專利名稱：單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于器件抗單粒子效應(yīng)性能評(píng)估試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置。
背景技術(shù)：
北京HI-13串列加速器是目前國內(nèi)非常適于開展星用器件抗單粒子效應(yīng)性能評(píng)估用的地面模擬試驗(yàn)加速器。在過去十多年里，一直利用Q3D磁譜儀設(shè)備，在串列加速器上開展了大量星用器件抗單粒子效應(yīng)性能評(píng)估地面模擬試驗(yàn)(以下簡稱單粒子試驗(yàn))。單粒子試驗(yàn)通常需要準(zhǔn)確獲得輻照樣品的重離子注量，同時(shí)根據(jù)單粒子效應(yīng)情況，對(duì)輻照樣品的注量率也有一定的范圍要求。另外單粒子試驗(yàn)對(duì)輻照樣品的重離子束斑大小及輻照束斑均勻性都有一定要求。因此，在利用加速器重離子開展單粒子試驗(yàn)時(shí)，需要掌握重離子束流診斷技術(shù)?；赒3D磁譜儀設(shè)備，原有的重離子束流診斷裝置分別在小靶室和探測器室放置兩個(gè)金硅面壘探測器(Μ0Ν與SDA)，束流到達(dá)探測器室時(shí)，移動(dòng)探測器室的金硅面壘探測器 SDA,將其移至束流中心位置，與小靶室的金硅面壘探測器Μ0Ν(監(jiān)督器)同時(shí)進(jìn)行測量，獲得注量比例系數(shù)K。
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MON式中Nsda為SDA探測器所測到的單位面積(cm2)的計(jì)數(shù)，Nm為MON探測器所測到的單位面積(cm2)的計(jì)數(shù)。然后在輻照樣品的同時(shí)用金硅面壘探測器MON(監(jiān)督器)監(jiān)督束流注量，通過注量比例系數(shù)K反推就可以控制并獲得樣品輻照注量。
_8] Nsample = KXNMON,式中Nm,為在輻照樣品的同時(shí)監(jiān)督器MON探測器所測到的單位面積(cm2)的計(jì)數(shù)，Nsample為樣品單位面積(cm2)輻照注量。這種樣品輻照注量測量方法存在的缺點(diǎn)是兩個(gè)金硅面壘探測器MON與SDA距離過遠(yuǎn)，再加上由于角度的關(guān)系，兩處注量分布情況很不一樣，探測到的MON與SDA計(jì)數(shù)經(jīng)常相差很大，造成樣品輻照注量測量存在較大統(tǒng)計(jì)誤差。通過長期對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)表明，樣品輻照注量相對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差達(dá)到四％。影響樣品輻照注量的準(zhǔn)確測量。原有裝置重離子束斑注量分布均勻性的測試采取的是離線測量方法，通過輻照劑量膠片獲得重離子注量分布信息，試驗(yàn)后再對(duì)輻照的劑量膠片進(jìn)行圖像掃描分析，獲得束斑尺寸及注量分布信息。這種方法存在的缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)獲得重離子注量分布均勻性，只有離線分析才能事后獲得。另外，對(duì)劑量膠片的圖像分析目前也只停留在定性分析基礎(chǔ)上， 還未掌握定量分析技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
3[0012]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以及單粒子試驗(yàn)發(fā)展的需要，提供一種單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，以提高樣品輻照注量測量的準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動(dòng)樣品探測器組在水平和垂直方向上移動(dòng)；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學(xué)線路與計(jì)算機(jī)連接。進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均為金硅面壘探測器。進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的每路金硅面壘探測器的電子學(xué)線路包括前置放大器和放大器，將探測到的離子注量信息信號(hào)放大后，送入定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時(shí)計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)程序。進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器，均勻分布在入口光欄的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。更進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組的每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ 3mm，上下和左右金硅面壘探測器分別間距 96mm。進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的樣品探測器組包括五路金硅面壘探測器，以一個(gè)探測器為中心，其余四個(gè)探測器在其外圍均勻設(shè)置。更進(jìn)一步，如上所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其中，所述的樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為 50mmo本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型將監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，監(jiān)督器組距樣品處探測器組僅幾十厘米的距離，兩處注量分布情況基本一致，減少了輻照注量測量的誤差；樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)能夠靈活的控制樣品探測器組中的探測器進(jìn)行水平和垂直方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了加速器重離子束斑大小以及均勻性的測量，并能夠通過監(jiān)督器組實(shí)時(shí)監(jiān)督加速器重離子大束斑均勻性，滿足了單粒子試驗(yàn)發(fā)展的需要。

圖1為本實(shí)用新型單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為監(jiān)督器組設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為樣品探測器組設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為與探測器連接的電子學(xué)線路原理框具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。為了適應(yīng)單粒子試驗(yàn)發(fā)展需要，2009年重離子單粒子效應(yīng)專用輻照裝置在串列加速器實(shí)驗(yàn)二廳建成。這套裝置針對(duì)重離子單粒子試驗(yàn)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，可獲得輻照器件所需的重離子大束斑(5cmX5cm)且束斑注量分布非均勻性小于士 10%。隨著裝置的建成，對(duì)重離子束流診斷技術(shù)也提出了新的要求。為了獲得單粒子適應(yīng)輻照樣品所需的離子注量、注量率、束斑大小、輻照注量均勻性等信息，需要解決重離子束流診斷技術(shù)，建立重離子束流診斷裝置?；诒本〩I-13串列加速器重離子單粒子效應(yīng)專用輻照裝置，在該裝置樣品輻照靶室內(nèi)搭建單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。裝置主要由三部分構(gòu)成，樣品輻照靶室束流入口處監(jiān)督器組1、輻照樣品處探測器組2、樣品移動(dòng)控制系統(tǒng) 3。在樣品輻照靶室4的束流入口 5的內(nèi)側(cè)設(shè)有由多路金硅面壘探測器組成的監(jiān)督器組1，金硅面壘探測器分布在入口光欄的周圍，如圖2所示，本實(shí)施例中監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器7 (分別記為Ml至M4)，均勻分布在入口光欄8 (尺寸為60mmX60mm)的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。本實(shí)施例中，每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ 3mm，上下和左右探測器分別間距96mm。每路探測器 (作為監(jiān)督器)探測到的離子注量信息形成信號(hào)，經(jīng)前置放大器和放大器放大后，送入定時(shí)計(jì)數(shù)器PXI6602進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后通過Labview計(jì)算機(jī)程序，將計(jì)數(shù)結(jié)果直觀地實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕。每路金硅面壘探測器連接的電子學(xué)線路如圖4所示。本實(shí)用新型中監(jiān)督器組的探測器并不局限于金硅面壘探測器，其它半導(dǎo)體探測器也可以考慮使用，但從經(jīng)濟(jì)性和適用性來衡量，結(jié)合裝置的實(shí)用性，金硅面壘探測器是最佳的選擇。另外，金硅面壘探測器在入口光欄周圍的布置形式也可以進(jìn)行任意的設(shè)計(jì)，本實(shí)施例所提供的分布方式可視為一種最佳的設(shè)計(jì)方案。在樣品輻照靶室4的中心樣品架6上設(shè)有由多路金硅面壘探測器組成的樣品探測器組2，樣品架6與樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)3連接，并能夠帶動(dòng)樣品探測器組2在水平和垂直方向上移動(dòng)。本實(shí)施例中樣品探測器組2包括五路金硅面壘探測器9 (分別記為S 1至S5)， 以一個(gè)探測器為中心，其余四個(gè)探測器在其外圍均勻設(shè)置。樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為50mm。每路探測器電子學(xué)線路與上述監(jiān)督器組探測器的電子學(xué)線路相同，如圖4所示。同監(jiān)督器組的情況類似，本實(shí)用新型中樣品探測器組的探測器并不局限于金硅面壘探測器，其它半導(dǎo)體探測器也可以考慮使用，但從經(jīng)濟(jì)性和適用性來衡量，結(jié)合裝置的實(shí)用性，金硅面壘探測器是最佳的選擇。另外，金硅面壘探測器的布置形式也可以進(jìn)行任意的設(shè)計(jì)，本實(shí)施例所提供的布置方式可視為一種最佳的設(shè)計(jì)方案。樣品輻照靶室底部設(shè)有一樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)3，該系統(tǒng)可控制附于樣品架6上的探測器組2沿與束流剖面水平、垂直移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輻照樣品處重離子束斑的掃描。樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)3采用通用的絲杠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括一根豎直絲杠和一根水平絲杠，樣品架 6通過連接件與豎直絲杠連接，豎直絲杠下部通過連接件與水平絲杠連接，豎直絲杠和水平絲杠分別通過電機(jī)帶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)樣品架的水平、垂直移動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的公知常識(shí)。另外，在水平絲杠機(jī)構(gòu)下部，還可以設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使樣品架可以在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度。此裝置可實(shí)現(xiàn)單粒子試驗(yàn)中重離子束流診斷。具體方法如下[0034]1)樣品輻照注量和注量率的探測使用樣品探測器組中任一探測器(例如Si)，通過樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)將該探測器移至束流中心(輻照樣品處)，在監(jiān)督器組中任選一監(jiān)督器(例如M1)，同時(shí)對(duì)M1、S 1探測計(jì)數(shù)，獲得注量比例系數(shù)K。
權(quán)利要求1.一種單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，其特征在于在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動(dòng)樣品探測器組在水平和垂直方向上移動(dòng)；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學(xué)線路與計(jì)算機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均為金硅面壘探測器。
3.如權(quán)利要求2所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的每路金硅面壘探測器的電子學(xué)線路包括前置放大器和放大器，將探測到的離子注量信息信號(hào)放大后，送入定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時(shí)計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)程序。
4.如權(quán)利要求2或3所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器，均勻分布在入口光欄的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。
5.如權(quán)利要求4所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組的每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ3πιπι，上下和左右金硅面壘探測器分別間距 96mm。
6.如權(quán)利要求2或3所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的樣品探測器組包括五路金硅面壘探測器，以一個(gè)探測器為中心，其余四個(gè)探測器在其外圍均勻設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準(zhǔn)直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為 50mm。
專利摘要本實(shí)用新型屬于器件抗單粒子效應(yīng)性能評(píng)估試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置及相關(guān)測量方法。單粒子試驗(yàn)重離子束流診斷裝置設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動(dòng)控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動(dòng)樣品探測器組在水平和垂直方向上移動(dòng)；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學(xué)線路與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型減少了輻照注量測量的誤差，并能夠?qū)崿F(xiàn)加速器重離子束斑大小以及均勻性的測量。
文檔編號(hào)G01T1/02GK202102117SQ20112005473
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉建成, 史淑廷, 惠寧, 沈東軍, 王慧, 郭剛, 陳泉 申請(qǐng)人:中國原子能科學(xué)研究院