DE102015118017B4

DE102015118017B4 - Drehmodul für eine Beschleunigeranlage

Info

Publication number: DE102015118017B4
Application number: DE102015118017.0A
Authority: DE
Inventors: Chen Xiao; Michael Maier
Original assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Current assignee: GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: DE102015118017A1; WO2017067735A1; CN108605407B; CN108605407A; EP3366090A1; US20180317310A1; US11057982B2

Abstract

Es wird ein neuartiges Drehmodul für eine Messvorrichtung einer Beschleunigeranlage vorgestellt. Das Drehmodul umfasst ein erstes Radiallager mit einer ersten Lagerseite, welche mit einem beschleunigerseitigen Flanschanschluss paarbar ausgestaltet ist, sowie mit einer zweiten Lagerseite zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung an dem ersten Radiallager, so dass die Messvorrichtung über das erste Radiallager mit der Beschleunigeranlage verbunden ist, wobei das Drehmodul ferner einen Antrieb zum Steuern einer Drehbewegung der Messvorrichtung um eine Drehachse aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Drehmodul für eine Beschleunigeranlage, eine drehbare Schlitz-Gitter-Emittanz-Messanlage sowie ein Verfahren zum Bestimmen der Emittanz eines Teilchenstrahls.
Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung
In einer Beschleunigeranlage wird ein Teilchenstrahl bzw. Partikelstrahl typischerweise aus einer Strahlquelle geformt, auf eine Extraktionsenergie beschleunigt und zu einem Target geführt.
Die Emittanz ist ein wichtiger Gütefaktor insbesondere für solche Partikelstrahlen. Die Emittanz ist definiert als der durch die Teilchenverteilung im Strahlrohr besetzte Phasenraum, und sie ist geeignet, die Strahlqualität zu quantifizieren und den Strahl der jeweils folgenden Strahloptik anzupassen.
Für Hadronen oberhalb einer gewissen kinetischen Energie kann die Messung des Phasenraumes Schwierigkeiten bereiten oder dies ist einer Messung bislang ggf. gar nicht zugänglich. Eine Messung dieser gerade für die Auslegung von Teilchenbeschleunigern relevanten Größe der Emittanz ist gegebenenfalls nur insoweit zugänglich, dass Projektionen dieses Phasenraumes mit zwei getrennten Messungen, beispielsweise in horizontaler x-x'-Ebene und vertikaler y-y'-Ebene, gemessen werden können. Sofern keine Korrelationen zwischen den Ebenen auftreten, bzw. diese so gering sind, dass eine Abhängigkeit zwischen den Ebenen vernachlässigt werden kann, kann mit einer solchen Messung ein ausreichendes Ergebnis erzielt werden. Neuere Anforderungen, die eine höhere Güte des Teilchenstrahls fordern, sowie neuere Erkenntnisse beispielsweise über die Abhängigkeit von Einflüssen nichtlinearer Felder z. B. von Dipolrandfeldern, Magnetspulen oder schief eingesetzten Magneten, oder auch durch Strahlverluste in einem Strahlrohr, lassen allerdings erkennen, dass eine solche Unabhängigkeit zwischen den Messebenen nicht immer vorliegt.
Beispielsweise zeigt die Offenlegungsschrift DE 199 00 346 A1 eine Präzisions-Probendrehvorrichtung an einem Diffraktometer für Röntgen- oder Synchrotronstreuversuche. Die Gebrauchsmusterschrift DE 72 11 383 U1 zeigt einen Strahlabtaster zur Bestimmung der Lage, Intensität und des Profils von Teilchenbündeln.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 004 858 U1 zeigt ein Drehmodul mit einer Getriebeeinheit, die ein längliches rohrförmiges Mittelstück aufweist.
Vor diesem Hintergrund hat die Anmelderin ein Drehmodul entwickelt, welches ermöglicht, eine Messstation bzw. Messvorrichtung drehbar an dem Beschleuniger anzubringen oder in den Beschleuniger einzusetzen. Das Drehmodul stellt eine variable Einbaulänge bereit, in welcher die Messvorrichtung einsetzbar ist, so dass verschiedene Messvorrichtungen einsetzbar sind.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist, eine Messvorrichtung bereitzustellen, welche vermag, den vollständigen Phasenraum eines Teilchenstrahls messbar zu machen, wobei auch Abhängigkeiten zwischen den Ebenen messbar sind.
Weitere Aufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bzw. den besonderen Vorteilen die mit bestimmten Ausführungsformen erzielt werden.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Drehmodul für eine Messvorrichtung einer Beschleunigeranlage umfasst ein erstes Radiallager mit einer ersten Lagerseite, welche mit einem beschleunigerseitigen Flanschanschluss paarbar ausgestaltet ist. Das erste Radiallager kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass es auf einer standardisierten Trägeraufnahme eines Bauteilträgers für Beschleunigeranlagen montierbar ist. Solche Bauteilträger werden universell an einer jeweiligen Beschleunigeranlage eingesetzt. Bevorzugt ist das erste Radiallager als radiales Wälzlager ausgeführt, wobei Wälzkörper zwischen einer Lagerführung des Radiallagers und einem Lagerstück der Messvorrichtung angeordnet sind.
Zur Erhöhung der Dichtigkeit des Radiallagers, insbesondere im Falle der Ausführung als radiales Wälzlager, welches möglichst vakuumdicht auszuführen ist, kann ein den Umfang des Radiallagers dichtendes Radialdichtmittel eingesetzt sein, beispielsweise eine Dichtlippe aus geeignetem Material. Es hat sich als praktisch erwiesen, zusätzlich oder alternativ ein Gateventil im Radiallager zu integrieren, welches während der Drehbewegung den vakuumierten übrigen Teil des Beschleunigers von dem Radiallager abtrennt und somit auf den übrigen Beschleuniger übergreifende Druckanstiege verhindert. Bei Erreichen der Endposition, beispielsweise einer Messposition, wird das Gateventil geöffnet. Das Wälzlager bzw. das Radialdichtmittel ist so ausgeführt, dass es bei ruhender Messvorrichtung eine bessere Dichtwirkung erzielt und Druckanstiege somit auf ein Mindestmaß begrenzt werden können.
Das erste Radiallager weist ferner eine zweite Lagerseite zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung an dem ersten Radiallager auf. Beispielsweise kann die Messvorrichtung mit dem Lagerstück in das Radiallager eingreifen, wobei das Lagerstück der Messvorrichtung das Gegenlager bildet und mit dem Radiallager gemeinsam die Funktion des Radiallagers erfüllt und eine drehbare Anordnung der Messvorrichtung gewährleisten. Bevorzugt oder alternativ ist das Lagerstück trennbar von der Messvorrichtung ausgestaltet, so dass das Lagerstück in dem Radiallager verbleiben kann und die Messvorrichtung beispielsweise an einem Lagerstückflansch des Lagerstücks befestigbar ist. Dies vereinfacht Montage, Demontage bzw. einen Austausch der Messvorrichtung.
Die Messvorrichtung ist somit über das erste Radiallager mit der Beschleunigeranlage verbunden. Typischerweise umfasst die Beschleunigeranlage ein Strahlrohr, in welchem ein Teilchenstrahl geführt wird. Der Lagerflansch des ersten Radiallagers ist in diesem Fall mit dem Strahlrohr verbunden. In dem Strahlrohr wird insbesondere der Teilchenstrahl geführt, so dass der Teilchenstrahl durch die Beschleunigeranlage, das erste Radiallager und durch die Messvorrichtung entlang einer Strahlachse geführt wird. Mit anderen Worten tritt der Partikelstrahl durch die Messvorrichtung hindurch.
In dem bevorzugten Fall, dass die Messvorrichtung eine Strahlmessvorrichtung ist, die insbesondere Eigenschaften des Partikelstrahls der Beschleunigeranlage misst, kann die Strahlmessvorrichtung die Strahleigenschaften unmittelbar an dem durch die Messvorrichtung hindurchtretenden Teilchenstrahl messen.
Das Drehmodul umfasst ferner einen Antrieb zum Steuern einer Drehbewegung der Messvorrichtung um eine Drehachse. Beispielsweise kann der Antrieb unmittelbar oder über eine Triebverbindung auf das Lagerstück eine Drehbewegung beaufschlagen.
Das Drehmodul kann ferner ein zweites vakuumdichtes Radiallager mit einer ersten Lagerseite zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung an dem Radiallager umfassen. Das zweite Radiallager ist gegenüberliegend dem ersten Radiallager an der Messvorrichtung angeordnet. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Radiallager angeordnet.
Das Drehmodul kann ferner einen Drehwinkelmesser zum Feststellen eines Drehwinkels der Messvorrichtung umfassen, wobei der Drehwinkelmesser insbesondere direkt oder über eine Triebverbindung mit dem Antrieb verbunden sein kann. Der Drehwinkelmesser ist insbesondere dazu hergerichtet, den Drehwinkel der Messvorrichtung bezüglich einer Neutralstellung zu messen. Die Neutralstellung kann beispielsweise eine Ebene sein, die parallel zur Erdoberfläche verläuft. Die Neutralstellung kann z. B. auch die Ebene der horizontalen oder der vertikalen Partikelschwingung sein.
Das Drehmodul kann ferner einen Endanschlag mit zumindest einem Endlagenschalter zum Begrenzen des für die Messvorrichtung zur Verfügung stehenden Drehwinkels aufweisen. Der Endanschlag kann rein elektrisch bzw. elektronisch ausgeführt sein, so dass die Drehbewegung bei Erreichen eines bestimmten Drehwinkels gestoppt wird. Der Endanschlag kann auch einen mechanischen Anschlag aufweisen, die einen maximalen Drehwinkel für die Messvorrichtung definiert. Bevorzugt werden zwei Endanschläge eingesetzt, so dass ausgehend von der Neutralstellung der Messvorrichtung eine Drehung der Messvorrichtung in zwei Richtungen, z. B. eine positive und eine negative Richtung bzw. in Strahlrichtung rechtsdrehend oder linksdrehend, ermöglicht ist.
Der Antrieb kann einen Schrittmotor umfassen, der eine hochpräzise Einstellung der Messvorrichtung und beispielsweise eine digitale Ansteuerung ermöglicht. Darüber hinaus kann somit hierbei auf erprobte, kommerziell erhältliche Motortechnik zugegriffen werden und ein zuverlässiger, dauerhafter Betrieb gewährleistet werden.
Der Antrieb kann die Drehbewegung beispielsweise mittels Riementrieb auf die Messvorrichtung übertragen. Hierfür weist der Antrieb ggf. eine Treibscheibe auf, die Messvorrichtung einen geeigneten Mitnehmer z. B. als Riemenscheibe, so dass mittels des gespannten Riemens die Kraftübertragung zwischen Antrieb und Messvorrichtung stattfindet. Der Riementrieb ist besonders kostengünstig. Auch eine Zahnradverbindung ist realisierbar, welche besonders langlebig gestaltet werden kann und wodurch ein möglicher transmissionsbedingter Drehwinkelfehler weiter verringert werden kann, so dass ggf. auf den Einsatz eines Drehwinkelmessers verzichtet werden kann.
Das Drehmodul umfasst bevorzugt eine Bremsvorrichtung zum Verlangsamen oder Stoppen der Drehbewegung der Messvorrichtung. In einer einfachen Ausführung kann die Bremsvorrichtung in Art einer Scheibenbremse ausgeführt sein, wie sie beispielsweise im Kraftfahrzeugbau bekannt ist. Hierfür kann an der Messvorrichtung eine entsprechende umlaufende oder teilumlaufende Scheibe angeordnet sein. An dem Drehmodul können dann Bremsmittel, beispielsweise einfache Bremsklötze, angeordnet sein. Die Bremsvorrichtung kann auch zum Arretieren der Messvorrichtung in einer Messposition herangezogen werden, so dass eine ausreichend schwingungsfreie Anordnung der Messvorrichtung und somit eine Verringerung von Messfehlern erreicht werden kann.
Im Wesentlichen zentral durch das Drehmodul sowie die Messvorrichtung führt insbesondere die Strahlachse, entlang welcher der Teilchenstrahl verläuft. Insbesondere ist die Drehachse des Drehmoduls identisch zur Strahlachse.
Der Teilchenstrahl der Beschleunigeranlage ist insbesondere ein solcher Partikelstrahl, der beispielsweise Hadronen umfasst und ein Hadronenstrahl ist, oder Ionen (geladene Hadronen) umfasst und ein Ionenpartikelstrahl ist. Ganz allgemein kann eine Messung an einem Photonenstrahl, an einem Elektronenstrahl (Leptonenstrahl) oder an einem Hadronenstrahl von Interesse sein, wobei der Einsatz im Bereich von Hadronenstrahlen besonders bevorzugt ist.
Die Beschleunigeranlage umfasst bevorzugt einen linearen Teilchenbeschleuniger und/oder eine Strahltransportstrecke. Die Beschleunigeranlage kann ferner auch ein Synchrotron oder Zyklotron zur Beschleunigung oder weiteren Beschleunigung der Partikel des Partikelstrahls umfassen. Weiter bevorzugt umfasst die Beschleunigeranlage einen Ionen-Linearbeschleuniger und/oder ein Ionensynchrotron. Eine solche Beschleunigeranlage kann hergerichtet sein, ein wie vorstehend beschriebenes Drehmodul zu umfassen.
Im Rahmen der Erfindung wird auch eine drehbare Schlitz-Gitter-Emittanzmessanlage vorgestellt, welche ein wie vorstehend beschriebenes Drehmodul sowie die vorstehend beschriebene Strahlmessvorrichtung umfasst zum Messen der vollständigen, vierdimensionalen Emittanz, d. h. insbesondere auch der Kopplungsemittanzen bzw. der Kopplungsanteile, die in Korrelationen zwischen den Schwingungsebenen des Teilchenstrahls begründet sind.
Die Messung der jeweils eindimensionalen Strahlemittanz mittels einer Schlitz-Gitter-Anordnung ist prinzipiell bekannt. Die Kopplungsemittanzen sind von besonderem Interesse bei Beschleunigeranlagen, die eine Strahlenergie von über 100 keV/u (Kiloelektronenvolt pro Nukleon), bevorzugt 150 keV/u, ferner bevorzugt 200 keV/u bereitstellen. Der Energiebereich unterhalb einer Strahlenergie von etwa 100 keV/u (150 keV/u; 200 keV/u) ist hingegen auch mit anderen Messverfahren wie beispielsweise der „Pepperpot”-Messung zugänglich, um Rückschlüsse auf die vierdimensionale Verteilung der Strahlemittanz führen zu können.
Die erfindungsgemäße Emittanzmessvorrichtung ist im Wesentlichen sogar universell einsetzbar, da typischerweise unabhängig von Energie und Massenzahl eine Ladung pro Zeit pro Gitterdraht gemessen wird. Im Unterschied hierzu arbeitet beispielsweise Pepperpot mit optischer Diagnose und kann daher abhängig beispielsweise von der Intensität, der Massenzahl und der Strahlenergie sein.
Mit anderen Worten kann mit der erfindungsgemäßen Emittanzmessvorrichtung in praktisch jedem Energiebereich sowie insbesondere unabhängig von der Teilchenmasse bzw. der Strahlintensität eine Messung erfolgen. Interessante Messbereiche für die Anmelderin, in denen in vorteilhafter Weise eine Messung mit der erfindungsgemäßen Emittanzmessvorrichtung erfolgen kann, sind beispielsweise die Energiestufen der UNILAC-Beschleunigerstruktur, d. h. insbesondere oberhalb einer Energie von 300 keV/u bzw. oberhalb der Energien, die von den Alvarez-Kavitäten bereitgestellt werden (3,2 MeV/u, 4,9 MeV/u, 8,6 MeV/u, 11,4 MeV/u). Insbesondere ist mit dem erfindungsgemäßen Messsystem auch beispielsweise eine Messung im nach dem Schwerionensynchrotron SIS-18 bereitgestellten Energiebereich möglich, aber auch im Energiebereich, der beispielsweise von dem zukünftigen SIS-100 bereitgestellt werden soll.
Für die Bestimmung der vierdimensionalen RMS-Emittanz (RMS = Root Mean Square) eines Teilchenstrahls ist Kenntnis der vierdimensionalen Strahlmatrix C erforderlich:
wobei

x: die horizontalen Koordinaten,
y: die vertikalen Koordinaten,
x': die Teilchenbewegung (phase) in x-Richtung und
y': die Teilchenbewegung (phase) in y-Richtung darstellen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung entsprechen die Momente der Strahlmatrix C den Größen, welche mit der erfindungsgemäßen drehbaren Schlitz-Gitter-Emittanzmessanlage gemessen werden können.
Ein in der Strahlmatrix C außerhalb der Hauptdiagonalelemente liegendes Matrixelement mit einem Wert verschieden von Null zeigt das Vorhandensein eines Kopplungsterms an.
Die RMS-Emittanzen ε_x und ε_y können bei ungekoppelten Ionenstrahlen anhand der Hauptdiagonalelemente der Matrix C wie folgt berechnet werden:
wobei μ entweder x oder y substituiert.
Die vierdimensionale RMS-Strahlemittanz kann ferner wie folgt berechnet werden: s_4d = ε₁ε₂ = √det(C)
Mit ε₁ bzw. ε₂ als Eigen-Emittanzen des Strahls, die bestimmte, dem Fachmann bekannte Bedingungen erfüllen.
Zur Vereinfachung weiterer Rechnungen wird der Kopplungsparameter t eingeführt, der die Kopplung zwischen den Ebenen quantifiziert:
Für t = 0 liegt keine Kopplung zwischen den Ebenen vor, die projektierten RMS-Emittanzen sind in diesem Fall identisch zu den Eigen-Emittanzen.
Es ist weiterhin eine für den Anlagenbauer oder Anlagenbetreiber einer Beschleunigeranlage von Vorteil, zu wissen, wie die Emittanz an einer bestimmten Stelle de Beschleunigers ist. Jedoch kann die Emittanz nur an dem Ort gemessen werden, an welchem die Messvorrichtung auch tatsächlich eingebaut ist. Beispielsweise kann aber zwischen dem Ort i, an welchem die Strahlemittanz festgestellt werden soll und dem Ort f, an dem sie mittels der Messvorrichtung messbar ist, eine weitere Beschleunigervorrichtung liegen, wie beispielsweise ein Quadrupolmagnet mit bekanntem Strahltransport innerhalb des Quadrupolmagnets. Die Strahlmatrix Cf am Ort f ist mit der Strahlmatrix C_i am Ort i verknüpft über
Sofern eine der Sub-Matrizen M_xy oder M_yx einen Wert verschieden von Null annimmt, liegt eine Kopplung der Emittanzebenen vor, die zwischen den Punkten i und f eingeführt wird.
Der Einsatz des Drehmoduls mit Strahlmessvorrichtung bietet daher ferner auch ein Verfahren zur Bestimmung der Kopplungsemittanz bzw. der 4d-Emittanz einer Beschleunigeranlage, insbesondere an einem bestimmten Ort f der Beschleunigeranlage oder entlang einer Wegstrecke des Beschleunigers zwischen den Orten i und f und/oder für Energien größer als 100 keV/u.
Das Verfahren zur Bestimmung der 4d-Kopplungsemittanz einer Beschleunigeranlage kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Zunächst erfolgt das Messen der Emittanz eines Teilchenstrahls mit der Strahlmessvorrichtung in einer ersten Messposition der Strahlmessvorrichtung hinsichtlich einer ersten Strahlebene.
Danach erfolgt das Drehen der Strahlmessvorrichtung in eine zweite Messposition. Die zweite Messposition steht insbesondere senkrecht auf die erste Messposition, weist also einen Winkel von 90° bezüglich der ersten Messposition auf. In der zweiten Messposition erfolgt ein erneutes Messen der Emittanz des Teilchenstrahls mit der Strahlmessvorrichtung hinsichtlich einer zweiten Strahlebene.
Es folgt das Drehen der Strahlmessvorrichtung in eine dritte Messposition, wobei die dritte Messposition einen anderen Winkel als 90° bezüglich der ersten Messposition aufweist bzw. wobei die dritte Messposition insbesondere in einem Winkel von 45° auf die erste oder zweite Messposition steht. In der dritten Messposition erfolgt ein drittes Messen der Emittanz hinsichtlich einer dritten Strahlebene.
In einer vierten Messposition, die insbesondere den gleichen Winkel wie die dritte Messposition aufweist, können verschiedene Beschleunigermagneteinstellungen verstellt werden und die Emittanz des Teilchenstrahls mit der Strahlmessvorrichtung schließlich ein viertes Mal gemessen werden hinsichtlich der dritten Strahlebene und/oder hinsichtlich der geänderten Beschleunigermagneteinstellungen. Beispielsweise kann vor der vierten Messposition das Magnetfeld eines in Strahlrichtung vor der Messeinrichtung liegendes Magnet-Dublett oder -Singlett verändert werden, um die geänderten Beschleunigermagneteinstellungen zu erzielen.
Die Messung in einem weiteren Winkel, d. h. zusätzlich zu 0° und 90°, erlaubt den Zugang zur Messung der Korrelationen zwischen der horizontalen und vertikalen Strahlebene. Wie durch die Erfinder herausgefunden werden konnte, ist das vorliegend genannte Verfahren mit nur vier Messungen besonders vorteilhaft, da hiermit mit der geringstmöglichen Anzahl Messungen und somit in der kürzesten Zeit eine ausreichende Messgenauigkeit erhalten werden kann. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, den vierdimensionalen Phasenraum mit mehreren Messungen, d. h. insbesondere unter verschiedenen Winkeln mit der Strahlmessvorrichtung zu erfassen. Beispielsweise kann der vierdimensionale Phasenraum in einem alternativen Messverfahren auch mit einer Anzahl von 6 Messungen oder mit einer Anzahl von 16 Messungen erfasst werden. Dies kann beispielsweise in jeweils zueinander gleichen Winkelabständen und teilweise geänderten Magneteinstellungen erfolgen. Schließlich gibt es mathematisch unendlich viele (mechanisch wegen der aktuell erzielbaren Winkelauflösung von ~0.1° weniger) Möglichkeiten, anhand von sich unterscheidenden Messungen ausreichend viele linear unabhängige Gleichungssysteme zu definieren, um die 10 Unbekannten der Strahlmatrix C zu bestimmen und somit die 16 Einträge der Strahlmatrix C zu erhalten. Nach derzeitigem Kenntnisstand stellt das zuvor beschriebene Verfahren mit 4 Messungen jedoch das Optimum dar, um mit einer möglichst geringen Anzahl Messungen und somit möglichst schnell die Strahlemittanz zu erhalten.
Im Übrigen kann mit dem Drehmodul mit Strahlmesseinrichtung auch eine herkömmliche Messung der Strahlemittanz in nur zwei Richtungen/Ebenen, also insbesondere 0° und 90°, durchgeführt werden. In vorteilhafter Weise lässt sich hierbei mit dem erfindungsgemäßen Drehmodul sogar eine separate Messeinrichtung für die zweite Richtung einsparen, da beide Messungen mit derselben Messeinrichtung durchgeführt werden können. Sofern die herkömmlich notwendigen zwei separaten Messeinrichtungen zueinander kalibriert werden mussten, kann sich ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Strahlmesseinrichtung dadurch ergeben, dass keine Kalibration der Messeinrichtungen zueinander durchgeführt werden muss, da dieselbe Messeinrichtung zweifach eingesetzt werden kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Drehmoduls mit einer Messvorrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform eines Drehmoduls,
3 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehmoduls,
4 eine Draufsicht auf ein Drehmodul mit Messvorrichtung in Art einer Schnittansicht,
5 eine Seitenansicht eines Drehmoduls,
6 eine Detailansicht einer Antriebsvorrichtung eines Drehmoduls,
7 eine weitere Detailansicht einer Antriebsvorrichtung eines Drehmoduls,
8 eine Detailansicht eines Radiallagers,
9 eine weitere Detailansicht eines Radiallagers,
10 eine Detailansicht einer Bremsvorrichtung,
11 eine weitere Detailansicht einer Bremsvorrichtung,
12 ein beispielhafter Aufbau eines Teilstücks einer Beschleunigeranlage mit Drehmodul,
13 ein Blockschaltbild einer Ansteuerung einer Messelektronik,
14 ein Blockschaltbild einer Ansteuerung eines Schrittmotors.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 bietet eine Gesamtansicht eines Aufbaus aus Messvorrichtung 100 und Drehmodul 20, wobei die Messvorrichtung 100 mittels zweier Radiallager 22, 22' des Drehmoduls 20 drehbar mit dem übrigen Teil der Beschleunigeranlage 1 (siehe z. B. 12) verbindbar ist. Ein Bauteilträger 2 ermöglicht wiederum die präzise Anordnung und Befestigung der Drehmodule 20 an einer Bezugsumgebung, typischerweise am Boden 5 mittels einer Bodenverschraubung 4. Die Gewichtskraft des Gesamtaufbaus aus Messvorrichtung 100 und der beiden Drehmodule 20, 20' kann somit in den Boden geleitet werden, so dass eine lastfreie Verbindung mit dem übrigen Teil der Beschleunigeranlage 1 hergestellt werden kann.
Das Radiallager 22 umfasst eine erste Lagerseite 24, die in dem gezeigten Fall mit Befestigungslöchern 26 ausgerüstet ist. An der ersten Lagerseite 24 des Radiallagers 22 ist ein weiteres Stück der Beschleunigeranlage 1, zum Beispiel ein Strahlrohr 6 (vgl. z. B. 12), anschließbar. Mit anderen Worten kann das Radiallager 22 vermittels in den Befestigungslöchern 26 eingebrachten Befestigungsmitteln (nicht dargestellt; z. B. Schrauben) mit dem übrigen Teil der Beschleunigeranlage 1 fest, d. h. insbesondere vakuumdicht, verbunden werden.
Das Radiallager 22 weist ferner eine zweite Lagerseite 25 auf zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung 100. Ein Lagerstück 102 der Messvorrichtung 100 greift in der gezeigten Ausführung der 1 in das Radiallager 22 ein. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung 100 drehbar in dem Radiallager 20 gelagert, so dass eine Drehbewegung der Messvorrichtung 100 gegenüber der ortsfest angeordneten Beschleunigeranlage 1 ermöglicht ist.
Die Messvorrichtung 100 ist beispielsweise hinsichtlich der Geometrie, der Messanordnung oder der Massenverteilung speziell konstruiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine solcherart spezielle Schlitz-Gitter-Emittanz-Messvorrichtung 100 eingesetzt. Das Messprinzip der Schlitz-Gitter-Emittanzmessung ist dabei prinzipiell bekannt und es wird häufig an Beschleunigeranlagen eingesetzt. Das Prinzip wird anhand 4 erläutert werden, die teilweise das Innere der Messvorrichtung 100 zeigt.
In dem Drehmodul 20 ist ferner ein Gateventil 28 vorhanden, mittels welchem der übrige Teil der Beschleunigeranlage 1 (vgl. z. B. 12) luftdicht trennbar ist. In vorteilhafter Weise kann das Gateventil 28 (oder können die Gateventile 28) so gesteuert werden, dass das Drehmodul 20 für die Zeitdauer einer Drehbewegung von dem übrigen Teil der Beschleunigeranlage 1 getrennt ist. Mit anderen Worten wird während der Drehung der Messvorrichtung 100 das Gateventil 28 geschlossen, so dass eine evtl. während der Drehung auftretende Verschlechterung der Dichtigkeit der Radiallager 22 nicht Ursache für einen Druckanstieg im übrigen Teil der Beschleunigeranlage 1 ist. Im Rahmen von Testmessungen mit einem Testaufbau wurde diesbezüglich festgestellt, dass das in dem Testaufbau eingesetzte Wälzlager 37 (vgl. z. B. 8 und 9) des Radiallagers 22 auch unter Verwendung eines Dichtelements 27, z. B. eines Simmerringes 27, während der Drehbewegung eine erhöhte Menge Außenluft in das Innere der Messvorrichtung 100 hindurchlässt und hierdurch unter Umständen das im Strahlbereich des Beschleunigers herrschende Vakuum gestört werden könnte. Insbesondere konnte jedoch auch herausgefunden werden, dass vakuumtauglicher Schmierstoff am Simmering die Dichtwirkung deutlich verbessern kann.
Das in 1 gezeigte Drehmodul 20 weist ferner eine Antriebsvorrichtung 30 auf zur Beschickung der Messvorrichtung 100 mit einer Drehbewegung. Die Antriebsvorrichtung 30 umfasst eine Antriebseinheit 32, in diesem Fall ein Linearschrittmotor 32. Die Antriebseinheit 32 treibt einen Riementrieb 34 an, der auf eine Riemenscheibe 36 wirkt. Mit anderen Worten wird mittels eines Keilriemens 34 das Drehmoment der Antriebseinheit 32 auf die Riemenscheibe 36 der Messvorrichtung 100 übertragen und die Messvorrichtung 100 somit in Drehung versetzt.
In der gezeigten Ausführungsform der 1 weist das Radiallager 22 die einzige Antriebsvorrichtung 30 auf, so dass das Radiallager 22' ohne Antriebsvorrichtung 30 auskommt. Je nach zu bewegender Last und Momentenverteilung ist jedoch auch die Anbringung einer weiteren Antriebsvorrichtung 30 an dem Radiallager 22' denkbar.
Das Drehmodul 20 weist ferner die Messvorrichtung 100 auf. Bei der Messvorrichtung 100 handelt es sich hier um eine Strahlmessvorrichtung 100, genauer um eine Schlitz-Gitter-Emittanz-Messvorrichtung. Ein zentrales Rohrstück 102 überspannt die Strecke von einer ersten Seite 104 der Messvorrichtung 100, die mit dem ersten Radiallager 22 verbunden ist, zu einer zweiten Seite 106 der Messvorrichtung 100, die mit dem zweiten Radiallager 22' verbunden ist. Die Länge der Messvorrichtung 100 kann von dem gewünschten Messverfahren abhängig sein, typischerweise ist aber eine möglichst kurze Gesamtlänge des Strahlwegs bevorzugt. Mit anderen Worten kann der Abstand zwischen dem ersten Radiallager 22 und dem zweiten Radiallager 22' auf die eingesetzte Messvorrichtung 100 angepasst werden.
Die Messvorrichtung 100 weist einen ersten Aktuator 110 auf, der einen entlang einer zu der Strahlachse 8 (vgl. z. B. 4) senkrechten Schlitzachse verschiebbar angeordneten Schlitz 115 (vgl. z. B. 4) bewegen kann. Der Aktuator 110 ist seitlich an dem zentralen Rohrstück 102 angeordnet und druckdicht mit diesem verbunden. Der Schlitz 115 kann in das zentrale Rohrstück 102 und in die Strahlachse 8 eingefahren werden.
Ferner ist ein zweiter Aktuator 120 seitlich an dem zentralen Rohrstück 102 angeordnet und druckdicht mit diesem verbunden. Der zweite Aktuator 120 bewegt ein entlang einer zu der Strahlachse 8 senkrechten Gitterachse verschiebbar angeordnetes Gitter 125 (vgl. z. B. 4), wobei das Gitter 125 in das zentrale Rohrstück 102 und in die Strahlachse 8 eingefahren werden kann.
Das Messprinzip ist das Folgende: wenn der Teilchenstrahl auf den Schlitz 115 trifft, wird ein schmaler Streifen des Teilchenstrahls hindurchgelassen, der übrige Teil des Teilchenstrahls wird in dem Schlitzträger 116 absorbiert. Nach Durchlaufen der zwischen dem Schlitz 115 und dem Gitter 125 liegenden Wegstrecke trifft der vormals schmale Streifen des Teilchenstrahls auf das Gitter 125. Anhand der Auswertung der auf die einzelnen Gitterdrähte durch die auftreffenden Teilchen induzierten Ladung kann ein ortsaufgelöstes Winkelprofil des schmalen Streifens des Teilchenstrahls gemessen werden. Diese Messung kann in einer horizontalen Strahlebene, in einer vertikalen Strahlebene sowie typischerweise in je einer Ebene durchgeführt werden, die in einem Winkel von –45° und +45° zu einer der beiden Strahlebenen liegt. Um Schlitz und Gitter in die entsprechende Ausrichtung zu bringen, wird die Messvorrichtung 100 mittels des Drehmoduls 20 gedreht. Wie von den Erfindern in Messverfahren festgestellt, kann mit lediglich den genannten drei Messausrichtungen der Messvorrichtung 100 die gesamte 4d-Strahlmatrix des Teilchenstrahls gemessen werden.
Die in 1 gezeigte Anordnung von Schlitz 115 und Gitter 125, also insbesondere die gegenüberliegende Anordnung am zentralen Rohrstück 102, bietet den Vorteil einer drehmomentfreien Lagerung des Drehmoduls 20. Mit anderen Worten könnten Schlitz und Gitter auch an derselben Seite des zentralen Rohrstücks 102 angeordnet sein, insbesondere sogar in einem gemeinsamen Gehäuse, wobei in diesem Fall in vorteilhafter Weise gegenüberliegend ein Massenausgleichgewicht anzubringen wäre (nicht dargestellt), um das durch das Gewicht erzeugte Drehmoment auf das Drehmodul 20 auszugleichen. Auch in dem Fall, dass der Aktuator 110 ein unterschiedliches Gewicht im Vergleich zu dem Aktuator 120 aufweist, kann ein Massenausgleichgewicht eingesetzt werden.
Ferner ist es denkbar, in einer Messvorrichtung 100 auch zusätzlich zu dem einen Schlitz 115 und dem einen Gitter 125 einen zweiten Schlitz 115' und ein zweites Gitter 125' anzuordnen, die alternativ oder wechselweise in die Strahlachse 8 gefahren werden können, so dass ohne Drehung der Messvorrichtung 100 durch das Drehmodul 20 bereits zwei Messausrichtungen gemessen werden können. Jedoch müsste bei einer solchen Anordnung eine vergrößerte Baulänge des Drehmoduls bedingt durch eine erhöhte Länge des zentralen Rohrstücks 102 berücksichtigt werden. Darüber hinaus wäre bei dieser Anordnung auch die doppelte Anzahl an Aktuatoren 110, 120 und übrigen Teile einzusetzen, was zu einer Kostenerhöhung führen würde. Das erfindungsgemäße Drehmodul bietet daher insgesamt auch eine deutliche Kostenreduktion, da nur ein Schlitz 115 und ein Gitter 125 für alle Messungen eingesetzt werden kann.
Zum Auslesen der Profilgittersignale aus den Gittern 125, 125' ist ein Ausleseverbinder 122 vorgesehen.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Drehmoduls 20. Der Antrieb des Radiallagers 22 wird von einer Antriebsvorrichtung 30 mit Antriebseinheit 32, Riementrieb 34 und Riemenscheibe 36 bereitgestellt (Detailansicht siehe 6). Die Messvorrichtung 100 ist eine für den drehbaren Einsatz konstruierte Schlitz-Gitter-Emittanz-Messvorrichtung.
Eine Signaleinrichtung 50 stellt in dem Beispiel der 2 ein Warnsignal bereit, welches im Falle einer bevorstehenden oder aktiven Drehung der Messvorrichtung 100 gegeben werden kann, beispielsweise optisch und/oder akustisch.
Das Drehmodul 20 weist einen Endanschlag 44 auf zum Begrenzen des für die Messvorrichtung 100 zur Verfügung stehenden Drehwinkels. Der Drehwinkel der Messvorrichtung 100 wird in diesem Beispiel anhand eines an dem Radiallager 22 angebrachten Lageanzeigers 42 angezeigt. Der Lageanzeiger 42 schlägt bei entsprechendem Drehwinkel der Messvorrichtung 100 an dem Endanschlag 44 an und bewirkt mechanisch die Beendigung der Drehbewegung der Messvorrichtung 100. Sofern auf dem Endanschlag 44 ein Lageschalter angeordnet ist, kann der Lageanzeiger 42 bei entsprechendem Drehwinkel der Messvorrichtung 100 den Lageschalter betätigen und hierdurch direkt elektrisch eine Beendigung der Drehbewegung erwirken ggf. noch bevor eine mechanische Belastung auf den Endanschlag 44 durch den Lageanzeiger 42 bewirkt wird.
3 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Drehmoduls 20 in einer Schnittansicht, wobei der Schnitt entlang der vertikalen Ebene geführt ist und durch die Strahlachse 8 (vgl. z. B. 4) führt. So ist in 3 beispielsweise das an der Messvorrichtung 100 angeordnete Lagerstück 108 dargestellt, welches in das Radiallager 22 eingreift. Das Lagerstück 108 ist in dem gezeigten Fall mit der Messvorrichtung 100 verschraubt.
Eine Bremsvorrichtung 60 ist in der mit 3 gezeigten Ausführungsform eingesetzt und mittels einer Bremsscheibe 62 und Bremsklötzen 64 realisiert. Mittels der Bremsvorrichtung 60 kann die Drehbewegung der Messvorrichtung 100 gestoppt werden. Die Messvorrichtung 100 kann mittels der Bremsvorrichtung 60 auch in einer Messposition gehalten werden und somit ein mögliches Lagerspiel oder Antriebsspiel oder allgemein Spiel verringert werden. Die Bremsvorrichtung kann auch dazu herangezogen werden, beispielsweise eine Drehung der Messvorrichtung 100 erst freizugeben, wenn ein Personenaufenthalt in der Umgebung der Messvorrichtung 100 ausgeschlossen werden kann.
In der Schnittansicht der 3 ist ferner ein Gitter 125 in eingefahrener Position dargestellt. Das Gitter 125 kann mittels des Aktuators 120 in die Strahlachse 8 gefahren werden, so dass der Teilchenstrahl auf das Gitter 125 auftrifft.
4 zeigt eine Draufsicht auf das Drehmodul 20, wobei in Art einer Schnittzeichnung auch die Strahlachse 8 sowie im Inneren angeordnete Bauteile des Drehmoduls 20 dargestellt sind. Das Lagerstück 108 greift in das Radiallager 22 ein; Das Lagerstück 108' greift in das Radiallager 22' ein. Neben dem Gitter 125 ist in der gezeigten Ausführungsform auch der Schlitzträger mit Schlitz 115 gezeigt. In der Messposition wären Schlitz 115 und Gitter 125 in die Strahlachse 8 mittels der Aktuatoren 110, 120 eingerückt.
5 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Drehmoduls 20. An einer ersten Lagerseite 24 wird der Teilchenstrahl entlang der Strahlachse 8 durch das Radiallager 22, das Lagerstück 108, die Messvorrichtung 110, das Lagerstück 108' sowie schließlich durch das Radiallager 22' geführt.
Die Antriebsvorrichtung 30 treibt mittels der Antriebseinheit 32, einer an der Antriebseinheit 32 angeordneten Treibscheibe 31 sowie einem über Treibscheibe 31 und Riemenscheibe 36 führenden Riementrieb 34 die Drehbewegung des Drehmoduls 20 an.
6 zeigt eine Detailansicht der Antriebsvorrichtung 30. Die Antriebseinheit 32, in diesem Fall ein Linearschrittmotor 32, treibt mittels der Treibscheibe 31 den Riementrieb 34 an, der wiederum die fest mit der Messvorrichtung 100 verbindbare Riemenscheibe 36 treibt. Ein Lageanzeiger 42 zeigt den Drehwinkel der Messvorrichtung 100 an und/oder ermöglicht die Erkennung einer Seitenendlage, beispielsweise sobald der Lageanzeiger 42 an einem der zwei gezeigten Endanschläge 44 anliegt.
7 zeigt eine weitere Detailansicht einer Antriebsvorrichtung 30. Von der Antriebseinheit 32 wird in diesem Fall über eine Triebscheibe 31' ein Winkelsensor 38 angetrieben, der eine recht genaue Aussage über den eingestellten Drehwinkel der Messvorrichtung 100 zu liefern vermag.
8 zeigt eine Detailansicht eines Radiallagers 22 mit Wälzlager 37. Die Wälzkörper 37a rollen im Falle einer Drehung entlang des Umfangkreises. Ein Dichtelement 27 erlaubt eine Senkung der in den inneren Beschleunigerbereich zugeführten Luftmengen. Das Dichtelement 27 umschließt das Lagerstück 108 so dicht wie möglich.
9 zeigt eine weitere Detailansicht eines Radiallagers 22 mit Wälzlager 37 bzw. Wälzkörper 37a, sowie der Abdichtung des Drehmoduls 20 durch das Dichtelement 27 im Endbereich des Lagerstücks 108. Das Lagerstück 108 ist in das Radiallager 22 eingeführt. Es weist in dieser Ausführungsform verschiedene äußere Durchmesser auf, mittels welcher beispielsweise eine verbesserte Führung des Wälzlagers 37 oder eine optimierte Passung des Dichtelements 27 erzielt werden kann.
10 zeigt eine mögliche Ausführung einer Bremsvorrichtung 60 mit einer Bremsscheibe 62, welche Scheibenlöcher 68 aufweist, so dass die Bremsscheibe 62 mittels eines in ein Scheibenloch 68 eingreifenden Scheibenbolzens 66 arretierbar bzw. feststellbar ist und eine mögliche Drehung der Messvorrichtung 100 unterbunden ist.
11 zeigt noch eine Ausführungsform einer Bremsvorrichtung 60 mit einer Bremsscheibe 62 sowie einem Bremsklotz 64 zum Aufbringen einer Bremskraft auf die Bremsscheibe 62.
12 zeigt schließlich eine Ansicht eines beispielhaften Teilstücks der Beschleunigeranlage 1. Ein Dipolmagnet 200 leitet den Partikelstrahl zunächst auf die Strahlachse 8. Mittels eines Skew-Triplets 202, welches ein um 45° gedrehtes Quadrupol-Triplet ist, können vor Durchlaufen der Messstellen zunächst Korrelationen in den Emittanzebenen erzeugt, bzw. falls schon vorher im Strahl vorhanden, eliminiert werden. In dem gezeigten Versuchsaufbau diente das Triplet im Wesentlichen zur Inbetriebnahme von ROSE, denn mutwillig herbeigeführte Korrelationen lassen sich rechnen und mit dem neuen Messsystem nun auch messen. Zur Strahlfokussierung, sowie zur Veränderung der Beschleunigereinstellung kann das Duplet 204 in der Bunkerwand verwendet werden.
Verschiedene Messstationen sind in 12 dargestellt. Beispielsweise sind in 12 bekannte, ortsfeste Schlitz-Gitter-Emittanz-Messanlagen dargestellt für eine Vergleichsmessung mit dem neu entwickelten System.
13 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ansteuerung der Messelektronik. Das UNILAC-Timing-Modul 72 gibt über das TIF einen Puls an den Event-Verteiler 74 aus. Die Messvorrichtung 100 empfängt den Puls und beginnt mit der Messung. Die Messvorrichtung 100 kann ferner mit einer Direktverbindung über einen Geräte-Bus mit dem UNILAC-Timing-Modul 72 ausgerüstet sein.
14 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ansteuerung des Schrittmotors 32 über das Kontrollsystem 80, welches beispielsweise ferngesteuert bedient werden kann. Die Schrittmotorsteuerung 33 nimmt die verfügbaren Daten beispielsweise des Winkelsensors 38 auf und steuert den Schrittmotor 32. Auch beispielsweise das Signal des Endanschlags 44 kann von der Schrittmotorsteuerung 33 verarbeitet werden, um eine Bewegung des Schrittmotors 32 zu stoppen.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Beschleunigeranlage
2: Bauteilträger
4: Bodenverschraubung
5: Boden
6: Strahlrohr
8: Strahlachse
20: Drehmodul
22: erstes Radiallager
22': zweites Radiallager
24: erste Lagerseite
25: zweite Lagerseite
26: Befestigungslöcher
27: Dichtelement
28: Gateventil
30: Antriebsvorrichtung
31: Treibscheibe
31': Treibscheibe
32: Antriebseinheit
33: Schrittmotorsteuerung
34: Riementrieb, Keilriemen
36: Riemenscheibe
37: Wälzlager
37a: Wälzkörper
38: Winkelsensor
42: Lageanzeiger
44: Endanschlag
50: Signaleinrichtung
60: Bremsvorrichtung
62: Bremsscheibe
64: Bremsklotz
66: Scheibenbolzen
68: Scheibenloch
72: UNILAC-Timing-Modul
74: Event-Verteiler
80: Kontrollsystem
100: Messvorrichtung
102: zentrales Rohrstück
104: erste Seite der Messvorrichtung
106: zweite Seite der Messvorrichtung
108: Lagerstück
108': Lagerstück
110: erster Aktuator
115: Schlitz
116: Schlitzträger
120: zweiter Aktuator
122: Ausleseverbinder der Gitter 125
125: Gitter
125': Gitter
200: Dipolmagnet
202: Skew-Triplet
204: Duplet

Claims

Drehmodul (20) für eine Messvorrichtung (100) einer Beschleunigeranlage (1), umfassend: – ein erstes Radiallager (22) mit einer ersten Lagerseite (24), welche mit einem beschleunigerseitigen Flanschanschluss paarbar ausgestaltet ist, sowie mit einer zweiten Lagerseite (25) zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung (100) an dem ersten Radiallager (22), so dass die Messvorrichtung (100) über das erste Radiallager (22) mit der Beschleunigeranlage (1) verbunden ist, – einen Antrieb (30) zum Steuern einer Drehbewegung der Messvorrichtung (100) um eine Drehachse.
Drehmodul (20) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Messvorrichtung (100) eine Strahlmessvorrichtung ist, die insbesondere Eigenschaften eines Strahls der Beschleunigeranlage (1) misst.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein zweites Radiallager (22') mit einer ersten Lagerseite (24) zur lagernden Aufnahme der Messvorrichtung (100) an dem zweiten Radiallager (22'), wobei das zweite Radiallager (22') gegenüberliegend dem ersten Radiallager (22) an der Messvorrichtung (100) angeordnet ist.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Drehwinkelmesser (38) zum Feststellen eines Drehwinkels der Messvorrichtung (100), wobei der Drehwinkelmesser (38) insbesondere direkt oder über eine Triebverbindung (31, 31') mit dem Antrieb (30) verbunden ist.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Endanschlag (44) mit zumindest einem Endlagenschalter zum Begrenzen des für die Messvorrichtung (100) zur Verfügung stehenden Drehwinkels.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschleunigeranlage (1) ein Strahlrohr (6) umfasst, in welchem ein Strahl geführt wird, und wobei die erste Lagerseite (24) des ersten Radiallagers (22), insbesondere ein Lagerflansch des ersten Radiallagers (22), mit dem Strahlrohr (6) verbunden ist.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (30) einen Schrittmotor (32) umfasst und/oder wobei der Antrieb (30) die Drehbewegung mittels Riementrieb (34) auf die Messvorrichtung (100) überträgt.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Bremsvorrichtung (60) zum Verlangsamen oder Stoppen der Drehbewegung der Messvorrichtung (100) und/oder zum Arretieren der Messvorrichtung (100) in einer Messposition.
Drehmodul (20) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der Strahl durch die Beschleunigeranlage (1), das erste Radiallager (22) und durch die Messvorrichtung (100) entlang einer Strahlachse (8) geführt wird, und wobei insbesondere die Drehachse identisch ist zur Strahlachse.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Strahl ein Teilchenstrahl ist, insbesondere ein Partikelstrahl und/oder wobei der Strahl Hadronen umfasst und ein Hadronenstrahl ist, insbesondere wobei der Strahl Ionen umfasst und ein Ionenpartikelstrahl ist.
Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschleunigeranlage (1) einen Teilchenbeschleuniger, insbesondere einen Ionen-Linearbeschleuniger und/oder eine Strahltransportstrecke, umfasst.
Beschleunigeranlage (1) umfassend ein Drehmodul (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Drehbare Schlitz-Gitter Emittanzmessanlage, umfassend ein Drehmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 sowie die Strahlmessvorrichtung (100) nach Anspruch 2, zum Messen der 4d-Strahlmatrix und damit der Kopplungsemittanzen des Strahls der Beschleunigeranlage (1).
Verfahren zur Bestimmung der 4d-Strahlmatrix einer Beschleunigeranlage (1) mit den Schritten: – Messen der Emittanz eines Teilchenstrahls mit einer Strahlmessvorrichtung (100) in einer ersten Messposition der Strahlmessvorrichtung (100) hinsichtlich einer ersten Strahlebene, – Drehen der Strahlmessvorrichtung (100) mittels eines Drehmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in eine zweite Messposition, wobei die zweite Messposition insbesondere senkrecht auf die erste Messposition steht, und erneutes Messen der Emittanz des Teilchenstrahls mit der Strahlmessvorrichtung (100) hinsichtlich einer zweiten Strahlebene, – Drehen der Strahlmessvorrichtung (100) mittels eines Drehmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in eine dritte Messposition, wobei die dritte Messposition insbesondere in einem Winkel von 45° auf die erste oder zweite Messposition steht, und drittmaliges Messen der Emittanz hinsichtlich einer dritten Strahlebene, – Verstellen der Beschleunigermagneteinstellungen (200, 202, 204) und viertmaliges Messen der Emittanz des Teilchenstrahls mit der Strahlmessvorrichtung hinsichtlich der dritten Strahlebene und/oder hinsichtlich der geänderten Beschleunigermagneteinstellungen (200, 202, 204).