１冷质量元件及其光学基准靶的常温安装
首先将已标定过的螺线管和ＨＷＲ腔安装就位，并且用三维可调机构反复调节各元件至理论位置，其实际安装精度见表１．然后将测微准直望远镜所用十字丝目标及其支架，安装在冷质量元件上，并将其对准至设计位置．
２配置偏心距和旋转角
由于测微准直望远镜低温下监测，只能透过观察窗向真空室内部的光学靶观测．而光的传播存在折射和衍射，会对光学观测产生误差．采用数字水平仪调平望远镜的视准轴，并且借助激光跟踪仪事先将远近两处的基准靶和望远镜的视准轴中心调整至统一高程面，可以消弱光透过空气和玻璃观察窗不同介质时的折射误差．为了避免光的衍射误差，可以人为将不同十字丝目标的上下左右配置在±０．２ｍｍ以内不同偏心距上（见图４）．由于六个十字丝之间间隔太小，为了便于观测，可以将不同十字丝目标配置不同的旋转角（３０度和６０度），间隔放置在螺线管和超导腔下方（见图４）．
３理论模拟
在低温压力容器的元件中，除了承受由载荷（压力、外载）产生的机械应力外，由于在运行过程中元件的温度场发生变化，还将承受热应力的作用［５］．为了确定腔体、磁体、支撑以及氦容器在重力和冷缩变形时的补偿量和热应力，以减小或消除应力和变形．必须采用有限元方法，模拟低温下所有冷质量组件的热应力和冷缩变形．本文采用ＳＯＬＩＤ－ＷＯＲＫＳ建模，使用ＡＮＳＹＳ进行热应力模拟．
３．１有限元模型及其材料属性
冷质量及其支撑组件的有限元模型如图３所示．模型中磁体、氦槽及其本身焊接连接支架采用３１６ＬＳＳ不锈钢材料，ＨＷＲ腔及其本身焊接连接支架为钛材，冷质量支撑组件和腔体的６根横梁采用钛材料，准直支架及十字丝目标采用Ｇ１０材料．模型中支撑杆室温端为球铰接，支撑杆低温端与钛架之间为绑定．不同接触材料之间采用螺栓连接，模拟为不同接触材料之间可相互滑动且不分离．所有冷质量材料的机械特性见表２．
３．２边界条件与模拟结果
实测的两次试验采用液氮降温，模型中支撑室温端球铰链接触面为３００Ｋ室温，所建模型腔体、氦容器以及超导磁体接触面处为８０Ｋ，８０Ｋ表面热负荷０．１Ｗ／ｍ２．８０Ｋ下竖直和横向位移计算结果见表３，螺线管和ＨＷＲ底部上移约２．０ｍｍ，横向向中心收缩约１ｍｍ．
４实测分析
４．１低温监测
先用ＷＹＬＥＲ电子水平仪，将测微准直望远镜的视准轴调平，精度控制在０．０５ｍｍ／ｍ内［６］．再调焦至远处基准靶，使用旋转按钮，摆动镜筒使其对齐远处目标中心（见图５第１步）；然后调整焦距瞄准近处基准靶，使用平移工作台，移动镜筒至近处目标中心（见图５第２步）．重复上述两步“远旋转近平移”多次，调整镜筒至两基准靶偏心线上，控制其直线度误差在０．１ｍｍ以内．图５中虚线矩形框代表已旋转的测微准直望远镜，实线矩形框代表已平移的测微准直望远镜，圆形目标为ＭＡＴ基准靶．由于同轴十字丝目标存在加工误差，所以需要使用测微准直望远镜，借助可调丝扣，调整六个十字丝中心上下左右至设计偏心线位置．由于光学仪器不可避免地存在瞄准误差，而且瞄准误差的大小与距离成正比，呈正态分布．所以为了提高测量精度，应该采用多次测量取平均值，和尽量缩短瞄准距离的方法［７］．
４．２数据分析
两次试验降至液氮温区时跟踪仪和望远镜监测数据见图６和７．８０Ｋ时竖直方向上跟踪仪监测到２号螺线管向上移动１．８ｍｍ，望远镜监测到２号螺线管向上移动１．９ｍｍ；８０Ｋ时横向跟踪仪监测到２号螺线管向中心移动１ｍｍ，望远镜监测到２号螺线管向中心移动０．９ｍｍ．
５结论
提供了超导低温元件的一种有效的安装与监测方法，对于低温准直技术进行了有意义的探索，为后期研发的六个超导腔ＴＣＭ６的准直积累了经验．该方法充分发挥激光跟踪仪的高精度和便携测量优势，也应用了测微准直望远镜光学仪器的非接触测量优势．该方法成功解决液氮温区下元件位移的监测问题，通过理论模拟和与跟踪仪数据对比，说明测量精度可靠．
作者：袁建东 单位：中科院近代物理研究所
