激光跟踪仪在CSNS高频腔预准直中的应用

在CSNS高频腔运往隧道安装前,需要在地面实验厅进行预准直,将两个半腔单元进行同轴对接组装成一个整腔。采用激光跟踪仪三维测量以及SA软件编制标准模板文件对高频腔进行了批量预准直;提出了采用对接法兰面水平螺栓孔直接定轴建立标定坐标系的方法,保证了法兰螺孔周向对齐,顺利完成了左右半腔单元的对接。该方法同样适用于其他腔体的对接准直。目前,已完成全部8个腔体的预准直,腔体圆柱拟合标准偏差优于0.35 mm,满足规范要求。

静力水准系统在BEPCⅡ预准直中的应用

本工作研制静力水准系统,用于北京正负电子对撞机升级改造工程(BEPCⅡ)储存环和其他关键部位垂直方向位移的实时监测。通过分析测量数据,确定了静力水准系统在BEPCⅡ预准直中应用是可行的,系统的精度等技术指标符合应用要求。这些数据为工程安装、测试提供了很好的参考。本文还阐述了静力水准系统在使用过程中的维护方法。

BEPCⅡ储存环的预准直

北京正负电子对撞机(BEPCII)的正负电子储存环,建于原BEPC储存环隧道中,需完成拆除旧加速器、地面改造、水电安装、墙壁修整及新设备安装等工作。为提高工作效率,我们将构成BEPCII储存环主体的84个标准单元的安装准直工作抽取出来,作为预准直工程。本文介绍此预准直工程概况,给出了磁铁的标定方法、标定精度分析、主要设备在标准单元中的安装和调整方案、理论位置坐标计算方法、准直所用仪器和单元中主要设备的准直精度。BEPCII预准直工程顺利通过了国家验收。

中国散裂中子源DTL漂移管的预准直

漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)是中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15 m A的负氢离子从3 Me V加速到80 Me V,再注入到快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)中实现进一步加速。DTL加速器本身技术工艺复杂,要求极高的加工精度和准直安装精度,是CSNS的关键技术之一。本文介绍了中国散裂中子源漂移管的预准直方法,从最初的预研到正式安装,解决了一系列难题,包括漂移管的标定、安装和准直调整,形成一整套流水线式的预准直流程,最终漂移管预准直的精度优于物理设计指标,可为同类别的准直测量提供参考。

BEPCⅡ预安装准直测量方案设计

北京正负电子对撞机重大改造工程(简称BEPCⅡ)是国家重大科学工程项目。BEPCⅡ的预安装准直测量采用SMX公司的激光跟踪仪,将BEPCⅡ储存环半个支架单元的B铁、S铁、Q铁和真空盒等设备安装到支架上,并对每个设备进行测量调整。经过坐标变换,转化为B铁磁铁坐标系,更直观地表现了各个部件之间的相互关系。经过误差分析,确立了测量的精度和准确度。

多路激光在高能同步辐射光源磁铁预准直实验单元中的应用

高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)储存环主体有288个预准直单元,由于设计单元中磁铁孔径变小,导致磁铁定位精度要求较以往项目高3~5倍。为提高磁铁预准直的精度,将多路激光干涉测量系统与磁铁预准直技术相结合,探索预准直实验中单元磁铁的多路激光高测量精度和高定位精度。模拟了两种常用多路激光布局方案对磁铁预准直精度的影响,然后利用MATLAB仿真软件,以被测目标点处标准差最小为目标对“三高一低”布局方案进行优化,最终采用4台Leica AT960激光跟踪仪,通过实验验证得到在12.1 m×5.97 m×3 m空间范围内被测目标点的标准差小于10μm,且精度对比单台激光跟踪仪有明显提高,基本满足实验工作条件,初步达到设计要求。

激光跟踪仪的高精度预准直方法和精度分析

新型粒子加速器对关键元件的准直测量精度要求越来越高,而现有测量仪器受自身技术发展的限制,难以在短时间内显著提高其单站测量精度,由此提出一种基于激光跟踪仪的三维测边网平差的预准直测量方法。通过布设多个测站,将定位点和测站点的坐标均作为未知参数进行平差解算,得到较高精度的定位点坐标。此外,通过比较分析不同测站数目下各定位点的解算精度,得到局部最优测站数。实验结果表明,三维测边网平差解算的定位点精度远高于同等观测条件下三维边角网平差解算的定位点精度。当采用22个测站时,各定位点的空间点位中误差的均值为8.9μm。根据4个定位点均要获得10μm以内的定位精度需求,综合考虑定位精度和工作效率两方面因素,判断布设12个测站能达到此要求。所提方法对实际工作中高精度的预准直测量和设备的安装定位具有一定的工程应用价值。

数据库在BEPCII预安装准直中的应用

北京正负电子对撞机重大改造工程(简称BEPCII)的预安装准直将主要采用FARO公司的激光跟踪仪对储存环上每个支架单元上的元件进行测量调整。在此过程中,采集了大量的测量数据需要进行处理,根据其数据处理结果对元件进行调整后再进行测量取数,并判断元件是否达到BEPCII预安装准直的要求。这一过程经过重复多次,直至达到BEPCII预安装准直的要求为止,为此我们建立了一个以Access 2000的关系数据库为后端,用VC 6.0以ODBC为接口开发了一个前端应用程序,其中采用CASE来分析程序模型,完成数据的读取、存储和相关的数据处理。

上海光源准直测量方案设计

上海光源在准直测量方案设计中面临的最大挑战来自于松软地基及高精度的定位要求。上海光源的准直过程分为控制网测量、元件标定、预安装准直、现场安装及平滑测量5个关键步骤。采用激光跟踪仪和静力水准系统等测量手段,将控制网精度设计为0.08 mm,其余步骤精度达到0.05 mm,以保证相邻共架机构的准直精度达到0.12 mm,优于0.15 mm的设计指标。方案在注重精度指标的同时,还兼顾了可靠性、测量效率、费用及实时监测的可能性。

铬原子束1维多普勒激光准直分析

为了研究预准直后铬原子束1维多普勒激光准直效果随着激光功率、激光失谐量和作用区域等各种参量变化的情况,采用适当步长的4阶 Runge-Kutta 算法进行了理论分析,得到了铬原子束1维多普勒激光准直效果与各种激光参量之间的变化关系。结果表明,铬原子束经过离坩埚口600mm、横向尺寸为5mm 狭缝预准直后,在激光功率为20mW、激光失谐量为-0.5Γ(Γ为铬原子的自然线宽)、作用区域为2倍最小作用区域的情况下,可以获得最好的激光准直效果。

半导体激光二极管的光纤耦合技术

将半导体激光二级管(LD)发出的光更高效地注入到光纤中是光纤激光器与光纤放大器研究的先决条件.半导体激光二级管包括二极管单管、条形巴、二维堆栈和二极管阵列等,其各自的耦合技术之间有联系也有区别.分析介绍了有代表性的柱状楔形法、V型槽法、微透镜法等二极管单管与光纤的耦合技术;光纤束耦合法、光束整形法等二极管条形巴与光纤的耦合技术;以及二极管二维堆栈和二极管阵列与光纤的耦合技术等各种光纤耦合技术,比较了这些方法之间的共通点,供今后的研究人员选择和参考.

808nm波长光纤耦合高功率半导体激光器

采用柱透镜对半导体激光器（ＬＤ）的输出光束进行了有效收集、预准直及多模光纤之间的耦合实验。采用８０８ｎｍ波长，１５０μｍ条宽结构的激光器件，与２００μｍ芯径平端光纤的耦合效率高达９０％以上，光纤输出功率为１．０Ｗ。