[發明專利]一種用于屏蔽強磁場的多層復合結構的磁屏蔽裝置

無效

• 申請號: 200610113824.5
• 申請日: 2006-10-18
• 公開（公告）號: CN101166411A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 馬雁云;王平;章志明;秦秀波;于潤生;王寶義;魏龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;G12B17/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及核電子學與核探測技術領域，特別是一種用于屏蔽強磁場的光電倍增管磁屏蔽裝置。

背景技術

光電倍增管是一種基于光電效應、二次電子發射的光電探測器件，可將微弱的光信號轉換成可測量的電信號，具有探測靈敏度高、時間響應快、放大倍數大、光電特性線性好、性能穩定、使用方便等優點，被廣泛應用于光譜學、核物理、醫學等領域。光電倍增管主要由光電發射陰極(光陰極)和聚焦電極、電子倍增極(打拿極)及電子收集極(陽極)等組成，所有部件封裝在真空內。入射光照射光陰極，光陰極向真空中發射光電子。光電子在聚焦極電場作用下進入倍增系統，并通過進一步的二次發射得到的倍增放大。陽極收集放大后的電子用作為信號輸出。光電倍增管按入射光的接收方式可分為端窗式和側窗式兩種類型。大多數光電倍增管性能會受到磁場的影響，磁場會使光電倍增管中的發射電子脫離預定軌道而造成增益損失、時間響應變壞等。這種損失與光電倍增管的幾何結構及其在磁場中的方向有關。從陰極到第一倍增極的距離越長、光窗口徑越大，光電倍增管就越容易受到磁場的影響。例如5G的垂直于軸向的磁場就可以使光窗直徑13mm、打拿極為線形聚焦型N的光電倍增管輸出降為無磁場時的60％以下。

一般采用由高導磁率材料制成的磁屏蔽體消除磁場對光電倍增管的影響。依據磁感應線折射定律：從磁導率小的介質到磁導率大的介質，磁感應線偏離法線，從磁導率大的介質到磁導率小的介質，磁感應線偏向法線。因而用磁導率很大的軟磁材料(坡莫合金，鐵鉻合金等)做成的磁屏蔽體，放在磁場中，由于磁屏蔽體的磁導率遠大于真空磁導率，磁阻遠小于空氣磁阻，絕大部分磁感應線從磁屏蔽體的壁內通過，而空腔內部磁感應線極少，這就達到了磁屏蔽的目的。

設計一個磁屏蔽體，首先根據被屏蔽磁場的強度和屏蔽目標選擇合適的磁屏蔽材料。選擇磁屏蔽材料時主要考慮相對磁導率、飽和度、價格、加工以及處理的難易、機械強度等。相對磁導率越高，磁屏蔽能力越強，但是具有高的相對磁導率的材料一般飽和點都較低，飽和的材料起不到磁屏蔽的作用。在選定了屏蔽材料后，設計屏蔽體時主要考慮幾何結構、形狀、尺寸、連續性、閉合、長徑比、開口、多層復合屏蔽結構等方面。在磁屏蔽加工完成后要進行氫退火處理，嚴格遵守所規定的退火周期，不但能保證獲得最佳磁屏蔽性能，而且還可以將未退火材料的磁導率平均提高40倍。但在退火以后，對屏蔽體進行沖擊和振動試驗，將降低材料的性能。

目前商品化的光電倍增管磁屏蔽可屏蔽的最大磁場只有十幾高斯，無法屏蔽強磁場。在強磁場下一般通過增加光電倍增管與探測對象的距離來減小磁場的影響，但是光電倍增管的探測效率隨著距離的增加而降低；自行設計的磁屏蔽都是依靠增加磁屏蔽材料的厚度和層數來屏蔽強磁場，存在體積大、造價高、加工及處理困難等缺點，而且光電倍增管的探測效率隨著光窗前屏蔽材料厚度的增加而降低，限制了光電倍增管的應用。

發明內容

針對目前的光電倍增管一般的磁屏蔽設計無法屏蔽強磁場的問題，本發明的目的是提供一種可使光電倍增管在強磁場下正常工作，用于屏蔽強磁場的多層復合結構的磁屏蔽裝置。

為了實現本發明的目的，本發明用于屏蔽強磁場的多層復合結構的磁屏蔽裝置包括如下：

采用多層復合結構，從外到內包括三層：

一硅鋼部件，為中間層；

一合金部件，為內層；

一螺線管線圈，為外層；

將合金部件置于硅鋼部件內部，在合金部件的外部置有螺線管線圈。

附圖說明

圖1是本發明用于屏蔽強磁場的多層復合結構磁屏蔽裝置示意圖

圖2為磁力線在磁屏蔽材料與空氣中分布示意圖

圖3為本發明中螺線管線圈實物圖

圖4為本發明磁屏蔽筒實物圖

圖5a、圖5b為外磁場和被屏蔽光電倍增管輸出幅度、上升時間關系

圖6a、圖6b為在115高斯外磁場下螺線管電流與被屏蔽光電倍增管輸出幅度、上升時間變化關系

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型加以詳細說明，應指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發明的理解，而對其不起任何限定作用。

如圖1本發明用于屏蔽強磁場的多層復合結構磁屏蔽裝置示意圖所示，包括硅鋼部件1、合金部件2、一螺線管線圈3、前端蓋4、后端蓋5、接頭孔6，從外到內包括三層，最外層為螺線管線圈3，中間層為硅鋼部件1，最內層為合金部件2，其中硅鋼部件1采用硅鋼材料制成。合金部件2采用坡莫合金材料制成；螺線管線3圈采用銅芯線制成。

螺線管線圈3、硅鋼部件1、合金部件2采用圓筒結構。