Antriebs- und Meßtechniken für die Qualifizierung von Teilchenbeschleunigermagneten

Köster, Axel; Weck, Manfred

doi:23451

Antriebs- und Meßtechniken für die Qualifizierung von Teilchenbeschleunigermagneten

Köster, Axel

2000 & 2001

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Axel Köster

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2000

UmfangVIII, 128 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000

Prüfungsjahr: 2000. - Publikationsjahr: 2001

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Weck, Manfred (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2000-05-17

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-1714
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61451/files/01_083.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Mathematik (frei) ; LHC (frei) ; Ablenkmagnet (frei) ; Supraleitender Magnet (frei) ; Messung (frei) ; Antrieb (frei) ; Magnet (frei) ; Messtechnik (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 510

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit beschreibt konstruktive Ansätze und meßtechnische Lösungen für Robot-Meßsonden, die unter hohen Magnetfeldern betrieben werden. Für das Forschnungszentrum CERN wurde ein Prototyp entwickelt, der bei Feldstärken bis 8,5 Tesla in der Lage ist, Magnetfelder innerhalb der Ablenkmagnete des LHC (Large Hadron Collider) dreidimensional vollautomatisch zu erfassen. Die Robot-Meßsonde bewegt sich dabei über 15 m Distanz in einem abgeschlossenen Strahlrohr mit Ø50 mm. Konstruktive Lösungen für rotierende und lineare Antriebseinheiten, für die elektronische Rotations-, Positions- und Neigungserfassung sowie für die eigentliche Magnetfeldmessung werden diskutiert und experimentell bewertet. Geeignete Werkstoffe und die feldangepaßte mechanische Auslegung werden untersucht. Weiterhin werden Alternativen zur optischen Positions- und Fluchtungsmessung unter hohen Magnetfeldern betrachtet. Neue Konzepte in der Laser- und faserbündelbasierten Fluchtungsmessung werden vorgestellt. Für die laterale Positionskontrolle der Prototyp-Meßsonde wird ein Fluchtungsfernrohr automatisiert und mit einem Bildverarbeitungsprozessor ausgestattet.

Metrology and mechatronics for automated probes used in particle accelerator magnets have to cope with unusual environmental conditions: High magnetic fields, casual vacuum and narrow space. This document discusses instrumentation solutions suited for use in magnetic fields of 8,5 Tesla by the example of a robot probe built for CERN's Large Hadron Collider LHC. The probe will measure and analyze the magnetic field topology inside dipole and quadrupole magnets of up to 15 m length, through an open aperture of Ø50 mm. Solutions for rotating and linear drives, for rotation and position encoding, for inclination sensing and for the actual magnetic field analysis are discussed. Suitable materials and the field-compatible geometry applicable in each case are examined. Furthermore, a selection of optical position and alignment measuring techniques suitable for high magnetic fields is presented and evaluated. A modified alignment measuring telescope was identified as an adequate solution for the lateral position detection of a probe inside a magnet. The modification steps towards a fully automated measuring system are described.

Fulltext:
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