Leistungsstudie der Vibrationsdrahttechnik zur Bestimmung des longitudinalen Magnetfeldprofils unter Verwendung von Scans bis zur hohen Draht-Harmonischen

Teilchenbeschleunigerlabore, die weltklasse Forschung in vielen wissenschaftlichen Bereichen ermöglichen, sind auf die Magnete angewiesen, die zur Manipulation ihrer Teilchenstrahlen für einen erfolgreichen Betrieb verwendet werden. Die Gemeinschaft verwendet verschiedene Techniken, die typischerweise auf Hall-Sonden und Induktionssensoren/-spulen basieren, um die Leistung dieser Beschleunigermagnete zu überprüfen. Wenn der Querschnittszugang um einen Magneten eingeschränkt ist, können konventionelle Hall-Sonden-Systeme nicht eingesetzt werden oder erfordern erhebliche Modifikationen, während sich bewegende Draht-/Spulensysteme tendenziell nur Informationen über das Integral des Magnetfeldes liefern. Diese Forschung baut auf einem Vibrationsdraht-Setup auf, das erstmals zur Lokalisierung des magnetischen Zentrums von Quadrupolmagneten in Betrieb genommen wurde. Scans bis zur n = 200 Draht-Harmonischen (∼10 kHz Antriebsfrequenz) wurden gemessen, um das Magnetfeld entlang eines Drahtes zu rekonstruieren, der durch einen Testmagneten gespannt war. Neue Software wurde entwickelt, um die zahlreichen Frequenzantwortscans, die für eine detaillierte Feldrekonstruktion erforderlich sind, systematisch zu verarbeiten. Diese Forschung untersuchte die Geschwindigkeit und Präzision der Messung und identifizierte Einschränkungen sowohl aufgrund der Instrumentierung als auch des nichtlinearen Drahtverhaltens. Die Daten des Vibrationsdrahts stimmten in einem Bereich von 6 % mit einem Referenz-Hall-Sonden-Scan überein; nach der Kalibrierung der Vibrationsdrahtdaten auf den Referenzscan über einen Skalierungsfaktor blieb ein RMS-Fehler von etwa 0,7 % bestehen.