[發(fā)明專利]一種用于離子加速器的束損探測(cè)器裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810126374.6
• 申請(qǐng)日: 2018-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN108318909A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝在鵬;何源;王志軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號(hào): G01T1/29
• 分類號(hào): G01T1/29
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 張瑾

本發(fā)明涉及核電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的離子加速器的束流損失監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于離子加速器的束損探測(cè)器裝置。其特點(diǎn)是包括間隔設(shè)置在真空管上的分別處于上游和下游束流位置探頭，兩個(gè)束流位置探頭分別通過前端電路與時(shí)鐘觸發(fā)器相連，時(shí)鐘觸發(fā)器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與高速采樣數(shù)字電路板相連，上游和下游束流位置探頭對(duì)粒子束團(tuán)進(jìn)行同步信號(hào)獲取并通過高速采樣數(shù)字電路板產(chǎn)生待處理的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)與其歷史數(shù)據(jù)的差超過一定閾值或者上下游信號(hào)之間的差超過一定閾值的時(shí)候則產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)輸出。其利用束流位置監(jiān)測(cè)探頭的差分束流強(qiáng)度損失檢測(cè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間短，無需下降補(bǔ)償電路，通過合理的設(shè)計(jì)，測(cè)量精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的離子加速器的束流損失監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于離子加速器的束損探測(cè)器裝置。

背景技術(shù)

高效的束流損失監(jiān)測(cè)對(duì)于強(qiáng)流直線加速器的穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，作為機(jī)器保護(hù)的重要組成部分，常用的離子加速器中監(jiān)測(cè)束流損失的方法主要有以下三種：基于氣體電離室或者閃爍體光電倍增管的方法，差分束流強(qiáng)度檢測(cè)方法，和非攔截式束損檢測(cè)環(huán)。

氣體電離室型束損設(shè)備是利用密封在儀器內(nèi)部的氣體和入射的各種粒子(γ射線/質(zhì)子/重粒子等)的電離作用產(chǎn)生電信號(hào)而檢測(cè)束流損失。當(dāng)高能離子束流經(jīng)過超導(dǎo)加速腔時(shí)，如果束流損失發(fā)生會(huì)產(chǎn)生輻射粒子而被氣體電離室捕捉到產(chǎn)生電信號(hào)，當(dāng)信號(hào)超過一定閾值則會(huì)被檢測(cè)到并報(bào)警。閃爍體光電倍增管的工作原理是由閃爍體將束流損失而引起的放射線的能量轉(zhuǎn)化為光輻射，然后由光電倍增管將該光信號(hào)檢測(cè)、放大并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理。這些方法要求前端電子學(xué)能夠有效地甄別出放射粒子信號(hào)，并能夠有效地排除射線信號(hào)、光電倍增管熱噪聲、電子學(xué)噪聲等的干擾，才能實(shí)現(xiàn)滿意的探測(cè)效率。

差分束流強(qiáng)度檢測(cè)方法是近年發(fā)展起來的一種新的束損探測(cè)方法，目前已被美國散列中子源(SNS)和美國的稀有同位素束流裝置(FRIB)采用作為中高能段的機(jī)器保護(hù)系統(tǒng)，其主要是通過利用兩個(gè)不同的束流強(qiáng)度探測(cè)器(BCM)監(jiān)測(cè)束流強(qiáng)度的變化，如果束流強(qiáng)度發(fā)生相對(duì)變化，即其差分束流強(qiáng)度值大于一個(gè)閾值時(shí)發(fā)起警報(bào)并輸出機(jī)器保護(hù)信號(hào)。這種方法主要是利用的交流電流變壓探針(ACCT)獲取束流強(qiáng)度信號(hào)，這種探頭有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：首先，由于ACCT的電路特點(diǎn)而造成獲得的測(cè)量值隨著時(shí)間下降的特性(Drooping)，因此需要提供額外的下降補(bǔ)償電路。其次，由于ACCT的探針的重要部件之一是一種高靈敏度的磁性感應(yīng)器，由于其安裝在離子加速器的真空管壁上往往比較容易受到損壞，而通常一個(gè)ACCT的更換與升級(jí)往往需要很長時(shí)間甚至以年為單位。

非攔截式束損檢測(cè)環(huán)方法的主要工作原理是通過一個(gè)設(shè)計(jì)在真空管外部的金屬環(huán)來攔截由于束損而引起的次級(jí)粒子所激發(fā)的電流，類似于傳統(tǒng)的法拉第桶(FaradayCup)的工作原理，當(dāng)束損粒子和次級(jí)粒子被束損檢測(cè)環(huán)捕捉到以后產(chǎn)生電流，通過電子學(xué)電路捕捉放大以達(dá)到束損監(jiān)測(cè)的目的。該方法在束流功率密度過大時(shí)容易損傷檢測(cè)環(huán)，而且其通常需要對(duì)其做優(yōu)化設(shè)計(jì)并散熱處理，使得熱量密度盡可能均勻封閉。在超導(dǎo)離子加速器段通常為了到防止產(chǎn)生污染的問題，其內(nèi)壁材料需要采用鍍特別的金屬材料例如鈮金屬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種用于離子加速器的束損探測(cè)器裝置。從而有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所述的一種用于離子加速器的束損探測(cè)器裝置，其特點(diǎn)是包括間隔設(shè)置在真空管上的分別處于上游和下游束流位置探頭，兩個(gè)束流位置探頭分別通過前端電路與時(shí)鐘觸發(fā)器相連，時(shí)鐘觸發(fā)器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與高速采樣數(shù)字電路板相連，上游和下游束流位置探頭對(duì)粒子束團(tuán)進(jìn)行同步信號(hào)獲取并通過高速采樣數(shù)字電路板產(chǎn)生待處理的數(shù)字信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)與其歷史數(shù)據(jù)的差超過一定閾值或者上下游信號(hào)之間的差超過一定閾值的時(shí)候則產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)輸出。

所述的上游和下游束流位置探頭在真空管上的間隔距離為2-50m。