质子治疗是一种先进的癌症放疗手段,旋转机架作为其核心部件之一,可实现对病灶的多角度照射。为减小机架尺寸与重量,基于超导技术的旋转机架成为一个重要的研究方向。目前,课题组正在开展具有大动量接受度的轻量化超导机架的相关研究。为实现大动量接受度,该机架采用交变梯度斜螺线管型AG-CCT（Alternating Gradient Canted-Cosine-Theta）超导磁体以及三种四六极组合（Quadrupole-Sextupole Magnets,QS）磁铁实现局部消色散及色散函数抑制。本课题对应用于超导机架的QS磁铁进行相关设计,并针对QS磁铁组合磁场测磁需求设计并搭建了一套基于PCB感应线圈的谐波测量系统。论文主要内容包括:（1）利用极面叠加与不对称激励方法完成了QS磁铁设计。针对叠加极面不对称导致的磁场品质恶化,对磁铁极面轮廓和磁极端部进行优化,有效降低了磁铁积分场高阶谐波分量。经过多次迭代,第一套与第二套QS磁铁的高阶谐波可以限制在1.0×10-3以内。利用不对称激励实现了六极磁场的线性调节,并研究了调节过程中磁中心的偏移。此外,结合第三套QS磁铁的设计探索了极面叠加方案下S/Q（Sextupole to Quadrupole）比率的极限值。最后,进行了磁铁线圈的初步设计。（2）基于PCB感应线圈完成磁铁谐波测量系统设计与研制。针对QS磁铁组合磁场测量需求,给出组合磁场反抵方案,设计PCB（Printed Circuit Boards）谐波线圈参数。根据线圈测量误差分析提出了机械加工精度,完成了线圈加工与装配,制成线圈满足精度要求。搭建测磁系统进行四极磁铁测磁工作,实测数据表明线圈反抵率大于1400,短期谐波测量标准差小于0.8×10-5,长期谐波测量标准差小于1.0×10-5,谐波测量重复性良好。最后,利用非对称激励在四极磁铁上添加六极磁场,实际测量结果与理论值偏差1.35%,吻合较好。经实测验证,该系统可以满足四六极组合磁铁的测磁要求。