Präzisionsvermessung von Präzisionsvermessung von Strahllagemonitoren in Strahllagemonitoren in QuadrupolmagnetenQuadrupolmagneten

Übersicht:- Referenzen- Aufteilung der Arbeiten- Motivation - Das Messverfahren- Aufbau der Messeinrichtung- Ergebnisse

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ReferenzenReferenzen

“Prazisionsvermessung von Strahlpositionsmonitoren in Quadrupol-Magneten” (1996)

Diplomarbeit von A.Hagestedt, FH Ostfriesland, Emden

PRECISION ALIGNMENT OF BPM'S WITH QUADRUPOLE MAGNETS

F.Brinker, A.Hagestedt, M. WendtDeutsches Elektronen-Synchrotron Hamburg18th International Linear Accelerator Conference - Linac '96, Geneva, Switzerland, 26 - 30 Aug 1996

The Pulsed Wire MethodA. Geisler, M. Ridder, T. Schmidt, DELTA Int. Rep. 94-8

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Aufteilung der ArbeitenAufteilung der ArbeitenProjektleitung: MDIMechanischer Aufbau: H. Tiessen, Ch. Büttner, G. Marquart

A. Speck

Reinraum und BPMs: S. Vilcins (H. Tiessen, Ch. Büttner)

Schrittmotore u. Steuerungssoftware: G. Priebe

Messelektronik: H. Tiessen, Ch. Büttner, M. Werner

BPMs u. BPM-Messung: M. Wendt, Jorgen Lund Nielsen

Messdurchführung: H. Tiessen, Ch. Büttner, G. Priebe

Und viele mehr... Danke !

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Priebe MotivationMotivation

Erhöhung der Genauigkeit des Strahllagemessungssystems

Unterstützung des Beam Based Alignment

Zusätzliche Kontrolle der Magnete und der BPMs

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Übersicht der MessungÜbersicht der Messung

1. Messung der magnetischen Mittelachse der Quadrupole (Pulsed Wire Methode)

Nachdem die magnetische Mittelachse ermittelt wurde, wird diese Position festgehalten und als Referenz für die 2.Messung genutzt.

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Übersicht der MessungÜbersicht der Messung2. Vermessung der BPM-Mitte

Während der 2. Messung wird der Quadrupol sukzessive verfahren, bis die elektrische Mitte zwischen den horizontalen bzw. den vertikalen Pick-Ups detektiert wurde.

Die Distanzen, um die der Quadrupol hierbei verfahren wird, ergeben einen ΔX und ΔZ-Wert zur Referenz aus der 1. Messung. Diese Werte stellen das Ergebnis der gesamten Messung dar und werden für jeden Quadrupol festgehalten. Durch mechanische Toleranzen sowie den Einbautoleranzen betragen diese Werte bis zu 400 m.

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Die Messungen im DetailDie Messungen im Detail

Die Messung wurde in „Zelt“ in der Halle2 durchgeführt.

Im Zelt befinden sich u.a. zwei mobile Reinräume, wobei in einem der Messstand untergebracht wurde.

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Aufbau des MessstandesAufbau des Messstandes

Grundplatte, Standfüsse, Halterungen Fahrtisch (Hor. 5 m, Ver. 0.6 m) Magnet, Flansche, Bellos, Mü-Metall Draht + Ü-Ei-Tool (Kupfer-Beryllium, 130 m)

Drahtbefestigung (Buchse, Gewicht) Laserdiodensystem + Einstellvorrichtung BPM-Verkabelung

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Vermessung der magnetischen Vermessung der magnetischen Mittelachse (Prinzip)Mittelachse (Prinzip)

Pulser (ca. 400V, 20A, 10 s)

Draht wird im Quad. ausgelenkt (Lorentz-Kraft) und es entstehen Ablagen

Ablagen breiten sich mit ca. 330 m/s über den Draht aus

Amplitudenverlauf der Wellen, die sich über den Draht ausbreiten, sind proportional zum Feldintegral

Im Detektorsystem wird der Amplitudenverlauf elektrisch erfasst und auf dem Scope dargestellt

Quadrupole

Gewicht

Photodiode

Pulser

Scope

X

Z

Laserdiode

UmlenkrolleDraht

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Vermessung der magnetischen Vermessung der magnetischen Mittelachse (Detektorsystem)Mittelachse (Detektorsystem)

Laser- und Photodioden Vert. und hor. Verschiebeeinheit

Laserdiode

Draht

Photodiode

Linse

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Vermessung der magnetischen MitteVermessung der magnetischen MitteSignale am ScopeSignale am Scope

Draht verläuft schräge durch die Mitte (Horizontal)

Draht befindet sich in der Mitte (Vertikal)

Draht verläuft schräge durch die Mitte & leichter horizontaler Versatz

Draht liegt parallel zur Mittelachse (nur vertikaler Versatz)

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Vorbereitung für die 2. MessungVorbereitung für die 2. Messung Anstatt des Ausgangssignals des

Pulsers wird nun das Ausgangssignal vom Networkanalyser an der Drahtanschlussdurchführung angeschlossen

Um eine zusätzliche Kontrolle über die Fahrwege zu erhalten werden Messuhren an den Fahrtischen montiert

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Vermessung der BPMSVermessung der BPMS

Ausgangssignal vom Networkanalyser wird aufden Draht gegeben (180 MHz => guter Amplitudengang).

Die BPMs (Antennen) nehmen das Signal vom Draht auf. Im Hybrid werden beide Signale addiert, wobei eines vorher

eine Phasenschiebung von 180° erfährt. Befindet sich der Draht zwischen den beiden BPMs, löschen

sich beide Signale aus. Hierbei zeigt der Networkanalyser die größte Dämpfung des Systems an.

Fahrwege festhalten

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Ergebnisse Ergebnisse Bezeichnung X1 [µm] Z1 [µm] X2 [µm] Z2 [µm] Quadrant |dX| [µm] |dZ| [µm] BemerkungTQA 01/02 225 72 230 70 1 5 2 OKTQA 02/02 -21 -245 -10 -247 3 11 2 OKTQB 02/02 -230 -10 -233 -3 3 3 7 OKTQB 03/02 85 -325 94 -328 4 9 3 OKTQB 04/02 134 -210 123 -211 4 11 1 OKTQA 05/02 380 -166 393 -168 4 13 2 OKTQB 05/02 -373 -27 -369 -30 3 4 3 OKTQA 07/02 -200 -38 -199 -40 3 1 2 OKTQA 08/02 74 -84 4 nur 1xTQB 09/02 153 -183 155 -183 4 2 0 OKTQA 13/02 -135 -207 -123 -204 3 12 3 OKTQA 14/02 -39 -131 3 nur 1xTQA 18/02 -130 -154 -142 -158 4 12 4 OKTQB 19/02 25 90 30 86 1 5 4 OKTQA 25/02 181 -35 179 -32 4 2 3 OKTQA 26/03 -151 100 -165 109 2 14 9 OKTQA 27/02 192 -104 188 -112 4 4 8 OKTQA 29/02 -198 -14 -199 -10 3 1 4 OKTQA 34/02 -41 71 -32 70 2 9 1 OKTQA 36/02 100 -104 90 -110 4 10 6 OKTQB-Test 386 41 398 50 1 12 9 OKTQD Q1UBC -170 -143 -170 -148 3 0 5 OK

|max| = 386 |max| = 325 |max| = 398 |max|= 328 max = 14 max = 9

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ErgebnisseErgebnisse

Diagramm mit allen Messungen. Im Ursprung befindet sich die Magnetische Mittelachse.

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ErgebnisseErgebnisse

Die Genauigkeit bei Lagebestimmung der magnetischen Achse eines Quadrupols kann bei dieser Messapparatur mit +/- 20 m festgelegt werden.

Bei der Vermessung der BPM-Mitte kann mit einer Genauigkeit von +/- 10 m gerechnet werden. Die Gesamtgenauigkeit liegt dadurch bei bei +/- 30 m.

Eine Verbesserung wäre durch präzisere Fahrtische (spez. hor.) möglich.

Ein massiver und schwingungsärmerer Gesamtaufbau sowie eine störungsfreiere Umgebung (Vibrationen, Fremdfelder) würden sich ebenfalls positiv auswirken.