Forschungseinrichtung Linearbeschleuniger - Alvarez-Tank

Teilchenbeschleuniger

Lasertracker

Teilchenbeschleuniger sind Forschungseinrichtungen an denen Experimente zur Grundlagenforschung durchgeführt werden. Weitere Forschungsfelder sind die Medizin und Materialforschungen.

Teilchenbeschleuniger sind Großgeräte, in denen geladene Teilchen durch elektrische Felder auf große Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Die beschleunigten Teilchen erreichen je nach Teilchenart und Beschleunigertyp annähernd Lichtgeschwindigkeit. Ein Teilchenbeschleuniger besteht im wesentlichen aus Ablenkungs- und Fokussiermagneten, die den beschleunigten Teilchenstrahl auf einer vorher berechneten Bahn lenken.

In einer Kombination aus Linear-Beschleuniger und Synchrotron werden in gewaltigen Vakuumröhren geladene Atomkerne, von Magnetfeldern geführt, auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und anschließend auf eine Metallfolie geschossen. Eine Analyse der dabei entstehenden “Trümmer”, den neu entstandenen Teilchen, liefert neue Einsichten und Erkenntnisse über die Struktur der untersuchten Systeme und die sie zusammenhaltenden Kräfte.


Kunden:

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT)

Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg

ANKA - the Synchrotron Radiation Facility at KIT

Deutsches Elektronen-Synchrotron - Ein Forschungszentrum der Helmholtz-Gemeinschaft

Messaufgaben

Die "Netzmessung" ist ein altes geodätisches Messprinzip, bei dem benachbarte Messpunkte durch eine Vielzahl von Messungen (i.d.R. Richtungs- und Streckenmessungen) miteinader "verknüft" werden. Netzmessungen werden insbesondere bei sehr großen oder langgestreckten Messgebieten angewendet.

  • Vermessung kleiner Messbereiche (bis ca. 30m) mit Laser Tracker
  • Kombinierte Vermessung mittlerer Messbereiche mit Laser Tracker und Präzisionsnivellier
  • Vermessung von langgestreckten Messbereichen (z.B. Tunnelnetz) mit Präzisionstachymeter
  • Berechnung der Messpunktkoordinaten durch ein Ausgleichungsverfahren, bei dem die Messungen der verschiedenen Messgeräte einfließen

Magnete können bis zu einige Meter lang und mehrere Tonnen schwer sein. Die exakte Positionierung der Magnete mit einer Toleranz von 0.1 mm bis 0.2 mm wird mit Laser Trackern und Präzisionsnivelliere hergestellt.

  • Einmessung in das vorhandene Bezugskoordinatensystem
  • Vermessung der äußeren Bezugspunkte (Fiduciale Points) im Bezug zum übergeordneten Koordinatensystem
  • Justage auf die vorgegebene Sollposition, unter Beachtung der unterschiedlichen Toleranzen in den drei Komponentenrichtungen sowie Orientierungen (Drehungen).
  • Absteckung von Komponentenpositionen

Bei der Experimentvermessung geht es um die Vermessung von Teilchen-Detektoren relativ zur Strahlachse des Beschleunigers.

  • Einmessung das Strahlachskoordinetsystem
  • 6D Vermessung von Experiment-Bauteilen
  • Absteckung von Aufbauten
  • Justage von Komponenten innerhalb des Experimentaufbaus

Link: www.gsi.de/forschungbeschleuniger/forschung_ein_ueberblick/hades_experiment.htm

Messgenauigkeit:

  • Wenige 1/10 mm über die gesamte Anlage / Netz
  • 5/100 mm bis 1/10 mm für einzelne Baugruppen
  • 1/10 mm bis 2/10 mm für Justierungen

Messvolumen:

  • Lokale Messungen (z.B. Experimentaufbau) ca. 10 m x 5 m x 3 m
  • Kleine Beschleunigeranlagen 50 m x 50 m x 5 m
  • Große Beschleunigeranlagen bis zu mehrere Kilometer (Tunnellänge)

Messprinzip:

  • Messung von Längen, Richtungen (Winkel) sowie Höhenunterschiede
  • Laser Tracker, Tachymeter
  • Präzisionsnivellier

 Messmethode

  • Überbestimmte Netzmessung mit verschiedenen Messgeräten
  • Best-Fit Einmessung über mehrere Messpunkte
  • Freie Standpunktwahl innerhalb des Messgebietes durch hochgenaues Referenzpunktfeld
  • Beachtung des Nachbarschaftsprinzips