本发明专利技术涉及一种紧凑型容性肖特基探针装置及其使用方法，其特征在于，包括真空管道、感应极板、超高真空馈通、前端电子学、后端信号处理单元和实时信号分析仪；真空管道的两端均设置有真空管道法兰，位于两真空管道法兰之间的真空管道内围设有四个感应极板，四个感应极板构成容性肖特基探针；对应于四个感应极板的位置，真空管道上间隔设置有四个超高真空馈通；前端电子学用于对超高真空馈通引出的束流感应信号进行放大，后端信号处理单元用于对前端电子学处理后的束流感应信号进行差、和运算，得到水平、垂直和纵向方向的肖特基信号并进行选择，实时信号分析仪用于测量待测粒子的水平或垂直或纵向肖特基信号，本发明专利技术可广泛应用于束流诊断领域中。束流诊断领域中。束流诊断领域中。
【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型容性肖特基探针装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及强流离子加速器或医用重离子束(包括质子束)加速器束流诊断领域，特别是关于一种紧凑型容性肖特基探针装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]肖特基探针是一种不破坏束流的被动式束流诊断探测器。1918年德国物理学家沃尔特
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肖特基首次提出肖特基噪声概念。1972年，物理学家从欧洲核子研究中心(CERN)的ISR机器上首次观测到质子束肖特基信号，从此肖特基噪声诊断作为重要的非拦截式束流诊断手段广泛应用于各加速器束测系统中。肖特基束流诊断不仅被广泛用于重离子(质子)加速器(包括医用离子加速器)的工作点、束流的回旋频率和动量分布等参数的测量中，还被应用于原子核质量和寿命的测量，因此，肖特基探针是一个功能强大的束诊工具。
[0003]2020年，CSR(中国兰州重离子加速器冷却储存环)上研制了横纵向束流肖特基探针，适合于微弱束流测量，但是该探针具有无法兼顾强流离子加速器(强流束容易使该探针前端电子学饱和甚至有损坏风险)，且无法同时实现水平、垂直和纵向三个方向的测量等缺点。
[0004]因此，需要一种兼顾强弱束流且结构紧凑的肖特基探针装置，且能同时实现水平、垂直和纵向三个方向测量的要求，以解决现有技术中存在的不足。
技术实现思路
[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种兼顾强弱束流且能够同时实现水平、垂直和纵向三个方向测量要求的紧凑型容性肖特基探针装置及其使用方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一方面，提供一种紧凑型容性肖特基探针装置，包括真空管道、感应极板、超高真空馈通、前端电子学、后端信号处理单元和实时信号分析仪；
[0007]所述真空管道的两端均设置有真空管道法兰，位于两所述真空管道法兰之间的所述真空管道内围设有四个所述感应极板，四个所述感应极板构成容性肖特基探针，所述感应极板用于感应所述真空管道内对应位置处的束流感应信号；对应于四个所述感应极板的位置，所述真空管道上间隔设置有用于将束流感应信号引出至所述真空管道外的四个所述超高真空馈通；
[0008]所述前端电子学用于对所述超高真空馈通引出的束流感应信号进行传送和放大；
[0009]所述后端信号处理单元用于对所述前端电子学处理后的束流感应信号进行差、和运算，得到水平、垂直和纵向方向的肖特基信号并进行选择；
[0010]所述实时信号分析仪用于根据选择的肖特基信号，测量待测粒子的水平或垂直或纵向肖特基信号。
[0011]进一步地，每一所述感应极板均通过对应的极板支架与所述真空管道的内壁固定连接。
[0012]进一步地，每一所述感应极板的底部中心均固定连接对应所述超高真空馈通的一端，每一所述超高真空馈通的另一端均穿出所述真空管道设置在所述真空管道的外壁。
[0013]进一步地，每一所述前端电子学均包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和放大器；
[0014]每一所述第一单刀双掷开关的输入端分别连接对应所述超高真空馈通，每一所述第一单刀双掷开关的第一输出端均连接对应所述第二单刀双掷开关的第一输入端，每一所述第一单刀双掷开关的第二输出端均通过对应所述放大器连接对应所述第二单刀双掷开关的第二输入端，每一所述第二单刀双掷开关的输出端均连接所述后端信号处理单元。
[0015]进一步地，每一所述前端电子学均通过对应的放大器支架固定设置在所述真空管道上。
[0016]进一步地，后端信号处理单元包括第一180
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微波电桥、第二180
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微波电桥、第三180
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微波电桥、第一负载、第二负载和单刀四掷开关；
[0017]所述第一180
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微波电桥的两个输入端分别连接位于水平方向上的所述前端电子学的第二单刀双掷开关输出端，所述第一180
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微波电桥的差信号输出端连接所述单刀四掷开关的第一输入端，所述第一180
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微波电桥的和信号输出端连接所述第三180
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微波电桥的第一输入端；
[0018]所述第二180
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微波电桥的两个输入端分别连接位于垂直方向上的所述前端电子学的第二单刀双掷开关输出端，所述第二180
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微波电桥的差信号输出端连接所述单刀四掷开关的第二输入端，所述第二180
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微波电桥的和信号输出端连接所述第三180
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微波电桥的第二输入端；
[0019]所述第三180
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微波电桥的差信号输出端连接所述第一负载，所述第三180
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微波电桥的和信号输出端连接所述单刀四掷开关的第三输入端；所述第二负载连接所述单刀四掷开关的第四输入端；所述单刀四掷开关的输出端连接所述实时信号分析仪。
[0020]进一步地，每一所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关以及所述单刀四掷开关均为机械开关。
[0021]另一方面，提供一种紧凑型容性肖特基探针装置的使用方法，包括：
[0022]容性肖特基探针的每一感应极板均感应真空管道内对应位置处的束流感应信号，并通过超高真空馈通将束流感应信号引出至真空管道外；
[0023]确定弱束流测量模式或强束流测量模式，并根据确定的模式，启动或关闭前端电子学对束流感应信号的放大；
[0024]后端信号处理单元对前端电子学处理后的束流感应信号进行差、和运算，得到水平、垂直和纵向方向的肖特基信号并进行选择；
[0025]实时信号分析仪根据选择的肖特基信号，测量待测粒子的水平或垂直或纵向肖特基信号。
[0026]进一步地，所述确定弱束流测量模式或强束流测量模式，并根据确定的模式，启动或关闭前端电子学对束流感应信号的放大，包括：
[0027]在弱束流测量模式下，将每一前端电子学中的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关均切换至放大器端，并开启每一前端电子学中的放大器；
[0028]在强束流测量模式下，将每一前端电子学中的第一单刀双掷开关和第二单刀双掷
也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0047]尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，包括真空管道、感应极板、超高真空馈通、前端电子学、后端信号处理单元和实时信号分析仪；所述真空管道的两端均设置有真空管道法兰，位于两所述真空管道法兰之间的所述真空管道内围设有四个所述感应极板，四个所述感应极板构成容性肖特基探针，所述感应极板用于感应所述真空管道内对应位置处的束流感应信号；对应于四个所述感应极板的位置，所述真空管道上间隔设置有用于将束流感应信号引出至所述真空管道外的四个所述超高真空馈通；所述前端电子学用于对所述超高真空馈通引出的束流感应信号进行传送和放大；所述后端信号处理单元用于对所述前端电子学处理后的束流感应信号进行差、和运算，得到水平、垂直和纵向方向的肖特基信号并进行选择；所述实时信号分析仪用于根据选择的肖特基信号，测量待测粒子的水平或垂直或纵向肖特基信号。2.如权利要求1所述的一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，每一所述感应极板均通过对应的极板支架与所述真空管道的内壁固定连接。3.如权利要求2所述的一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，每一所述感应极板的底部中心均固定连接对应所述超高真空馈通的一端，每一所述超高真空馈通的另一端均穿出所述真空管道设置在所述真空管道的外壁。4.如权利要求1所述的一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，每一所述前端电子学均包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和放大器；每一所述第一单刀双掷开关的输入端分别连接对应所述超高真空馈通，每一所述第一单刀双掷开关的第一输出端均连接对应所述第二单刀双掷开关的第一输入端，每一所述第一单刀双掷开关的第二输出端均通过对应所述放大器连接对应所述第二单刀双掷开关的第二输入端，每一所述第二单刀双掷开关的输出端均连接所述后端信号处理单元。5.如权利要求1所述的一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，每一所述前端电子学均通过对应放大器支架固定设置在所述真空管道上。6.如权利要求4所述的一种紧凑型容性肖特基探针装置，其特征在于，后端信号处理单元包括第一180
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微波电桥、第二180
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微波电桥、第一负载、第二负载和单刀四掷开关；所述第一180
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微波电桥的两个输入端分别连接位于水平方向上的所述前端电子学的第二单刀双掷开关输出端，所述第一180
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微波电桥的差信号输出端连接所述单刀四掷开关的第一输入端，所述第一180
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微波电桥的和信号输出端连接所述第三180
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微波电桥的第一输入端；所述第二180
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微波电桥的两个输入端分别连接位于垂直方向上的所述前端电子学的第二单刀双掷开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱光宇，武军霞，杜泽，何珮琳，杨永良，尹佳，
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：
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