一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶及装置。所述丝靶沿束流前进方向依次包括：第一偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；第一信号丝层，设置水平平行信号丝或设置竖直平行信号丝，被配置为对束流进行垂直剖面的测量或被配置为对束流进行水平剖面的测量；第二信号丝层，设置竖直平行信号丝或设置水平平行信号丝，被配置为对束流进行水平剖面的测量或被配置为对束流进行垂直剖面的测量；第二偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；金属刮束片层，设置金属片，被配置为阻挡及测量束晕边缘的粒子。本发明专利技术能够高效抑制高辐射区反冲剂量和杂散电子干扰，并能进行靶前束流边缘粒子即束晕的测量。的测量。的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶及装置


[0001]本专利技术涉及加速器束流诊断
，具体涉及一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶及装置。

技术介绍

[0002]束流诊断系统是质子加速器装置尤其是质子轰击重金属靶产生中子源设施上重要的子系统之一，束流诊断内容包含了对束流能量、流强、发射度等各项参数的测量及监控，保障了束流在加速器前后各段的参数匹配和稳定运行。其中，束流横向尺寸又是影响束流品质的关键参数之一，比如束流剖面及束晕的精准测量，对质子打靶型加速器的入靶横向匹配、剖面尺寸及中心、靶面功率密度等参数测量具有重要意义。此外，还可以将束流入靶前的横向诊断设备接入机器保护系统，为加速器安全、持续、稳定地打靶提供一种有效的保护手段。
[0003]通过调研国内外文献，并结合剖面束诊经验发现，常规基于二次电子发射的单丝扫描及多丝装置由来已久且应用广泛，其原理基于束流带电粒子与金属丝的库伦碰撞作用，使丝表面的电子逃逸并产生相应的流强信号。由于金属丝表面的二次电子发射数目与碰撞的束流粒子密度呈正相关，因此丝上的流强大小可以准确地反映束流的横向剖面分布。
[0004]质子加速器打靶装置的近靶区域，一般存在高功率、高辐射、大反冲剂量等特点，不仅令工程物理人员难以进入和不便维护，也对束诊测量设备的使用寿命提出了极大挑战。如果将加速器常规段的丝扫器或多丝装置直接用于靶前剖面测量，则可能会出现以下一系列问题：
[0005](1)常规丝扫器的运动电机可能会因辐射损伤而卡壳失联。
[0006](2)丝上流强信号会受到靶反冲剂量或杂散电子干扰而异常。
[0007](3)绝缘支撑、信号引线及接头配件等或因环境辐射而损坏。
[0008]综上所述，为解决现有技术中存在的不足，需要专利技术一种适用于靶前高辐射环境的束晕及剖面探测装置，为加速器的安全打靶提供一种可靠的保护手段。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于二次电子发射的一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶及装置，以安全可靠、准确地探测靶前高辐射环境的束晕及剖面，为加速器的安全打靶提供一种可靠的保护手段。
[0010]本专利技术首先提出一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，所述丝靶沿束流前进方向依次包括：
[0011]第一偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；
[0012]第一信号丝层，设置水平平行信号丝或设置竖直平行信号丝，被配置为对束流进行垂直剖面的测量或被配置为对束流进行水平剖面的测量；
[0013]第二信号丝层，设置竖直平行信号丝或设置水平平行信号丝，被配置为对束流进行水平剖面的测量或被配置为对束流进行垂直剖面的测量；
[0014]第二偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；
[0015]金属刮束片层，设置金属片，被配置为阻挡及测量束晕边缘的粒子。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层的丝的倾斜角度与所述第二偏压丝层的丝的倾斜角度相反。
[0017]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层的丝的倾斜角度与所述第二偏压丝层的丝的倾斜角度大小均为45度。
[0018]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层及所述第二偏压丝层均设有印制铜线，所述铜线蚀刻于各层的基底上，用于传输各层的丝收集的弱流强信号。
[0019]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层及金属刮束片层的基底均为陶瓷PCB基底。
[0020]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层的丝均为钨铼合金丝。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层均包括紧丝结构，以弹性拉紧各层的丝；优选地，所述金属刮束片层的金属片为镍片，更优选地，所述金属片呈对称布置；优选地，所述紧丝结构包括铜柱、固丝螺栓和弹簧，所述铜柱活动装配于所述固丝排柱的“T”型通孔，所述铜柱设有空心穿孔，所述铜柱外周围与所述固丝排柱的内壁之间设有所述弹簧，所述弹簧的下端由所述固丝排柱的内部台阶阻挡抵接，所述弹簧的上端能被所述铜柱的上端外缘压下；所述铜柱的中部开有从内孔穿透外壁的缺口；所述固丝螺栓设有外螺纹，该外螺纹与所述铜柱上端的内螺纹配合连接。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，所述第一信号丝层和第二信号丝层均设置信号接头，该信号接头的针芯材质为不锈钢镀金，所述针芯后端的可夹紧压接部分为铜凹管，该信号接头扣接于各层的基板上，用于将各层的信号丝上的电流信号引出；优选地，所述第一偏压丝层还包括若干第一固丝排柱，所述第一偏压丝层上的偏压丝连接至所述第一固丝排柱，同侧相邻所述第一固丝排柱之间通过印制铜线连接，所述第一偏压丝再通过耐10kV高压的聚酰亚胺漆包线连接至高压信号馈通，该高压馈通穿过密封真空的法兰之后，再通过高压线连接至高压源；优选地，所述第一信号丝层还包括若干第二固丝排柱，所述第一信号丝层上的信号丝连接至所述第二固丝排柱，所述第二固丝排柱之间的相邻信号通道相互保持电绝缘，各通道再通过各自单独的印制铜线延伸至所述信号接头处，该信号接头处利用信号公头针芯与PCB镀铜内孔之间的接触固定之后，再通过公头后端引出的聚酰亚胺漆包线将信号丝连接至真空法兰上的多芯信号馈通，之后再通过真空外的多芯信号线将信号丝连接至多通道电子学仪器；优选地，所述金属刮束片层上的金属片的信号引出，采用螺杆压接方式将聚酰亚胺漆包线固定连接在PCB镀铜孔上，漆包线后端再连接至真空法兰上的多芯信号馈通，再通过真空外的多芯信号线连接至多通道电子学仪器。
[0023]本专利技术还提出一种靶前束晕及剖面探测装置，包括运动装置和所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，所述运动装置带动所述丝靶往复运动。
[0024]根据本专利技术的一种实施方式，所述装置还包括密封法兰，以将所述丝靶与靶室密
封连接；进一步地，所述运动装置包括抗辐射步进电机，以带动所述丝靶运动；进一步地，所述运动装置还包括金属波纹管和传动组件，所述传动组件用于将所述电机的圆周运动转变为直线运动传递至所述丝靶，所述传动组件的丝靶连接部分设于所述金属波纹管内，所述金属波纹管密封连接所述密封法兰。
[0025]本专利技术基于二次电子发射的靶前束晕及剖面探测装置及丝靶，其具备测量近靶段高辐射区域内束流二维剖面分布和尺寸(横向水平和垂直)，以及横向束晕流强大小及质心偏移等功能，后端可配合快速的多通道电子学获取(带宽可达1MHz，采样率最高20MSps)，为加速器靶前横向信息测量提供了可靠的方案，且探测装置各元件都进行了严谨的材料选择及工艺优化，提升了探测装置的耐辐射性能和使用寿命。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一实施例工作机制原理示意图；
[0027]图2a为本专利技术一实施例靶前束晕及剖面探测装置结构示意图；
[0028]图2b为本专利技术一实施例运动装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述丝靶沿束流前进方向依次包括：第一偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；第一信号丝层，设置水平平行信号丝或设置竖直平行信号丝，被配置为对束流进行垂直剖面的测量或被配置为对束流进行水平剖面的测量；第二信号丝层，设置竖直平行信号丝或设置水平平行信号丝，被配置为对束流进行水平剖面的测量或被配置为对束流进行垂直剖面的测量；第二偏压丝层，设置倾斜偏压丝，被配置为对杂散电子进行抑制；金属刮束片层，设置金属片，被配置为阻挡及测量束晕边缘的粒子。2.根据权利要求1所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层的丝的倾斜角度与所述第二偏压丝层的丝的倾斜角度相反。3.根据权利要求2所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层的丝的倾斜角度与所述第二偏压丝层的丝的倾斜角度大小均为45度。4.根据权利要求1或2或3所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层及所述第二偏压丝层均设有印制铜线，所述铜线蚀刻于各层的基底上，用于传输各层的丝收集的弱流强信号。5.根据权利要求1或2或3所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层及金属刮束片层的基底均为陶瓷PCB基底。6.根据权利要求1或2或3所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层的丝均为钨铼合金丝。7.根据权利要求1或2或3所述的用于靶前束晕及剖面探测的丝靶，其特征在于，所述第一偏压丝层、第一信号丝层、第二信号丝层、第二偏压丝层均包括紧丝结构，以弹性拉紧各层的丝；优选地，所述金属刮束片层15的金属片为镍片，更优选地，所述金属片呈对称布置；优选地，所述紧丝结构包括铜柱、固丝螺栓和弹簧，所述铜柱活动装配于所述固丝排柱的“T”型通孔，所述铜柱设有空心穿孔，所述铜柱外周围与所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏明，牛海华，武军霞，贾欢，袁辰彰，李志学，杜泽，魏源，李丽莉，尹佳，张雍，朱光宇，杨建成，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：