[發明專利]一種實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器

有效

• 申請號: 201911140240.0
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110879409B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 薛迎利;于得洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G01R19/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發明公開了一種實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器，包括若干根連接桿、上游接地電極板、下游接地電極板及均包含一絕緣基板的上游二次電子抑制電極板、束流收集板、下游二次電子抑制電極板、阻擋式接地電極板和阻擋式二次電子抑制電極板。本發明公開的實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器，可應用于如生物和材料改性輻照實驗、生物制品生產、粒子輻射育種、核孔膜生產等相關物理實驗及工業生產過程中帶電粒子束密度分布的監測以及需要精確控制和實時監視束流的密度分布等場合。

技術領域

本發明涉及一種實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器。

背景技術

總電流強度為I的粒子束輻照在面積為A的區域上，則該粒子束的平均束流密度若通過區域A中任意一點p的小鄰域(該小鄰域的面積為σ)的流強為I_σ，則該點p上的束流密度為ρ(p)≈I_σ/σ。由于束流的不均勻性，區域A中任意一點上的束流密度ρ(p)總是偏離平均束流密度參數束流密度分布反映帶電粒子的均勻性及其強度，在科學實驗和工業生產中，通常需要將束流均勻地輻照到樣品或產品上，因此束流密度分布至關重要。

很多情況下，輻照在樣品上的束流通常是經過電場、磁場等掃描裝置后形成的寬幅扁平束。一般地，掃描束流的包絡范圍高約幾毫米到幾厘米，寬約幾厘米至一兩米。目前通常采用法拉第筒陣列探測器、熒光靶或熒光屏探測器、固體徑跡探測器、氣體探測器等探測器作為測量設備對這種寬幅扁平束的束流密度進行測量。然而，法拉第筒陣列探測器在輻照樣品時，無法實時監測束流的密度分布且其位置分辨較差(一般各個法拉第筒的排布周期在厘米量級)的問題。由于熒光強度與粒子的種類、能量、電荷態等因素相關，即便對于相同種類、相同能量的粒子，熒光強度并不嚴格正比于束流強度，經刻度后只能給出大致的束流密度分布，當流強很強(微安量級以上)時，熒光材質壽命短且發光強度趨于飽和；當流強很弱(皮安量級以下)時，熒光光強很弱和易受雜散光影響大而導致測量不準。此外，熒光靶或熒光屏探測器在輻照樣品時也存在無法實時監測束流的密度分布的問題。固體徑跡探測器不僅離線蝕刻步驟繁瑣、耗時較長、而且獲得的束流密度分布信息嚴重滯后，并由此導致在輻照樣品時也無法實時監測束流的密度分布。

綜上所述，目前現有的探測器在輻照樣品時都無法實時探測帶電粒子束的密度分布。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器，用以解決現有探測器在輻照樣品時無法實時監測束流的密度分布的問題。

本發明提供一種實時監測寬幅帶電粒子束密度分布的探測器，包括若干根連接桿、上游接地電極板、下游接地電極板及均包含一絕緣基板的上游二次電子抑制電極板、束流收集板、下游二次電子抑制電極板、阻擋式接地電極板和阻擋式二次電子抑制電極板，所述束流收集板的絕緣基板的上部和下部分別設置為束流收集通行板部和束流收集阻擋板部；多根所述連接桿穿過從左至右依次平行設置的所述上游接地電極板、所述上游二次電子抑制電極板、所述束流收集通行板部、所述下游二次電子抑制電極板和所述下游接地電極板將其連成一體形成通行式探頭裝置；多根所述連接桿穿過從所述阻擋式接地電極板、所述阻擋式二次電子抑制電極板和所述束流收集阻擋板部將其連成一體形成阻擋式探頭裝置。

優選地，所述束流收集通行板部上設置有細長條形的束流過孔，所述束流收集通行板部的束流過孔的兩側平行設置有上排X電極陣列和下排X電極陣列；所述束流收集阻擋板部上設置有相互垂直的水平電極陣列和豎直電極陣列；所述上排X電極陣列、所述下排X電極陣列、所述水平電極陣列和所述豎直電極陣列均有多個間隔均勻的收集電極；所述束流收集板的絕緣基板上設置有四個信號引出接口，所述水平電極陣列、所述豎直電極陣列、所述上排X電極陣列和所述下排X電極陣列的收集電極分別通過信號線匯集于四個所述信號引出接口。