[發明專利]用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置及方法

在審

• 申請號: 202210151804.6
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114509802A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 劉金良;歐陽曉平;何世熠;陳亮;張建福;杜雪;張顯鵬;阮金陸
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

1.一種用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：包括依次共軸設置的加速單元和靈敏度刻度單元，以及設置在靈敏度刻度單元一側的光學成像單元；

所述加速單元包括加速器靶站(7)和設置在加速器靶站(7)中的法拉第探測器(8)；所述加速器靶站(7)用于提供聚焦模式和掃描模式的質子束；所述靈敏度刻度單元包括與加速器靶站(7)共軸設置的氣體腔體(1)，以及熒光準直器(4)、光電探測器(5)和限束準直器(6)；所述氣體腔體(1)上在與質子束運動方向垂直的方向設置有密封的第一氣體熒光傳輸通道和第二氣體熒光傳輸通道；

所述光學成像單元位于第一氣體熒光傳輸通道的一側；

所述熒光準直器(4)、光電探測器(5)沿光路依次設置在第二氣體熒光傳輸通道一側，氣體腔體(1)中的氣體閃爍體的產生的熒光經過熒光準直器(4)出射后被光電探測器(5)接收；

所述熒光準直器(4)與氣體腔體(1)的軸線的垂直距離大于30mm；

所述限束準直器(6)設置在加速器靶站(7)與氣體腔體(1)之間；

所述光學成像單元包括光學暗箱(9)以及光學暗箱(9)內沿光路方向依次設置的鏡頭(10)、像增強器(11)和光學相機(12)，鏡頭(10)、像增強器(11)和光學相機(12)一起組成ICMOS相機；

所述鏡頭(10)、像增強器(11)和光學相機(12)共同置于一塊可調節的支撐板上；所述鏡頭(10)可前后移動，用于調節熒光成像系統視場和景深；

所述像增強器(11)用于對接收的熒光增強放大，其快門寬度從2納秒至百毫秒可調；

所述光學相機(12)輸出的快門同步脈沖波形用于驅動像增強器開門及快門寬度監測。

2.根據權利要求1所述的用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：

所述氣體腔體(1)主體為不銹鋼材質的長方形腔體，緊貼氣體腔體(1)的內壁設有內襯(2)；

所述光學暗箱(9)為雙層屏蔽結構箱體，外箱體為合金鋁，內箱體為黃銅，在內箱體內壁貼有粘性黑絨布。

3.根據權利要求2所述的用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：

所述加速器靶站(7)和氣體腔體(1)分立設置；所述加速器靶站(7)的后端密封設置有質子束的出射窗口，所述氣體腔體(1)的前端密封設置有與出射窗口對應的入射窗口；所述限束準直器(6)設置在質子束的出射窗口與入射窗口之間；所述入射窗口與出射窗口之間的距離小于質子在空氣中的射程；

或者，所述加速器靶站(7)通過金屬靶管與氣體腔體(1)連接，限束準直器(6)置于金屬靶管內，所述限束準直器(6)的前端密封設置有質子束的入射窗口。

4.根據權利要求3所述的用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：

氣體腔體(1)出射窗口處設有真空與氣體接口(3)，用于對氣體腔體(1)抽真空或充入高純度的氣體閃爍體；

所述氣體腔體(1)質子束的入射窗口采用薄金屬窗密封；

所述加速器靶站(7)質子束的出射窗口采用薄金屬窗密封；

所述氣體腔體(1)上的兩個體熒光傳輸通道出口均采用石英玻璃窗口密封。

5.根據權利要求4所述的用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：

所述熒光準直器(4)采用一片平面鏡(41)組成L型90度反射光路，或者采用兩片相互平行的平面鏡(41)組成Z型反射光路；所述熒光準直器(4)在光路的入口和出口分別設置有光闌(42)，且在通路側壁上貼有黑色吸光材料。

6.根據權利要求5所述的用于光學成像能譜測量系統的質子靈敏度刻度裝置，其特征在于：

所述內襯(2)的厚度2mm，采用發藍處理的黑色鋁合金板材拼接而成；

所述薄金屬窗為中心厚度10μm、直徑25mm的鈦窗；

所述限束準直器(6)為厚度5mm、中心孔徑15mm的不銹鋼結構。