[發明專利]一種離子束流自動測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 201210313386.2
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102819033A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳學勇;宋逢泉;祝慶軍;廖燕飛;宋鋼
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種離子束流自動測量系統，其特征在于包括：離子源系統（1）、接口法蘭（2）、真空室（3）、束流強度測量探頭（4）、發射度測量探頭（5）、能散度測量探頭（6）、單原子離子比測量探頭（7）、束流截止裝置（8）、第一步進電機驅動裝置（9）、第二步進電機驅動裝置（16）、第一步進電機（10）、第二步進電機（12）、第三步進電機（17）、第四步進電機（21）、第一掃描電場電源（14）、第二掃描電場電源（19）、掃描磁場電源（23）、第一A/D卡（11）、第二A/D卡（15）、第三A/D卡（20）、第四A/D卡（24）、第五A/D卡（25）、第一D/A卡（13）、第二D/A卡（18）、第三D/A卡（22）和計算機（26）；離子束流從離子源系統（1）引出后，由連接真空室（3）的接口法蘭（2）進入真空室（3），真空室（3）中在束流線的兩側安裝了束流強度測量探頭（4）、發射度測量探頭（5）、能散度測量探頭（6）和單原子離子比測量探頭（7），在真空室（3）中分別單獨完成對離子束流的束流強度、發射度、能散度、單原子離子比的自動測量；計算機（26）通過第一步進電機驅動裝置（9）和第一步進電機（10）控制束流強度測量探頭（4）進入和撤離束流線，束流強度測量探頭（4）得到的電流信號通過第一A/D卡（11）轉換成數字信號傳輸到計算機（26）中，計算機（26）對此信號進行濾波與成形處理并予以顯示；計算機（26）通過第一步進電機驅動裝置（9）和第二步進電機（12）控制發射度測量探頭（5）進入和撤離束流線，計算機（26）發出的數字指令由第一D/A卡（13）轉換成模擬信號后，控制第一掃描電場電源（14）對發射度測量探頭（5）中掃描電場的電壓進行掃描，發射度測量探頭（5）得到的電流信號、束流位置信號和第一掃描電場電源（14）得到的電壓信號通過第二A/D卡（15）轉換成數字信號輸入到計算機（26），計算機（26）進行發射度計算，并將計算結果予以顯示；計算機（26）通過第二步進電機驅動裝置（16）和第三步進電機（17）控制能散度測量探頭（6）進入和撤離束流線，計算機（26）發出的數字指令由第二D/A卡（18）轉換成模擬信號后，控制第二掃描電場電源（19）對能散度測量探頭（6）中掃描電場的電壓進行掃描，能散度測量探頭（6）的電流信號以及第二掃描電場電源（19）輸出的電壓信號通過第三A/D卡（20）轉換成數字信號后傳輸到計算機（26），計算機（26）進行能散度計算，并將計算結果予以顯示；計算機（26）通過第二步進電機驅動裝置（16）和第四步進電機（21）控制單原子離子比測量探頭（7）進入和撤離束流線，計算機（26）發出的數字指令由第三D/A卡（22）轉換成模擬信號后，控制掃描磁場電源（23）對單原子離子比測量探頭（7）中磁場的場強進行掃描，單原子離子比測量探頭（7）得到的電流信號以及掃描磁場電源（23）輸出的電壓信號通過第四A/D卡（24）轉換成數字信號傳輸到計算機（26），計算機（26）計算單原子離子比，并將計算結果予以顯示；束流截止裝置（8）中的電流信號經第A/D卡（25）轉換成數字信號傳輸到計算機（26）中，計算機（26）對此信號進行濾波與成形處理并予以顯示，由顯示的波形的穩定性判斷束流是否達到穩定狀態。

2.根據權利要求1所述的一種離子束流自動測量系統，其特征在于：所述離子束流的能量應低于200keV，離子束流強度低于180mA。

3.根據權利要求1所述的一種離子束流自動測量系統，其特征在于：所述的束流強度測量探頭（4）為一個法拉第筒，其結構包括第一極板（29）、第二極板（30）、圓孔（28）、筒體（31）、進水口（32）、冷卻水流動槽（33）、出水口（34）；圓孔（28）開在第一極板（29）和第二極板（30）上，第一極板（29）位于第二極板（30）前，筒體（31）位于第二極板（30）后，冷卻水流動槽（33）纏繞分布在筒體（31）外側，進水口（32）位于筒體（31）前端，出水口（34）位于筒體（31）后端。

4.根據權利要求1所述的一種離子束流自動測量系統，其特征在于：所述發射度測量探頭（5）包括：第一入射縫（37）、第一出射縫（40）、第一上極板（38）、第一下極板（39）、第二法拉第筒（41）；第一上極板（38）和第一下極板（39）平行放置，位于第一入射縫（37）和第一出射縫（40）之間，第一入射縫（37）和第一出射縫（40）的開口方向平行于第一上極板（38）和第一下極板（39），第二法拉第筒（41）位于第一出射縫（40）之后。