[發(fā)明專利]一種直線感應電子加速器試驗平臺及雙線圈探測結構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711032836.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107797137A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 馬帥;王科;何小中;龐健
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本發(fā)明涉及線感應電子加速器試驗領域，具體地，涉及一種直線感應電子加速器試驗平臺及雙線圈探測結構。

背景技術

目前在直線感應電子加速器中被廣泛使用的束流半徑診斷技術有胡椒屏法和渡越輻射法，如圖1-圖2所示。如胡椒屏法如圖1所示。渡越輻射法如圖2所示。

上述診斷技術都是直接攔截束流對其進行診斷，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下可以用大量束流的統(tǒng)計平均值來估算當前實驗束流的半徑或發(fā)射度。實驗效率低，當系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定時無法立刻判斷出來，對束流的傳輸具有影響。同時這些方法裝置布局相對繁瑣，實驗效率較低，不易滿足現(xiàn)在的實驗需求。

美國W.E.Nexsen提出的是單個線圈的測量結構，可以解決上述問題，但是由于徑向電場的強度遠大于束流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向磁場的強度，為了屏蔽徑向電場的影響和提高信噪比，添加了一層5μm鎳鉻合金薄膜并在線圈后加入磁環(huán)，如圖3所示，這種結構對工藝的要求比較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種直線感應電子加速器試驗平臺及雙線圈探測結構，解決了現(xiàn)有的探測結構復雜，工業(yè)要求較高的技術問題，實現(xiàn)了結構簡單，工藝要求較低，且對束流的傳輸沒有任何影響，提高了束流半徑診斷效率的技術效果。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請?zhí)峁┝艘环N直線感應電子加速器中的雙線圈新型探測結構，所述結構包括：

PCB板、探測線圈A、有機玻璃、探測線圈B；有機玻璃固定在束流管道壁上，PCB板固定在有機玻璃上，探測線圈A和探測線圈B固定在PCB板上，其中，探測線圈A與探測線圈B接地方向相反。

本申請中的雙線圈的新型探測結構，兩組單砸線圈獨立且接地方向相反，這種結構簡單，工藝要求較低，并且從理論上有效解決了電場干擾和損失的問題。束流在運動過程中本身激發(fā)出電磁場，這種結構的探頭通過線圈的電磁感應原理，可以同時獲得磁場和電場信息，通過簡單的信號分析可以快速將兩者分離并處理，實現(xiàn)束流半徑和流強的實時診斷。此外該結構可以與軸向B-dot探頭結合，在獲得束流半徑和流強信息的同時獲得束流偏軸信息，實現(xiàn)束流診斷探頭的集成。徑向電場和軸向磁場在探頭上產(chǎn)生的信號是耦合在一起的，采用兩個接地方向相反的反磁線圈，就可以將兩種信號區(qū)分開，從而更全面的獲取束流的信息。

進一步的，探測線圈A和探測線圈B均為單砸線圈，且相互獨立，磁場感應的電動勢和電場感應的電動勢在接地端相反的情況下方向變化不同。

進一步的，所述結構還包括外殼，PCB板、探測線圈A、有機玻璃、探測線圈B均位于外殼內(nèi)，外殼與束流管道壁連接。外殼為密封金屬外殼，進行保護。

進一步的，為了消除不對稱性帶來的誤差，雙線圈結構上改善了探頭的引出和支撐結構，這些改變增強了兩個反磁線圈的電磁對稱性。所述結構還包括：BNC接頭、同軸線、多個軸向B-dot環(huán)、多個角向B-dot環(huán)、i-pex接頭，探測線圈A和探測線圈B分別通過同軸線與BNC接頭連接，軸向B-dot環(huán)與角向B-dot環(huán)交叉均勻分布在PCB板的截面圓周上，i-pex頭位于任意軸線B-dot環(huán)與角向B-dot環(huán)中間，束流管道從PCB板穿過，束流管道中心線與PCB板截面中心線重合。

本申請還提供了一種直線感應電子加速器試驗平臺，試驗平臺中的探測結構為所述的探測結構，所述試驗平臺還包括：一臺高壓脈沖電源、兩組螺旋調(diào)節(jié)桿、一個匹配阻抗、一臺示波器、兩個積分器、束流管道、；

高壓脈沖電源與匹配阻抗之間連接有束流管道，探測結構通過同軸電纜與積分器連接，積分器與示波器連接；探測結構固定在束流管道上，用于探測束流通過時產(chǎn)生的信號；高壓脈沖電源用于產(chǎn)生梯形方波(前后沿均為20-30納秒，平頂40-60納秒，峰值5-10千伏，平定波動小于2％)；兩組螺旋調(diào)節(jié)桿均固定在束流管道上，用于調(diào)整模擬束流桿的偏軸情況；匹配阻抗用于減小反射波；示波器用于顯示并記錄信號；積分器用于對初始信號進行積分處理。

試驗平臺靈敏度系數(shù)計算：

首先建立差模信號的S參數(shù)表達式，然后給出靈敏度系數(shù)的計算。輸入端口由三個量確定：輸入電壓V_input，輸入電流I_input和輸入阻抗Z_input；同樣輸出端口也可以由三個量確定：輸出電壓V_putput，輸出電流I_output和輸出阻抗Z_output。反磁線圈的靈敏度系數(shù)η表示線圈內(nèi)部含有的由于束流旋轉(zhuǎn)引入的軸向磁通。