KEK利用FARO Laser Trackers 激光跟踪仪探索宇宙诞生背后的奥秘

介绍

生命的最大奥秘之一是宇宙如何形成的。根据受到广泛认可的“大爆炸”理论，我们今天所知道的宇宙起源于大约137亿年前发生的一次巨大爆炸。日本的一家大学校际研究组织在该理论的研究方面走在了前列，该机构通过在实验中重建大爆炸的模拟场景来研究这一奥秘。位于茨城县筑波市的高能加速器研究组织(KEK)是日本最大的粒子物理实验室，它寻求揭开宇宙起源的奥秘。SuperKEKB 是KEK最新开展的一个项目，这是带有一个电子存储环和一个正电子储存环的正负电子对撞机。SuperKEKB 的周长约为3千米，建在地下11米处，能够产生对撞粒子（正负电子）束。使用FARO LaserTracker激光跟踪仪，KEK确保高能加速器的各个部件得到正确的校准和安装，从而能够进行精确的对撞。

即使在严酷的工作环境中，FARO Laser Tracker Vantage 激光跟踪仪也能运行良好。

KEK 采用 FARO Laser Trackers 激光跟踪仪

KEK熟悉激光跟踪仪技术，这促使该团队寻找最新的设备，因为他们现有的设备已经时，并且非常不便于携带。当KEK听说了FARO Laser Tracker ION激光跟踪仪后，该团队决定购买该设备，因为它被证明具有极佳的性能和便携性。

FARO ION是一种基于干涉仪的最先进的测量系统，它通过向固定在被测量物体旁的反射靶标发射激光束来进行测量。通过跟踪从靶标返回的激光束，该设备能够捕捉物体的三维坐标数据。借助FARO ION，即使在测量期间激光束断开接触，操作人员也无需将靶标放回其初始位置。由于电子环加速器的长度较大，这被证明对于KEK来说非常有用。

FARO ION给KEK带来了积极的体验，之后该团队为了建造SuperKEKB，于2013年又购买了FARO LaserTracker Vantage激光跟踪仪。FARO Vantage是FARO最新推出的一款激光跟踪仪，能够进行长距离测量（最长为80米），具有照相功能，可快速检测球面安装的后向反射靶标，其防水和防尘能力达到IP52级。

该实验室的成员Mika Masuzawa教授解释称：“与大多数工厂车间相比，隧道中可能没有多少灰尘，但我们一旦开始进行测量，该设备的使用时间就会持续长达两个月的时间。另外，我们的使用方式非常特殊，我们在安装磁体时需要进行测量，并且在沿着3千米的隧道前进时需要不停地移动跟踪仪。FARO Vantage为我们提供了高度精确和可靠的测量结果，这都是我们所需要的。最重要的是， FARO为我们提供了快速的技术支持，这最大限度地减少了对项目造成的任何延误，能够让我们在较短的时间内完成测量。事实证明，FARO Vantage满足了我们的所有需求和期望值。”

无与伦比的电磁体校准精度

在KEK所从事的工作领域中，精确性是至关重要的。重要的是，KEK必须在环形加速器隧道内安装2,000多个磁体。每个电磁体都是按照高度仅为几十纳米的既定轨道产生高速正负电子束所需的关键部件。为了使粒子精确地围绕舱室运动，必须对磁体进行精确校准和三维测量。

这些电磁体的校准是按照工程蓝图一个一个进行的。该团队利用FARO Laser Tracker激光跟踪仪获得每个磁体的三维坐标数据，并通过拧紧或松开螺栓来调整电磁体的位置，所有电磁体的位置都是这样校准的。

除了校准磁体外，KEK还使用FARO Laser Tracker激光跟踪仪来调整设备安装地基的水平。为了正确地测量实验结果，一个粒子探测器（被称为“Belle II”）被安装在SuperKEKB加速器内的特定位置，用来收集和分析对撞数据。由于Belle II与地面的水平校准非常关键，KEK的该团队依靠FARO Laser Tracker激光跟踪仪来完成这项任务。

目前，KEK总共拥有六台FARO Laser Tracker激光跟踪仪，其中四台被用来支持安装和校准应用，另外两台被用来帮助试制新一代加速器 —“国际直线对撞机”。

在KEK，三维测量对于磁体的精确校准至关重要。

使用FARO Laser Tracker Vantage激光跟踪仪对部件进行校准。

Belle II 粒子探测器能够记录对撞数据；它的前代产品Belle，曾成功帮助KEK赢得一项诺贝尔奖。

使用FARO Laser Tracker ION 激光跟踪仪来调整设备安装地基的水平。​​​​​

致力于揭开宇宙的奥秘

通过研究粒子物理，人类揭开了更多的奥秘，现在也许很快就能揭开宇宙起源背后的真相。尽管如此，仍有许多奥秘有待揭开，例如“粒子和反粒子不对称”和“反物质失踪之迷”，这些都是KEK希望通过渐进式实验来解开的迷团。总之，使FARO引以为傲的是，其三维测量设备正在为KEK的知识探求作出贡献。

关于高能加速器研究组织(KEK)

高能加速器研究组织(KEK)位于日本的茨城县筑波市，该组织通过使用高能加速器来研究基本粒子的特征，力求揭开宇宙和生物体起源的奥秘。

作为一家联合大学校际研究院的企业研究组织，KEK为本国和外国研究人员开展联合研究提供了空间并且积极地推进全球加速器技术的国际联合研究。

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