[發(fā)明專利]一種電子加速器及實現(xiàn)電子束低注量環(huán)境的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410210427.4
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103983874B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭旗;何承發(fā);郭紅霞;陳偉;文林;孫靜;趙雯
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N23/00;G01T1/36;G01T1/29
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 王少文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核技術(shù)在航天電子學領(lǐng)域中的應用，具體涉及一種利用多微孔衰減屏蔽實現(xiàn)電子束低注量輻射效應模擬試驗環(huán)境及相應的方法。

背景技術(shù)

空間輻射環(huán)境主要由銀河系宇宙射線、地磁俘獲形成的輻射帶和隨機發(fā)生的太陽粒子事件組成。地磁俘獲帶主要由質(zhì)子和電子組成，其中電子的能量在0.1MeV至5MeV之間，電子的注量率最大可以達到4E+7e/cm²s。俘獲帶電子會對航天器的材料、太陽能電池、傳感器和集成電路造成輻射損傷。因此通常在地面預先使用電子束對航天器相關(guān)材料和器件進行輻照效應研究，電子加速器是最重要的空間輻射環(huán)境地面模擬輻照裝置。用于模擬空間輻射環(huán)境的電子加速器需要滿足一定的條件：電子束長時間連續(xù)、穩(wěn)態(tài)出束，輻照射野具有較大的面積，便于批量輻照器件。在輻照射野內(nèi)電子束劑量均勻性好于90％。電子加速器是一種多專業(yè)技術(shù)集成的大系統(tǒng)，造價很高。目前市場上沒有專用的低通量穩(wěn)態(tài)電子加速器銷售，科研機構(gòu)一般選擇結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、功率較低的工業(yè)輻照加速器作為空間輻射環(huán)境地面模擬輻照裝置。選用工業(yè)輻照加速器的優(yōu)點是器工作模式經(jīng)過了長期運行的考驗，能量、束流穩(wěn)定性好，輻照面積大，操作、維護簡便；缺點是束流強度偏大。

申請人從俄羅斯引進了ELV-8II型電子加速器，用于輻射效應研究。申請人選擇了功率最小的型號，專門加裝了小束流模塊，標稱束流從0.01mA到10mA,動態(tài)范圍跨越了四個量級。但該加速器的最小電子束流強度仍然偏大。在標稱束流為0.01mA,電子能量為1.0MeV時,距出束窗20cm處的電子通量約為6.5×10¹⁰電子/cm²s,比空間輻射環(huán)境中的最大電子通量大三個數(shù)量級，輻照劑量率在1557rad(Si)/s以上，距真實模擬空間電子束輻射環(huán)境的要求還有很大差距。而GJB5422-2005《軍用電子元器件γ射線累積劑量效應測量方法》規(guī)定，輻射效應模擬試驗的劑量率應該在300rad(Si)/s以下。在模擬空間輻射環(huán)境時，如果模擬輻照源與實際空間輻射環(huán)境電子通量和輻照劑量率相差太大，獲得的輻射效應數(shù)據(jù)不能真實反應實際空間輻射環(huán)境下 的輻射效應變化規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種在電子加速器上實現(xiàn)電子束低注量輻照環(huán)境的方法，其可以提供與實際空間輻射環(huán)境電子通量和輻照劑量率相差不大的電子束低注量輻照環(huán)境，解決了現(xiàn)有電子加速器在進行電子元器件輻射效應研究時電子通量高的技術(shù)問題。

一種電子加速器，其特殊之處在于：包括電子加速器和設(shè)置在加速器出射窗處的金屬多孔板；所述多孔板的厚度應比相應能量的電子在該金屬中的射程大0.5mm以上；所述多孔板上均布小孔，其孔徑為0.8-1.5mm，孔間距為8-20mm。

上述多孔板的材料為高純鋁。

上述電子加速器為穩(wěn)態(tài)電子加速器，所述多孔板厚度為電子加速器出射電子在該金屬中的最大射程+1mm；所述多孔板距出射窗的最近距離為10cm；所述多孔板上小孔的孔徑為1mm，孔間距為10mm。

一種實現(xiàn)電子束低注量環(huán)境的方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)根據(jù)電子加速器出射電子在金屬中的射程，選擇比該射程厚至少1mm的金屬板；

2)在金屬板上開均布小孔，形成多孔板；其中小孔的孔徑和孔間距按以下方式確定：

孔徑下限由機械加工難度確定；孔徑上限以對電子注量和能譜的影響趨于飽和為限；

孔間距的下限由機械加工難度確定；孔間距的上限以對電子注量和能譜的影響趨于飽和為限；

3)將多孔板遮擋在距電子加速器出射窗最近距離處；

4)打開電子加速器，在距多孔板10cm以外的空間即為可進行輻照試驗的電子束低注量環(huán)境。

5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)電子束低注量環(huán)境的方法，其特征在于：

所述金屬板上小孔的孔徑為0.8-1.5mm，孔間距為8-20mm。

當電子加速器為2MeV加速器且金屬板材料為高純鋁時，所述多孔板厚度 為5mm；所述多孔板距出射窗的最近距離為10cm；所述多孔板上小孔的孔徑為1mm，孔間距為10mm。

為了使減小加速器電子通量，增強電子束模擬輻照裝置的空間輻射環(huán)境等效性，本發(fā)明采用多孔衰減法，在不影響電子束能譜分布的情況下，將電子束通量降低到4.5×10⁸電子/cm²s,，劑量率降為10rad(Si)/s。