[發(fā)明專利]一種共振肖特基探針裝置及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910525273.0
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110275199B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱光宇;武軍霞;張雍;謝宏明;杜澤;景龍;魏源;顧可偉;胡雪靜;李志學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發(fā)明涉及一種共振肖特基探針裝置及其使用方法，其特征在于，包括共振肖特基探針：共振肖特基探針的第一耦合環(huán)天線通過低噪聲放大器連接功率分配器輸入端；功率分配器第一輸出端連接第一負(fù)載或帶通濾波器，帶通濾波器連接頻譜分析儀；功率分配器第二輸出端通過開關(guān)分別連接第二負(fù)載和可調(diào)衰減器，可調(diào)衰減器通過連接可調(diào)移相器連接低通濾波器；低通濾波器輸出端連接四端口雙向耦合器輸入端，四端口雙向耦合器耦合端分別連接第三負(fù)載和第四負(fù)載，四端口雙向耦合器輸出端連接矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀第一端口或共振肖特基探針的第二耦合環(huán)天線，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀第二端口連接共振肖特基探針的第二耦合環(huán)天線，本發(fā)明可廣泛用于重離子束加速器束流診斷領(lǐng)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種共振肖特基探針裝置及其使用方法，屬于重離子束(包括質(zhì)子束)加速器束流診斷領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1918年德國物理學(xué)家沃爾特·肖特基首次提出肖特基噪聲概念，1972年，物理學(xué)家從歐洲核子研究中心(CERN)的ISR機器上首次觀測到質(zhì)子束肖特基信號，從此肖特基噪聲診斷作為重要的非攔截式束流診斷手段廣泛應(yīng)用于各加速器束測系統(tǒng)中，通過肖特基信號可以得到束流流強、束流回旋頻率、束流能量、束流的頻率分布寬度和動量分布寬度等束流參數(shù)，且通過肖特基譜儀可以測量機器的tune值、研究機器的穩(wěn)定性以及觀察束流的冷卻、堆積、衰減等過程，因此，肖特基譜儀是一個功能強大的束診工具。通常的肖特基探針為容性探針，但是靈敏度較低，很多實驗室在探針外面加入共振電路以提高探針的靈敏度(一般有載Q_L值小于10以下)，例如CERN和GSI(德國重離子研究中心)等。1985年，GSI提出采用肖特基信號測量原子核質(zhì)量，迄今已成功測量一百多個核的質(zhì)量，有的測量精度達10^-7。2008年，GSI提出研制高靈敏度的諧振腔用于肖特基譜儀，實驗表明共振肖特基探針靈敏度遠遠大于容性肖特基探針，在同樣束流條件下新的共振肖特基探針信號強度比舊的容性肖特基探針信號大100倍。日本東京大學(xué)的RIKEN機器上也裝有共振肖特基探針用于原子核質(zhì)量測量。2011年，CSRe(中國蘭州重離子加速器冷卻儲存實驗環(huán))上也研制了類似于GSI的共振肖特基探針。

共振肖特基探針基于諧振腔工作原理，其工作模式一般為TM₀₁₀模。品質(zhì)因數(shù)(Q值)是共振肖特基探針最重要的指標(biāo)之一，Q值越大，共振肖特基探針的工作帶寬越窄(頻率選擇性越好)，靈敏度越高。目前，GSI的高靈敏度共振肖特基探針的有載Q_L值約為500；CSRe上運行的共振肖特基探針的有載Q_L值約為496；日本東京大學(xué)的RIKEN機器上的共振肖特基探針的有載Q_L值約為1000。上述三個機器上的共振肖特基探針的有載Q_L值均限制在1000以下，因此，無法滿足儲存環(huán)中單質(zhì)子測量的需求(要求有載Q_L值能達到10000以上)。同時，上述的共振肖特基探針均具有無載Q值為常數(shù)、不可調(diào)節(jié)、限制肖特基探針的靈敏度等缺點。

綜上所述，需要一種新型的超高靈敏度和高Q值可調(diào)的共振肖特基探針裝置，使共振肖特基探針能夠有效滿足高Q值連續(xù)可調(diào)、高靈敏度且造價低的要求，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高Q值連續(xù)可調(diào)、高靈敏度且造價低的共振肖特基探針裝置及其使用方法。