CN208297700U - 一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，包括探头工装、霍尔探头、散热铜片、半导体制冷片、NMR探头、陶瓷纤维隔热片；探头工装包括探头支撑及定位底座，探头工装由束流探针孔插入放置于超导磁体磁极间隙中心位置；所述霍尔探头水平贴在半导体制冷片的热面；散热铜片上侧与半导体制冷片冷面贴装，下侧与陶瓷纤维隔热片贴装；散热铜片和陶瓷纤维隔热片固定于探头支撑前段上表面；陶瓷纤维隔热片放置于NMR探头上，NMR探头嵌入到探头支撑前段上部与定位底座前段的凹槽内，并固定于探头工装上。本装置在设计上满足超导磁体磁极间隙均匀场空间的限制，同时完成了检测探头的温度控制，实现了在不同温度条件下进行磁场强度测量的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种霍尔探头的温度控制装置。该温度控制装置按照超导磁体磁极间隙空间大小设计，在保证探头处于间隙均匀场空间中的同时，实现了霍尔探头温度的调节和控制。
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。合肥离子医学中心对研制紧凑型超导回旋加速器做了大量的调研和实验工作，并开展了超导回旋加速器的研制工作。
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。
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。核磁共振仪和霍尔传感器需要放置于均匀度小于10-4磁场区域内以保证校准精度，同时需要完成霍尔探头在20℃、26℃和32℃温度条件下的磁场强度测量和校准，因此依据均匀场区域的结构和空间尺寸设计此温度控制装置，实现霍尔探头的温度调节。
实用新型内容
为实现超导磁体磁极间隙均匀场区域在不同温度条件下的磁场强度测量，需要将霍尔探头置于均匀场区域并对霍尔探头进行温度控制，本实用新型提供一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，此温度控制装置满足了超导磁体磁极间隙的空间限制，同时实现了用于磁场测量霍尔探头的温度控制。
本实用新型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温度控制装置，包括探头工装、霍尔探头、散热铜片、半导体制冷片、NMR探头、陶瓷纤维隔热片；所述探头工装包括探头支撑及定位底座，探头工装由束流探针孔插入放置于超导磁体磁极间隙中心位置；所述霍尔探头水平贴在半导体制冷片的热面；所述散热铜片上侧与半导体制冷片冷面贴装，下侧与陶瓷纤维隔热片贴装；散热铜片和陶瓷纤维隔热片固定于探头支撑前段上表面；陶瓷纤维隔热片放置于NMR探头上，NMR探头嵌入到探头支撑前段上部与定位底座前段的凹槽内，并固定于探头工装上。
所述探头支撑前段下部为台阶口设置，探头支撑后段的上部向内陷设置形成定位底座；其中，探头支撑前段上部与定位底座的前段设有凹槽。
所述散热铜片厚度为1mm，其长度和宽度大于半导体制冷片。
所述散热铜片和陶瓷纤维隔热片由两侧紧固螺钉固定于探头支撑前段上表面；所述NMR探头由两侧紧固螺钉固定于探头工装上。
所述半导体制冷片实现温度控制为：在20℃、26℃、32℃三个温度档的切换，所测均匀场位于回旋加速器超导磁体磁极间隙；该间隙高度为20mm,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。
所述探头工装放进加速器校准铁中心处的均匀场内，保证Y轴与磁场方向平行。
本实用新型的有益效果：本实用新型结合超导磁体结构进行工装设计，采用半导体制冷片和散热铜片、陶瓷纤维隔热片配合工装，完成本温度控制装置设计；本装置在设计上满足超导磁体磁极间隙均匀场空间的限制，同时完成了检测探头的温度控制，实现了在不同温度条件下进行磁场强度测量的目的。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置局部图；
图2为本实用新型一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置图；
具体实施方式
为了更加清楚表述本实用新型的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，如图1-2所示，该装置包括探头工装1、霍尔探头2、散热铜片3、半导体制冷片4、NMR探头5、陶瓷纤维隔热片6；
所述探头工装1包括探头支撑7及定位底座8，探头工装1由束流探针孔插入放置于超导磁体磁极间隙中心位置；参见图1，探头支撑7前段下部为台阶口设置，探头支撑7后段的上部向内陷设置形成定位底座8；其中，探头支撑7前段上部与定位底座8的前段设有凹槽；
所述霍尔探头2水平贴在半导体制冷片4的热面；
所述散热铜片3厚度为1mm，其长度和宽度大于半导体制冷片4；
所述散热铜片3上侧与半导体制冷片4冷面贴装，下侧与陶瓷纤维隔热片6贴装；散热铜片3和陶瓷纤维隔热片6由两侧紧固螺钉固定于探头支撑7前段上表面；
陶瓷纤维隔热片6放置于NMR探头5上，NMR探头5嵌入到探头支撑7前段上部与定位底座8前段的凹槽内，由两侧紧固螺钉固定于探头工装1上。
此装置用于磁场强度测量所用霍尔探头的温度控制，半导体制冷片4实现温度控制(20℃、26℃、32℃三个温度档的切换)，所测均匀场位于回旋加速器超导磁体磁极间隙。间隙高度为20mm,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，布置此校准的探头工装1，霍尔探头2和NMR探头5安装在探头工装1上，霍尔探头2放置于探头支撑7上的凹槽内部并通过压块压装探头支撑7平面，使其与探头工装1轴线的垂直度公差小于+/-0.05mm，可满足霍尔探头2与均匀场的磁场方向平行。
将组装完成的探头工装1放进加速器校准铁中心处的均匀场内，保证Y轴与磁场方向平行。完成设备和线缆连接，利用串口调试工具验证设备通信功能是否正常。通过调节半导体制冷片4的通电电源的电流，控制霍尔探头2温度为20℃。根据之前的半导体片通电加热霍尔探头实验，可以获得通电电流和霍尔探头温度之间的关系，连接NMR探头和核磁共振仪，在2-3.2T范围内按照1000Gs步长要求来确定校准点，调节校准磁场强度设定值。当磁场强度设定值在3.2-5T范围内时，连接NMR探头和核磁共振仪设备，按照1000Gs步长继续完成校准测试。在每个校准点磁场强度测量值稳定后，即核磁共振仪设备显示值变化范围在1Gs以内，通过温度控制器(半导体制冷片)设定霍尔探头温度为26℃、32℃，重复20℃测试步骤。
半导体制冷片4的目的是控制霍尔探头的温度，半导体制冷片接通开关电源，通过霍尔探头自身温度反馈，调节通电方向和电流大小，实现探头温度控制。
在回旋加速器中，超导磁体磁极间隙极小，在工装和探头占据大部分高度空间的情况下，采用此种温度控制装置，既可保证探头处于磁极间隙均匀场空间中，又可实现探头温度的快速调节。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型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实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，包括探头工装(1)、霍尔探头(2)、散热铜片(3)、半导体制冷片(4)、NMR探头(5)、陶瓷纤维隔热片(6)；
所述探头工装(1)包括探头支撑(7)及定位底座(8)，探头工装(1)由束流探针孔插入放置于超导磁体磁极间隙中心位置；
所述霍尔探头(2)水平贴在半导体制冷片(4)的热面；
所述散热铜片(3)上侧与半导体制冷片(4)冷面贴装，下侧与陶瓷纤维隔热片(6)贴装；散热铜片(3)和陶瓷纤维隔热片(6)固定于探头支撑(7)前段上表面；
陶瓷纤维隔热片(6)放置于NMR探头(5)上，NMR探头(5)嵌入到探头支撑(7)前段上部与定位底座(8)前段的凹槽内，并固定于探头工装(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，所述探头支撑(7)前段下部为台阶口设置，探头支撑(7)后段的上部向内陷设置形成定位底座(8)；其中，探头支撑(7)前段上部与定位底座(8)的前段设有凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，所述散热铜片(3)厚度为1mm，其长度和宽度大于半导体制冷片(4)。
4.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，所述散热铜片(3)和陶瓷纤维隔热片(6)由两侧紧固螺钉固定于探头支撑(7)前段上表面；所述NMR探头(5)由两侧紧固螺钉固定于探头工装(1)上。
5.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，所述半导体制冷片(4)实现温度控制为：在20℃、26℃、32℃三个温度档的切换，所测均匀场位于回旋加速器超导磁体磁极间隙；该间隙高度为20mm,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。
6.根据权利要求1所述的一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置，其特征在于，所述探头工装(1)放进加速器校准铁中心处的均匀场内，保证Y轴与磁场方向平行。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108549043A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-09-18 | 合肥中科离子医学技术装备有限公司 | 一种回旋加速器磁测霍尔探头温度控制装置 |
| CN114660513A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-06-24 | 北京航空航天大学 | 一种大功率磁等离子体推力器的磁场特性测量装置 |
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| CN114660513A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-06-24 | 北京航空航天大学 | 一种大功率磁等离子体推力器的磁场特性测量装置 |
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