温。
支撑板55的两端各有一个调节螺钉，且霍尔探头校准工装5通过调节螺钉与回旋加速器1内壁之间呈活动连接，以微调校准工作的安装位置，保证校准和测试值的准确性。
霍尔探头校准工装5安装在校准磁极56上，且霍尔探头校准工装5与校准磁极56之间保持同轴且平行，且校准磁极56底部为一个圆柱形磁极，校准磁极56通过圆柱形磁极与回旋加速器1底部内壁上的离子源中心孔安装在回旋加速器1中，霍尔探头校准工装5与校准磁极56之间具有良好的同轴度和平行度。
本发明在使用时，首先组装整个装置，将NMR探头54安装在支撑板55的凹槽内，两个NMR探头54顶头相对安装，在NMR探头54上表面是方形的卡槽，采用四个螺钉固定方形卡槽于支撑板55上，随后将霍尔探头52安装在卡槽上，两个霍尔探头52并排放置，保证其水平度，共安装四个霍尔探头52，由于安装后的霍尔探头52与磁场强度方向垂直，从而能够在工作中保证测量到精确的磁场强度值。霍尔探头52的上表面紧贴热电半导体制冷器51，每两个霍尔探头52共享一个热电半导体制冷器51，从而在工作中可以实现同步升温和降温，并且两个热电半导体制冷器51与恒流电源4之间电连接，工作中通过调节恒流电源4的电流可以实现霍尔探头52周围环境的温度调节，并且温度可调节范围较大。由于在支撑板55的左右两端各有一个调节螺钉，在安装时以及需要调整时拧动调节螺钉时即可微调霍尔探头校准工装5的安装位置，保证校准和测试值的准确性。紧接着，将霍尔探头校准工装5安装在校准磁极56上，并且二者装配是确保良好的同轴度和平行度，由于校准磁极56是一个圆柱形磁极，并且校准磁极56通过离子源中心孔安装在回旋加速器1中，同时校准磁极56间隙高度为20mm,校准磁极56在运作时提供的均匀场区域为直径5mm,高度8mm的柱形区域，均匀场中心与间隙中心重合，在此柱形区域内，安装霍尔探头校准工装5，确保支撑板55与校准磁极56的同轴度公差小于0.05mm，从而能够满足SENIS传感器与均匀场的磁场方向垂直。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，包括回旋加速器(1)、SENIS高斯计(2)、NMR核磁共振计(3)、恒流电源(4)和霍尔探头校准工装(5)，其特征在于，所述回旋加速器(1)内部设置霍尔探头校准工装(5)，且所述回旋加速器(1)一侧安装SENIS高斯计(2)，所述SENIS高斯计(2)一侧安装NMR核磁共振计(3)，且所述SENIS高斯计(2)另一侧安装恒流电源(4)；
所述霍尔探头校准工装(5)包括热电半导体制冷器(51)，霍尔探头(52)，卡槽(53)，NMR探头(54)，支撑板(55)，校准磁极(56)，所述校准磁极(56)顶部安装所述支撑板(55)，所述支撑板(55)上安装两个所述NMR探头(54)，两个所述NMR探头(54)之间的连接处顶部设置有卡槽(53)，且所述NMR探头(54)顶部安装有霍尔探头(52)，所述霍尔探头(52)顶部安装有所述热电半导体制冷器(51)。
2.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：两个所述霍尔探头(52)均与SENIS高斯计(2)之间电连接，两个所述NMR探头(54)与所述NMR核磁共振计(3)之间电连接，所述SENIS高斯计(2)与NMR核磁共振计(3)之间通过通信线连接；两个所述热电半导体制冷器(51)与恒流电源(4)之间电连接。
3.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：所述霍尔探头校准工装(5)上NMR探头(54)安装在支撑板(55)上设置的与其相适配的凹槽内，且两个NMR探头(54)顶头相对安装，且方形卡槽(53)为方形结构，卡槽(53)与支撑板(55)之间通过四个螺钉固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：所述霍尔探头(52)安装在卡槽(53)上，且卡槽(53)上设置四个霍尔探头(52)，两个霍尔探头(52)并排放置。
5.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：所述霍尔探头(52)的顶部外壁紧贴着热电半导体制冷器(51)，且每两个霍尔探头(52)共享一个热电半导体制冷器(51)。
6.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：所述支撑板(55)的两端各有一个调节螺钉，且霍尔探头校准工装(5)通过调节螺钉与回旋加速器(1)内壁之间呈活动连接。
7.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头校准装置，其特征在于：所述霍尔探头校准工装(5)安装在校准磁极(56)上，且霍尔探头校准工装(5)与校准磁极(56)之间保持同轴且平行，且校准磁极(56)底部为一个圆柱形磁极，校准磁极(56)通过圆柱形磁极与回旋加速器(1)底部内壁上的离子源中心孔安装在回旋加速器(1)中。
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