[實(shí)用新型]一種離子源束流診斷用發(fā)射度儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621128267.X
• 申請(qǐng)日: 2016-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN206147109U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹進(jìn)文;任秀艷;吳靈美;屠銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01T1/29
• 分類號(hào): G01T1/29
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于同位素電磁分離器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子源束流診斷用發(fā)射度儀。

背景技術(shù)

電磁分離方法在同位素分離領(lǐng)域具有不可或缺的地位，電磁分離法是利用能量相同、質(zhì)量不同的離子在橫向磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)半徑不同實(shí)現(xiàn)同位素分離的。同位素電磁分離器就是采用電磁分離方法分離得到同位素的設(shè)備。待分離的離子束從同位素電磁分離器的離子源中射出，經(jīng)同位素電磁分離器中的磁場(chǎng)分離，再被接收裝置接收，完成同位素的分離工作。

在這一分離過(guò)程中，需要測(cè)量同位素電磁分離器中離子束的束流在位置與動(dòng)量的相空間上的分布。分布的面積為束流的發(fā)射度，用以表征束流的品質(zhì)。離子源是同位素電磁分離器的關(guān)鍵設(shè)備(本實(shí)用新型所針對(duì)的是低能強(qiáng)流弧放電離子源，簡(jiǎn)稱“離子源”)，束流的發(fā)射度是離子源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一，對(duì)離子源像寬的影響很大，因此需要進(jìn)行發(fā)射度的測(cè)量，在運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)也需要實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)射度。因此，需要一種裝置對(duì)發(fā)射度進(jìn)行測(cè)量。離子源和離子束都處于真空環(huán)境中，對(duì)于離子束的發(fā)射度的測(cè)量也在真空環(huán)境中進(jìn)行。

發(fā)射度測(cè)量有多種方法，常用的有：縫—屏法、孔—熒光屏法、縫—絲法、電壓掃描法。縫—絲法又可分為多縫單絲、單縫多絲和單縫單絲等不同形式。

縫—屏法(即“胡椒罐”法)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是無(wú)法測(cè)得束斑內(nèi)的束流密度，無(wú)法考慮束流密度分布對(duì)發(fā)射度的貢獻(xiàn)，束斑的邊界也不易準(zhǔn)確確定，使x’的誤差較大。另外，每一個(gè)屏只能進(jìn)行有限次的測(cè)量，而且要取出屏片后才能確定發(fā)射度值，效率較低。

由于低能離子對(duì)屏有較強(qiáng)的濺射效應(yīng)，故孔—熒光屏法不適用于低能強(qiáng)流離子束。

縫—絲法可以獲得比較準(zhǔn)確的電流密度分布，絲杠也可以給出準(zhǔn)確的位置，但是每次測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)。絲縫掃描發(fā)射度儀通過(guò)絲縫機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量不同(X,θ)相點(diǎn)下的束流密度，X取決于探頭的空間位置，θ取決于絲相對(duì)于縫中心的位置。

電壓掃描法通過(guò)偏轉(zhuǎn)電壓的變化來(lái)獲得不同(X,θ)相點(diǎn)下的束流密度，不同的偏轉(zhuǎn)電壓對(duì)于不同的θ。

實(shí)用新型內(nèi)容

經(jīng)過(guò)比較，電壓掃描法有掃描時(shí)間短、探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)，更適用于低能強(qiáng)流離子束的發(fā)射度的測(cè)量。因此根據(jù)電壓掃描的方式設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的測(cè)量發(fā)射度的裝置，實(shí)現(xiàn)低能強(qiáng)流弧放電離子源的發(fā)射度的測(cè)量，采用單縫—靜電掃描型發(fā)射度儀測(cè)量直流束的發(fā)射度。設(shè)計(jì)的束流發(fā)射度儀能夠測(cè)量束流功率達(dá)1.5kW(30kV，50mA)的束流。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種離子源束流診斷用發(fā)射度儀，設(shè)置在同位素電磁分離器上，所述同位素電磁分離器包括設(shè)置在真空室內(nèi)、設(shè)有引出電極的離子源，所述離子源從所述引出電極的引出縫中射出離子束，其中，所述離子源束流診斷用發(fā)射度儀包括設(shè)置有探頭的運(yùn)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)能夠使所述探頭在所述真空室內(nèi)的所述引出縫附近做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所述探頭能夠測(cè)量所述離子束的電流信號(hào)；還包括連接所述探頭的掃描電源；還包括控制所述動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)、掃描電源、處理所述探頭所獲得的所述電流信號(hào)的運(yùn)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述運(yùn)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述真空室上，包括連接步進(jìn)電機(jī)和螺母的絲杠，還包括與所述螺母相連、一端穿入所述真空室的傳動(dòng)桿、設(shè)置在所述真空室內(nèi)的所述傳動(dòng)桿的一端的探頭支架，所述探頭安裝在所述探頭支架上，還包括把所述傳動(dòng)桿設(shè)置在所述真空室上的安裝法蘭，所述傳動(dòng)桿能夠在所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)所述探頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其中，所述傳動(dòng)桿采用密封的波紋管實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)在真空環(huán)境與非真空環(huán)境之間的運(yùn)動(dòng)貫穿，所述傳動(dòng)桿在所述真空室中的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程能夠達(dá)到±105mm。

進(jìn)一步，所述傳動(dòng)桿在所述真空室中的部分以及所述探頭支架、探頭的耐受功率達(dá)到1.5kW，所述耐受功率是指能夠耐受的所述離子束的最大功率。

進(jìn)一步，還包括貫穿電極，所述貫穿電極一端與所述真空室內(nèi)的所述探頭相連，另一端設(shè)置在所述真空室之外的非真空環(huán)境中，所述貫穿電極采用金屬電極與陶瓷材料相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)5kV高壓的電氣貫穿，用于傳輸所述探頭測(cè)量到的所述離子束的所述電流信號(hào)，所述陶瓷材料用于所述金屬電極的絕緣。

進(jìn)一步，所述探頭包括上下平行設(shè)置的、用于靜電偏轉(zhuǎn)的低電位極板、高電位極板，所述高電位極板設(shè)置在所述低電位極板上方；還包括設(shè)置在所述低電位極板、高電位極板兩端的前縫口和后縫口，所述前縫口靠近所述離子源的所述引出縫；還包括設(shè)置在所述后縫口上的法拉第筒；所述離子束能夠從所述前縫口進(jìn)入所述低電位極板、高電位極板之間經(jīng)過(guò)靜電偏轉(zhuǎn)后，從所述后縫口進(jìn)入所述法拉第筒；

所述低電位極板、高電位極板長(zhǎng)度為200mm；