激光跟踪仪在磁轴测量中的应用

　　1 引 言

　　聚焦传输能量低于 50MeV 千安量级的强流电子束一般采用螺线管线圈，因此，螺线管线圈成为构建直线感应加速器束流传输线的基石，建造高性能、宽动态适应范围传输线着眼于单元关键部件，就是要求螺线管聚焦线圈的研制在性能上有一个较大的提高。不仅如此，与之配套的磁轴检测技术也需要相应提升。

　　目前，我们在螺线管聚焦线圈研制项目上进行了全方位深入细致的探索研究，发展了一些列新设计、新工艺、新技术，如高性能聚焦线圈设计技术和绕制工艺、磁轴测量技术、准直技术等，对这些新设计、新技术、新工艺综合运用到螺线管聚焦线圈的生产，为高性能束流传输线的研制奠定了基础。对于其中的准直技术，我们提出了激光跟踪仪准直方法，将准直精度提高了一大步。

　　2 螺线管聚焦线圈简介

　　螺线管线圈的基本结构如图 1 所示，前挡板、后挡板和带齿内筒组成骨架，带齿内筒的凹槽内缠绕带状的磁性材料(如金属玻璃带或软磁带等)作为匀场环，在带齿内筒内表面正交安装由柔性版刻蚀而成的一对校正线圈，在前后挡板之间的绕线区内绕制表面绝缘的导线就构成了一个螺线管线圈。

　　螺线管线圈作为构建强流直线感应加速器束流传输线的基石，其磁轴相对于其几何轴的倾斜作为表征螺线管线圈性能最关键的技术指标，一直是相关领域研究人员的重点关注对象，因此磁轴倾[1]测量技术就成为一项需要突破的关键技术。

　　3 磁轴测量技术

　　3.1 检测平台

　　螺线管线圈的磁轴检测仍采用脉冲悬丝法[1]。检测平台如图 2 所示，将一根 准0.1mm 的铍铜合金丝绷紧，置于聚焦线圈轴线上，合金丝的一端固定，另一端经滑轮悬挂重物，悬丝上通以脉冲电流。支撑悬丝的两个端点及线圈的均是气垫支撑的三维高精度可调节平台。

　　问题的关键在于如何将悬丝调到线圈的几何轴上。此前普遍采用的方法是机械准直方法，用对中筒、套筒和规块逐步逼近，将铍铜合金细丝调节到线圈的几何轴上。

　　以加速腔聚焦线圈为例，这三套对中部件配合尺寸分别是 准158mm、准148mm 和 准60mm，线圈长度441mm，两端圆孔的同轴度为 0.05mm，轴孔配合精度为 H8/f7，由此造成对中的最大不确定度：Tilt 为 0.63mrad、offset为 0.31mm，显然不能满足测试要求，而且每种规格的线圈需要加工配套尺寸的对中筒和套筒予以配合，工作效率低下。

　　针对这种情况，我们提出了采用激光跟踪仪的全新准直方案[2]，并配套设计加工了精密调节支架。