用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为解决质子束灵敏度刻度实验中，不影响质子束与气体闪烁体相互作用前提下，对质子束强度实时准确在线测量的技术问题，而提出了一种用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置及方法。该装置包括灵敏度刻度单元、加速单元和光学成像单元；所述灵敏度刻度单元与加速单元共轴；所述敏度刻度单元质子束入射窗口与加速单元质子束出射窗口均密封；所述灵敏度刻度单元上与质子束运动方向垂直的方向预留有气体荧光传输通道，且气体荧光传输通道密封；所述光学成像单元位于灵敏度刻度单元上其中一个气体荧光传输通道口的一侧。本发明专利技术提出的质子灵敏度刻度方法为实现光学方法脉冲中子能谱测量和应用于带电粒子束能谱及注量监测提供技术支撑。注量监测提供技术支撑。注量监测提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置及方法


[0001]本专利技术属于射线测量技术，具体涉及一种用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置及方法，可用于光学方法对中子束、带电粒子束能谱测量系统灵敏度刻度和基于光学成像系统的辐射场粒子注量测量。

技术介绍

[0002]能谱是表征辐射场特征的重要参数，准确测量辐射场粒子束能谱分布对诊断核辐射产生、发展过程具有重要意义。《Nuclear diagnostics for Inertial Confinement Fusion(ICF)Plasma》(Plasma Physics and Controlled Fusion,2020(62):023001)中指出，准确测量聚变辐射场初级中子能谱、向下/向上散射能谱、超高能中子的能谱，能够诊断出聚变反应区的离子温度、燃料面密度等核心参数，因此中子能谱是聚变物理研究的核心诊断量。在质子/重离子治癌、材料及电子器件辐照机理与效应研究、以及其他核技术应用中，也都需要获得准确的辐射场粒子能量信息或能谱分布。
[0003]不同辐射场的粒子能谱测量方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：包括依次共轴设置的加速单元和灵敏度刻度单元，以及设置在灵敏度刻度单元一侧的光学成像单元；所述加速单元包括加速器靶站(7)和设置在加速器靶站(7)中的法拉第探测器(8)；所述加速器靶站(7)用于提供聚焦模式和扫描模式的质子束；所述灵敏度刻度单元包括与加速器靶站(7)共轴设置的气体腔体(1)，以及荧光准直器(4)、光电探测器(5)和限束准直器(6)；所述气体腔体(1)上在与质子束运动方向垂直的方向设置有密封的第一气体荧光传输通道和第二气体荧光传输通道；所述光学成像单元位于第一气体荧光传输通道的一侧；所述荧光准直器(4)、光电探测器(5)沿光路依次设置在第二气体荧光传输通道一侧，气体腔体(1)中的气体闪烁体的产生的荧光经过荧光准直器(4)出射后被光电探测器(5)接收；所述荧光准直器(4)与气体腔体(1)的轴线的垂直距离大于30mm；所述限束准直器(6)设置在加速器靶站(7)与气体腔体(1)之间；所述光学成像单元包括光学暗箱(9)以及光学暗箱(9)内沿光路方向依次设置的镜头(10)、像增强器(11)和光学相机(12)，镜头(10)、像增强器(11)和光学相机(12)一起组成ICMOS相机；所述镜头(10)、像增强器(11)和光学相机(12)共同置于一块可调节的支撑板上；所述镜头(10)可前后移动，用于调节荧光成像系统视场和景深；所述像增强器(11)用于对接收的荧光增强放大，其快门宽度从2纳秒至百毫秒可调；所述光学相机(12)输出的快门同步脉冲波形用于驱动像增强器开门及快门宽度监测。2.根据权利要求1所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：所述气体腔体(1)主体为不锈钢材质的长方形腔体，紧贴气体腔体(1)的内壁设有内衬(2)；所述光学暗箱(9)为双层屏蔽结构箱体，外箱体为合金铝，内箱体为黄铜，在内箱体内壁贴有粘性黑绒布。3.根据权利要求2所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：所述加速器靶站(7)和气体腔体(1)分立设置；所述加速器靶站(7)的后端密封设置有质子束的出射窗口，所述气体腔体(1)的前端密封设置有与出射窗口对应的入射窗口；所述限束准直器(6)设置在质子束的出射窗口与入射窗口之间；所述入射窗口与出射窗口之间的距离小于质子在空气中的射程；或者，所述加速器靶站(7)通过金属靶管与气体腔体(1)连接，限束准直器(6)置于金属靶管内，所述限束准直器(6)的前端密封设置有质子束的入射窗口。4.根据权利要求3所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：气体腔体(1)出射窗口处设有真空与气体接口(3)，用于对气体腔体(1)抽真空或充入高纯度的气体闪烁体；所述气体腔体(1)质子束的入射窗口采用薄金属窗密封；
所述加速器靶站(7)质子束的出射窗口采用薄金属窗密封；所述气体腔体(1)上的两个体荧光传输通道出口均采用石英玻璃窗口密封。5.根据权利要求4所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：所述荧光准直器(4)采用一片平面镜(41)组成L型90度反射光路，或者采用两片相互平行的平面镜(41)组成Z型反射光路；所述荧光准直器(4)在光路的入口和出口分别设置有光阑(42)，且在通路侧壁上贴有黑色吸光材料。6.根据权利要求5所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：所述内衬(2)的厚度2mm，采用发蓝处理的黑色铝合金板材拼接而成；所述薄金属窗为中心厚度10μm、直径25mm的钛窗；所述限束准直器(6)为厚度5mm、中心孔径15mm的不锈钢结构。7.根据权利要求1
‑
6任一所述的用于光学成像能谱测量系统的质子灵敏度刻度装置，其特征在于：所述镜头(10)选用佳能EF50F1.2L USM或EF85F1.2L II USM大光圈定焦镜头；所述像增强器(11)选用P47材质荧光屏的像增强器；所述光学相机(12)分辨率为最低为512
×
512，最大为2048
×
2048，12bits量化，对应图像灰度值变化范围0～4095；所述ICMOS相机的增益电压调节范围为2.0～5.0V。8.一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金良，欧阳晓平，何世熠，陈亮，张建福，杜雪，张显鹏，阮金陆，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：