[發明專利]質子注量率測量裝置及系統

有效

• 申請號: 202011419740.0
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112558138B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張艷文;郭剛;劉建成;覃英參;殷倩;肖舒顏;楊新宇
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01T1/29
• 分類號: G01T1/29;G01T7/00
• 代理公司: 北京市創世宏景專利商標代理有限責任公司 11493
• 代理人: 王鵬鑫

本公開提供了一種質子注量率測量裝置及系統，其中該裝置包括吸收結構和補償結構，吸收結構用于吸收入射的質子束流；補償結構沿質子束流的入射方向設置于吸收結構之前，在測量質子束流注量率過程中為吸收結構提供二次電子發射補償；其中，吸收結構和補償結構采用的材料均為石墨。通過本公開實施例的質子注量率測量裝置，可以通過二次電子發射補償，避免高壓電源的使用，在方便操作的同時，還確保了測量的準確率。同時，由于補償結構和吸收結構的材料均采用石墨，使得該裝置在大氣下即可以實現質子注量率的測量，同時極大地降低了殘余伽馬輻射劑量，降低了探測過程中的電離輻射，確保試驗人員的安全。

技術領域

本公開涉及質子測量技術領域，尤其涉及一種質子注量率測量裝置及系統。

背景技術

航空航天器件進行中能質子(幾十MeV～幾百MeV)單粒子效應輻照實驗所需的質子注量率范圍一般為10⁶～10⁸cm^-2·s^-1，針對該范圍的質子注量率測試一般需要采用法拉第筒進行。現有技術中，針對測量100MeV質子的法拉第筒一般采用銅材料的筒狀結構作為質子收集筒，透射準直孔的直徑一般為0.5cm～2cm，吸收體的厚度為2cm，以確保100MeV質子能夠完全被阻止在吸收體中。其中，當整個法拉第筒放置于真空管道中，可以排除收集筒內空氣電離造成的測量誤差。

雖然上述類型的法拉第筒的質子注量率測量較為準確，但在實際應用中往往存在如下問題：在進行100MeV質子輻照過程中，由于質子與材料銅發生核反應產生大量的伽馬輻射，而且伽馬輻射劑量相對較高，一般為幾十～幾百μSv/h。若要降低或消除伽馬輻射的上述參與劑量，則往往需要數月甚至幾年。然而，實際試驗中基本僅等待幾個小時就需要進行輻照器件等結構元件的人力更換，顯然，這對于后續試驗人員造成極大的劑量安全隱患。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決現有技術中采用法拉第筒進行質子注量率測量時，造成的因伽馬輻射劑量較高，使得試驗人員在測試過程中面臨極大的輻射安全隱患，本公開提供了一種質子注量率測量裝置及系統。

(二)技術方案

本公開的一個方面提供了一種質子注量率測量裝置，其中包括吸收結構和補償結構，吸收結構用于吸收入射的質子束流；補償結構沿質子束流的入射方向設置于吸收結構之前，在測量質子束流注量率過程中為吸收結構提供二次電子發射補償；其中，吸收結構和補償結構采用的材料均為石墨。

根據本公開的實施例，吸收結構為沿垂直于質子束流的入射方向設置的柱狀結構。

根據本公開的實施例，當質子束流能量為100MeV時，吸收結構在入射方向上的厚度為d0，d0≥7cm。

根據本公開的實施例，補償結構包括補償元件，補償元件為垂直于質子束流的入射方向設置的片狀結構。

根據本公開的實施例，補償元件在入射方向上的厚度為d1，d1≤0.5mm。

根據本公開的實施例，補償結構還包括準直元件，準直元件沿質子束流的入射方向設置于補償元件之前，用于使得入射的質子束流具有準直特性。

根據本公開的實施例，準直元件的內側表面與補償元件的外側表面貼合設置。

根據本公開的實施例，當質子束流能量為100MeV時，準直元件在入射方向上的厚度為d2，d2≥7cm。

根據本公開的實施例，準直元件包括準直孔，準直孔為沿質子束流的入射方向透穿于準直元件的貫穿孔。

根據本公開的實施例，準直孔在垂直于入射方向上的直徑為r1，r1≥1cm。

根據本公開的實施例，補償結構為一中間具有盲孔的柱狀結構，盲孔用于使得入射的質子束流具有準直特性。