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使用激光跟踪器对准粒子加速器

激光跟踪器通常用于检查部件并校准并对齐机床,但是检查该高能粒子物理实验室如何在超过十万英里的粒子加速器的精确对准中使用它们。

发布日期:2017年10月9日

费米国家实验室是一个高能粒子物理实验室,拥有6800英亩的设施,运行着一些世界上最先进的粒子加速器。这些粒子加速器,总长度超过10英里,位于隧道25英尺或更多的地下和大量的质子加速到非常高的能量在他们达成目标产生二次石墨粒子,反过来,衰变为中微子和其他短暂的副产品。这些带电的质子驻留在真空管中,在环形路径上由强大的磁铁引导,同时通过无线电频率加速到更高的能量。(前视图)
费米国家实验室是一个高能粒子物理实验室,拥有6800英亩的设施,运行着一些世界上最先进的粒子加速器。这些粒子加速器,总长度超过10英里,位于隧道25英尺或更多的地下和大量的质子加速到非常高的能量在他们达成目标产生二次石墨粒子,反过来,衰变为中微子和其他短暂的副产品。这些带电的质子驻留在真空管中,在环形路径上由强大的磁铁引导,同时通过无线电频率加速到更高的能量。(第二种观点)
图1.在最终设计中,加速器将以120 GEV的能量提供1.2兆瓦的质子射线功率,以120 gef的能量为石墨射灯,从地球到位于桑福德地下的液体氩检测器中创造了最高强度的中微子束。铅,SD的研究设施。磁铁的对准对于设施的最佳操作至关重要。
图2。费米实验室在安装和日常维护期间使用API提供的弧度激光跟踪器来定位或检查主注入器隧道中磁铁的尺寸完整性。维护周期可长达三个月,并需要使用激光跟踪器,以促进快速对准过程。
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研究在费米国家实验室(Fermilab; Batavia,IL)试图回答基本物理问题,例如宇宙如何开始,暗物质和暗能量是什么,中微子的质量等级是什么,以及超出目前已知的标准模型的其他未被发现的粒子?作为首屈一指的高能量粒子物理实验室,Fermilab在6,800英亩的设施上运营了一些世界上最先进的粒子加速器。这些粒子促进剂,总长度超过10英里,驻留在隧道25英尺或更下地下。在过去几年中,实验室进行了碰撞梁实验。Now, in support of international neutrino research, they are transitioning into the world’s highest intensity neutrino facility, which requires a large amount of protons to be accelerated to very high energies before they strike a graphite target that generates secondary particles which, in turn, decay into neutrinos and other short lived by-products.

带电的质子驻留在真空管中,由强大的磁体在环形路径上引导,同时通过无线电频率加速到更高的能量。在它的最终设计中,加速器将以120 GeV的能量向石墨目标提供1.2 MW的质子束流能量,创造最高强度的中微子束流,穿过地球到达位于阿尔贡的液体探测器桑福德地下研究设施(冲浪;以前是家庭利益矿)在铅,SD(见图1).磁铁的对准对于设施的最佳操作至关重要。Fermilab利用弧度激光跟踪器自动化精密有限公司(API;在安装和日常维护期间,定位或检查主喷射器通道内磁铁的尺寸完整性(参见图2).维护周期可长达三个月,并需要使用激光跟踪器,以促进快速对准过程。

费米实验室更倾向于使用弧度激光跟踪器,它使用的激光干涉仪技术是由国家技术标准研究所(NIST)是一个可追踪的标准,费米尔需要在质量检查中。弧度还用于在整个加速器隧道基础设施中为大规模控制网络的形式奠定基础。这些参考点允许最终用户在保持与全局控制网络的连接的同时将跟踪器重新定位在紧密隧道机箱内。由于弧度产生的最佳成果在0米到30米的范围内,对应于在许多加速器外壳中的可见视线上,因此它成为这项任务的自然科学仪器。

Radian也是最紧凑和最轻的仪器之一。这对对齐团队来说是一个重要的方面,因为在许多情况下,隧道围护层只能通过又长又陡的楼梯井进入。设备必须用手安全搬运到工地。如今,激光追踪器在世界各地的加速器设施中都得到了应用。

在真空管中定位辐射热点
在实验室转变为中微子工厂,需要增加光束功率。这需要升级加速器的真空系统的特定部分。现有的真空基础设施无法适应增加的光束尺寸。这限制了机器操作,并且对真空管的对准要求进行了更高的要求,其不具有参考标记,但只能通过特征测量来确定。

为了提高测量效率,Fermilab最近购买了API无线I-探测器和I-Scan II,以支持梁管的特征测量过程。这个i-probe / i-scan ii组合允许团队在管道上快速测量管道上的隐藏点,在我扫描II的情况下,在很短的时间内获取具有许多数据点的管道横截面 - 从而减少了时间对准机组人员可以暴露于这些区域中的较高的辐射水平。这些配件允许用户在隧道内的紧密空间中导航,即他们无法使用API​​ Radian和SMR(用于瞄准的球形挂载的后荷光图)。

费米实验室大部分校准工作的基础是激光跟踪器,特别是API弧度。随着最近获得的I- probe / I Scan II,费米实验室增强了他们在非接触测量领域的能力。

自动化精密Inc.,15000 Johns Hopkins Drive,Rockville,MD 20850,800-537-2720,传真:301-990-8648,info@apisensor.comwww.apisensor.com.

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