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激光跟踪仪在粒子加速器安装、调整方面的应用
- 2020-12-18-

  激光跟踪仪在粒子加速器安装、调整方面的应用


  激光跟踪仪的典型用途是用来测量大型工件、标定和校准机床。但是高能粒子物理实验室是如何利用激光跟踪仪来进行超过10英里长的粒子加速器的精密调整的呢?


  Fermi美国实验室坐落在伊利诺伊州的巴达维亚,作为一个世界上的高能粒子物理实验室,Fermilab拥有一个占地6800英亩的实验基地,操作运行着世界上众多的先进粒子加速器,这里的粒子加速器总长度可达10英里。一年前这个实验室开始了粒子对撞实验,他们也是中微子研究的支持者与倡导者,在撞击石墨目标之前需要把大量的质子加速到更高的能量,从而产生次级粒子再衰变到中微子和其它短时存在的副产品,为了完成这些实验他们准备建立世界上高强度的中微子实验基地。


  带电的质子存在于真空管中,并被一个圆型轨道的强大磁场引导加速到更高的能量,按照他们的终设计这个加速器中要产生1.2MV功率的质子束用120GeV的能量去撞击石墨目标,产生高强度的中微子束。这个磁体的安装校准是优化运行中至关重要的一步。Fermilab正是利用了API美国自动精密工程公司生产的Radian激光跟踪仪完成整个安装过程中的测量、定位和日常保养中的定位、尺寸测量与检查,并利用激光跟踪仪加快了安装调整进程。


  Fermi lab很愿意使用API的Radian激光跟踪仪,是因为Radian激光跟踪仪中含有激光干涉技术,激光干涉仪是国际上长度计量的标准,可以溯源到美国标准与技术研究院(NIST),Fermilab同时需要NIST出据的质量鉴定,仪器的品质保证是值得信赖的。Radian激光跟踪仪除了用于加速器的安装定位以外,还可以用于基础设施的测量,通过在通道周围布置参考点,从而形成大比例尺寸的控制网络,在日常维护过程中也可以建立起一个全局调整与控制的概念,把整个布局连成一个整体。


  Radian激光跟踪仪还具有更紧凑的结构设计和更轻的重量。这对于现场的使用是很重要的。因为在很多情况下,通道附近只有很长很陡峭的楼梯井,设备必须靠人手拿到工作地点,仪器必须轻便、小巧才能很好的完成这一任务。


  为了提高测量效率,近Fermilab又采购了API的无线智能测头I-Probe和扫描头I-ScanII。用I-Probe实现隐藏点的测量,用I-ScanII实现十字接头部分的多数据短时间内的测量,这个附件允许使用者在通道内狭小的空间内进行测量,通常这些狭小的空间甚至是激光跟踪仪都无法安装的,只能利用体积更加小巧的智能测头来完成。


  现在Fermilab大部分的安装、效准工作都是由激光跟踪仪辅助完成的,I-Probe/I ScanII的采购,增强了他们的测量能力,并使得非接触测量成为了可能。目前激光跟踪仪已被世界各地的加速器安装基地广泛使用。