用于加速器的束流位置探测器制造技术

本申请所给出的用于加速器的束流位置探测器，采用具有斜切端面的圆筒形电极，使得单个电极表面出现面积大小不同的两部分。当束流穿过探测器且偏向电极对中一个电极的面积较大的一侧时，感应电荷呈几何倍数在电极该侧表面聚集，并沿轴向排布，从而使感应电动势增强；同理，由于束流的远离，该电极对中另一个电极采集到的电压信号则会呈几何倍数减小。采用这样的结构，在电极对整体尺寸相同的情况下，能够保证电极的较大感应面积，使探测器输出电压信号强，且与束流的位置具有良好的线性度。当束流偏移时，同一组电极对中不同电极间的电信号差值被放大，能快速准确的反应束流的偏移量，在保证灵敏度的同时，提升精度，适合测量长束团或偏移束。

【技术实现步骤摘要】
用于加速器的束流位置探测器
本申请涉及高能物理领域，尤其涉及一种用于加速器的束流位置探测器。
技术介绍
在高能物理领域中，散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)在整个工作过程中，被加速的粒子运动规律十分复杂，任一过程的束流性能不符合条件都可能导致全过程的失败。因而，在加速器的调试、运行、机器研究中均需要通过束流位置探测器对束流位置进行测量，并根据探测结果来校正束流的偏移方向，确保束流稳定运行。在高能束流穿过探测器时，根据电磁感应原理，内部的电极会感应出相应的电动势，当高能束流偏移向某一方向偏移时，该方向的电极产生的感应电动势会增大，同时反方向电极的感应电动势就会减小，这样，通过比对不同方向上电极采集到的电信号即可测出束流的偏移方向及偏移的程度，从而对束流的位置进行校正。现有的束流位置探测器多为条带型或纽扣形，其单个电极用于采集电信号的有效面积所占比例较小，当穿过探测器的束流出现偏移时，电极上采集到的电信号相应也比较微弱，因此，根据电信号得出束流位置曲线的线性和精度相对较差。尤其是在束流的偏移距离很小时，受到探测器自身的精度限制和振动影响，很难准确的检测到束流是否偏移，以及偏移的方向和距离。而无法准确的检测束流的偏移参数，就不能有效的进行校正，这样就直接影响束流运行的稳定性，甚至损坏其他仪器设备。
技术实现思路
本申请提供一种用于加速器的束流位置探测器，旨在解决现有探测器误差较大的问题。本申请所公开的一种用于加速器的束流位置探测器，包括：外壳，所述外壳为两端开口的筒形；电极，所述电极为两端开口的圆筒形金属电极，所述电极一个开口为圆形的正切端面，另一个开口为椭圆形斜切端面；所述外壳内至少设有两组电极对，每组所述电极对包括两个同轴排布的所述电极，所述两个电极斜切端面的尖端分别位于公共轴线的两侧，且两个尖端在轴向的投影距离等于所述电极的外径；所述电极在所述外壳内均同轴排布，且电极的轴向与所述外壳的长度方向一致；相邻的所述两组电极对之间在空间上相对公共轴线存在一个特定的旋转角度；引出端子，所述引出端子一端固定于所述外壳表面，另一端与所述电极的圆筒形表面电连接，其连接点位于所述尖端所在的一侧。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述特定的旋转角度为90度。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述电极对中的两个电极，其斜切端面相正对设置。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述电极对中的两个电极之间设有过渡环，所述过渡环内表面与所述电极内表面相平齐，所述过渡环为导体。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述两个电极对之间设有隔离环，所述隔离环内表面与所述电极内表面相平齐，所述隔离环为导体。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述外壳为金属圆筒形，所述隔离环与所述外壳同轴且电连接。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述外壳的两个开口处设有屏蔽环，所述屏蔽环内表面与所述电极内表面相平齐，所述屏蔽环为导体。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述电极与所述外壳之间设有绝缘的瓷条，所述瓷条沿所述电极的外表面圆周方向排布多个。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述外壳表面设有环绕其圆周的肋状加强筋，所述加强筋沿着所述外壳轴向排布多处。所述的用于加速器的束流位置探测器，其中，所述电极包括导电芯针及与所述导电芯针同轴的屏蔽壳，所述引出端子的导电芯针与所述电极表面电连接，所述屏蔽壳与所述外壳密封连接。本申请所给出的用于加速器的束流位置探测器，采用具有斜切端面的圆筒形电极，使得单个电极表面出现面积大小不同的两部分。当束流穿过探测器且偏向电极对中一个电极面积较大一侧时，感应电荷呈几何倍数在电极该侧表面聚集，并沿轴向排布，从而使该电极在该侧的感应电动势增强；同理，由于束流的远离，该电极对中另一个电极采集到的电压信号则会呈几何倍数减小。采用这样的结构，在电极对整体尺寸相同的情况下，能够保证电极有较大的效感应面积，使输出电压信号较强，而且与束流位置的线性度较好。当束流偏移时，能够放大同一组电极对中不同电极间的电信号差值，从而在保证测量灵敏度的同时，提升探测器的测量精度，能够迅速、准确地测得束流在该方向上的偏移量，适合测量长束团或偏移束。附图说明图1为本申请实施例中，探测器的整体结构示意图；图2为本申请实施例中，探测器的爆炸图；图3为本申请实施例中，电极对的装配图；图4为本申请实施例中，电极对的爆炸图；图5为本申请实施例中，探测器的侧视图；图6为图5的A-A向剖视图；图7为图6的立体图；图8为现有探测器拟合的U-V图表；图9为本申请实施例中，探测器拟合的U-V图表。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本实施例所给出的用于加速器的束流位置探测器，如图1所示，包括外壳1，外壳1内部设有的电极2，外壳1表面固定有引出端子3。当束流通过探测器时，通过引出端子3采集电极表面感应出的电信号，通过电信号大小从而判断束流位置的偏移方向和距离。其中，外壳1采用与电极2相契合的圆筒形，且外壳1为金属材质。如图4所示，本实施例中的电极2为两端具有开口的圆筒形金属电极，电极2的一个开口为圆形的正切端面21，另一个开口为椭圆形的斜切端面22，斜斜切端面22在轴向上存在最长的高点和最短的低点，以下叙述中分别记作尖端220和尾端210。这样，电极2可以看做由沿轴向分开的两个半圆筒组成，且这两个半圆筒的斜切端面为分别以尖端220和尾端210为中点的两个圆弧。其中，尖端220所在的半个圆筒表面积明显大于尾端210所在的半个圆筒。如图3及图4所示，外壳1内设有多组电极对，每组电极对都包括两个电极2，这两个电极2沿轴向同轴设置，两者的尖端220分别位于公共轴线的两侧，且两个电极2的尖端220在轴向上的投影距离刚好等于电极2的外径。即同一组电极对中的两个电极2，其中一个电极2绕公共轴线旋转180度后再沿轴向移动即为另一个电极的位置。为了优化结构探测器结构(减小尺寸)，使得探测器整体尺寸更小，本实施例中一个电极对中的两个电极2的斜切端面22相正对且平行设置，整体拼接成两端为圆形的圆筒状结构，不仅缩短了电极对轴向的长度，可以保证测得的是同一位置束流，而且使得场效应均匀稳定，提升信号的线性特征，简化后续信号处理难度。多个电极对沿着外壳1的轴向同轴排列，形成多个同轴排布的圆筒状。探测器内相邻的两个电极对之间在空间上相对公共轴线(外壳1的中心轴线)存在一个特定的旋转角度，即，一个电极对沿轴向平移，再绕着轴线旋转以该特定的旋转角度旋转即为另一个电极对的位置。如图6及图7所示，本实施例中的引出端子3为同轴式真空电极，引出端子3的导电芯针31与电极2的尖端220所在的一侧表面电连接，连接点到尖端220的连线与电极2的轴线平行。导电芯针31外围同轴设置的屏蔽壳32与外壳1密封连接，引出端子3的端部端伸出外壳1外与测试设备电连接。导电芯针31与外侧同轴的屏蔽壳32电绝缘，并有阻抗要求，防止其它电气元件信号干扰。引出端子3的数量及位置与电极2一一对应。当束流经过探测器时，根据电磁感应原理，电极2表面会感应出电动势，采集各电极对的电极2感应到的电压信号，再将该电压信号引出后采用相关信号处理技术转换为对应的偏移参数(该电信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加速器的束流位置探测器，其特征在于，包括：外壳，所述外壳为两端开口的筒形；电极，所述电极为两端开口的圆筒形金属电极，所述电极一个开口为圆形的正切端面，另一个开口为椭圆形斜切端面；所述外壳内至少设有两组电极对，每组所述电极对包括两个同轴排布的所述电极，所述两个电极斜切端面的尖端分别位于公共轴线的两侧，且两个尖端在轴向的投影距离等于所述电极的外径；所述电极在所述外壳内均同轴排布，且电极的轴向与所述外壳的长度方向一致；相邻的所述两组电极对之间在空间上相对公共轴线存在一个特定的旋转角度；引出端子，所述引出端子一端固定于所述外壳表面，另一端与所述电极的圆筒形表面电连接，其连接点位于所述尖端所在的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于加速器的束流位置探测器，其特征在于，包括：外壳，所述外壳为两端开口的筒形；电极，所述电极为两端开口的圆筒形金属电极，所述电极一个开口为圆形的正切端面，另一个开口为椭圆形斜切端面；所述外壳内至少设有两组电极对，每组所述电极对包括两个同轴排布的所述电极，所述两个电极斜切端面的尖端分别位于公共轴线的两侧，且两个尖端在轴向的投影距离等于所述电极的外径；所述电极在所述外壳内均同轴排布，且电极的轴向与所述外壳的长度方向一致；相邻的所述两组电极对之间在空间上相对公共轴线存在一个特定的旋转角度；引出端子，所述引出端子一端固定于所述外壳表面，另一端与所述电极的圆筒形表面电连接，其连接点位于所述尖端所在的一侧。2.如权利要求1所述的用于加速器的束流位置探测器，其特征在于，所述特定的旋转角度为90度。3.如权利要求2所述的用于加速器的束流位置探测器，其特征在于，所述电极对中的两个电极，其斜切端面相正对设置。4.如权利要求3所述的用于加速器的束流位置探测器，其特征在于，所述电极对中的两个电极之间设有过渡环，所述过渡环内表面与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安鑫，李鹏，徐智虹，毕宏宇，徐韬光，韩路祥，康玲，聂小军，朱东辉，陈佳鑫，余洁冰，王广源，于永积，宁常军，张俊嵩，贺华艳，刘磊，
申请(专利权)人：东莞中子科学中心，
类型：发明
国别省市：广东,44