Innovative calibration method for rotating-coil magnetometers

Rotating-coil magnetometers, which rely on induction-coil arrays, are commonly used for magnetic measurements of particle accelerator magnets. In order to characterize magnetic fields with high accuracy using the induced voltages, it is essential to calibrate the geometry of the coils. In this thesis we present an innovative method of calibration of the coil radius of rotation which is necessary for determination of the field gradient. The method, called rotating calibration method, is based on two well-known measurement techniques: single-stretched wire and rotating induction-coils. The flux measured with a rotating induction-coil over the entire length of a reference quadrupole magnet is cross-calibrated with a single-stretched wire measurement. In the experimental validation of the method, the radius of rotation of several coils has been calibrated with an accuracy of 10 µm on a radius of 30 mm. The advantage of this method is that the calibration is performed under the same conditions in which the rotating-coil magnetometers are used for measuring accelerator magnets. In the thesis also a proposal for calibration of other geometric factors of a coil by using higher order multipoles is presented

Disseny i construcció d'un sistema de bobines de Helmholtz en tres dimensions per al laboratori de mesures magnètiques del Sincrotró ALBA

3D Hall probes designed and produced by ALBA Synchrotron are currently being used at ALBA magnetic measurements laboratory to carry out accurate magnetic characterization of magnets and insertion devices. In order to characterize the magnetic fields with great accuracy, it is essential to have measuring devices calibrated with a high degree of precision. In this thesis we present the design and construction of a system of 3D Helmholtz coils with the objective of generating a magnetic field in any direction in a controlled way. This system will be used to determine with detail the response of the 3D Hall probe when applying magnetic fields with different orientations. The system will generate magnetic fields of up to 50 G with an expected angular precision of 0.2 mrad.En el laboratorio de medidas magnéticas del Sincrotrón ALBA, con el fin de llevar a cabo una detallada caracterización magnética de los imanes y de los dispositivos de inserción, se utilizan sondas Hall 3D diseñadas y producidas en ALBA. Para caracterizar con exactitud los campos magnéticos es imprescindible disponer de dispositivos de medida calibrados con un alto grado de precisión. En este trabajo presentamos el diseño y la construcción de un sistema de bobinas de Helmholtz 3D con el objetivo de generar un campo magnético de manera controlada en cualquier dirección. Este sistema se utilizará para determinar con detalle la respuesta de las sondas Hall 3D al aplicar campos magnéticos con diferentes orientaciones. El sistema generará campos magnéticos de hasta 50 G con una precisión angular de 0.2 mrad.Al laboratori de mesures magnètiques del Sincrotró ALBA, per tal de dur a terme una detallada caracterització magnètica dels imants i dels dispositius d'inserció, s'utilitzen sondes Hall 3D dissenyades i produïdes a l'ALBA. Per caracteritzar amb exactitud els camps magnètics és imprescindible disposar de dispositius de mesura calibrats amb un alt grau de precisió. En aquest treball presentem el disseny i la construcció d'un sistema de bobines de Helmholtz 3D amb l'objectiu de generar un camp magnètic de manera controlada en qualsevol direcció. Aquest sistema s'utilitzarà per determinar amb detall la resposta de les sondes Hall 3D en aplicar camps magnètics amb diferents orientacions. El sistema generarà camps magnètics de fins a 50 G amb una precisió angular de 0.2 mrad