[發明專利]一種高功率微波腔體的光輻射監測系統

在審

• 申請號: 201810154101.2
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108414082A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 謝在鵬;李永明;何源
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42;G01J1/44;G01J1/02
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張瑾

本發明涉及核電子學技術領域的微波腔體的光輻射技術領域，尤其是涉及一種高功率微波腔體的光輻射監測系統。其特點是包括不銹鋼屏蔽盒，所述的不銹鋼屏蔽盒內設置有電路板，電路板上設置有SMA接頭，光電轉換傳感器探頭安裝在不銹鋼屏蔽盒側面下方，不銹鋼屏蔽盒上還設置有與電路板相連的電源接口；電路板上的兩路光傳感探頭和自檢信號經過信號選擇器并選擇信號輸出光感應傳感器信號，光感應傳感器信號接三重冗余電路中的單路信號處理電路，單路信號處理電路經單路判斷輸出信號接三輸入投票電路，三輸入投票電路輸出為報警信號。其系統可靠性高，響應速度快；設計成本低，電路簡單，安裝方便；信號判斷邏輯閾值可調，系統靈敏度高。

技術領域

本發明涉及核電子學技術領域的微波腔體的光輻射技術領域，尤其是涉及一種高功率微波腔體的光輻射監測系統。

背景技術

在強流粒子加速器中高功率微波(HPM)腔體具有廣泛的應用，其通過采用一種工作頻率范圍在1G-300GHz之間且瞬時功率過100MW的電磁脈沖而實現將電磁能量轉化為粒子的動能以實現粒子加速。在HPM腔體中，由于功率傳輸設備制造工藝上的不完美等因素使得實際工作環境中的HPM在真空傳輸時會產生二次電子倍增效應甚至電弧放電效應的。這兩種效應的發生使得處于工作狀態的腔體和真空管造成局部短路或局部溫度升高，甚至破壞昂貴的超導腔及其配套設備。因此如何實時監測這兩種效應成為HPM腔體保護系統設計的一個關鍵。其主要目的是能及時的監測這兩種效應并能迅速關閉微波功率源，以避免造成HPM腔體的設備損壞。由高功率微波傳輸導致的電弧放電效應的過程中通常伴隨著高能量的釋放，其通常會以一種輻射的方式對外釋放能量。實驗表明，在強流粒子加速器中HPM腔體當發生電弧放電效應的時候，其對外輻射的可見光線的通常是為波長460nm到580nm左右的的可見光。因此有文獻[1]提出利用光探測技術來實現二次電子倍增和電弧放電效應的監測，從而快速的實現機器保護。

光輻射監測技術是一種低成本的監測方法，其通過一套電路監測并觸發警報，其設計原理簡單，且響應速度較快。然而在目前已有的解決方案中，監測電路通常是一種由多個模擬器件組成的放大和觸發電路，其存在一定可靠性問題。首先，這一類的半導體集成電路使用一段時間后，某些電性能參數將逐漸發生參數漂移而失效，并可能產生隨機錯誤。其次，在強流粒子加速器的高能輻射環境下，由于環境中存在的電子、質子、中子、α粒子等以及伽瑪射線等輻射使得電路元器件參數變化，甚至導致電路完全損壞而失去功能。因此如何針對已有的解決方案提高系統可靠性，減少部件更換頻率，減少人力和硬件成本，并增加機器保護失效的風險成為了一個待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種高功率微波腔體的光輻射監測系統。從而有效解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：所述的一種高功率微波腔體的光輻射監測系統，其特點是包括不銹鋼屏蔽盒，所述的不銹鋼屏蔽盒內設置有電路板，電路板上設置有第二SMA接頭，第二SMA接頭通過三根同軸電纜傳輸線分別接第一SMA接頭中的LVDS信號OUT+端口、LVDS信號OUT-端口和復位信號端口，光電轉換傳感器探頭安裝在不銹鋼屏蔽盒側面下方，不銹鋼屏蔽盒上還設置有與電路板相連的電源接口；所述的電路板上的電路模塊中的兩路光傳感探頭和自檢信號經過信號選擇器并選擇信號輸出光感應傳感器信號，光感應傳感器信號接三重冗余電路中的單路信號處理電路，單路信號處理電路經單路判斷輸出信號接三輸入投票電路，三輸入投票電路輸出為報警信號。