本發(fā)明屬于同位素電磁分離器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同位素譜線掃描探頭。

背景技術(shù)：

電磁分離方法在同位素分離領(lǐng)域具有不可或缺的地位，電磁分離法是利用能量相同、質(zhì)量不同的離子在橫向磁場中旋轉(zhuǎn)半徑不同實(shí)現(xiàn)同位素分離的。同位素電磁分離器就是采用電磁分離方法分離得到同位素的設(shè)備。待分離的離子束從同位素電磁分離器的離子源中射出，經(jīng)同位素電磁分離器中的磁場分離，再被接收裝置接收，完成同位素的分離工作。

同位素電磁分離器分離后的同位素的離子束要全部收集起來，就需要對(duì)離子束的聚焦平面上的束流密度的橫向分布進(jìn)行測量，以便接收器(接收分離后的同位素的離子束的裝置)能夠?qū)?zhǔn)最佳的聚焦面。同位素電磁分離器中的離子源通過三電極引出系統(tǒng)引出離子束后，經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)，不同質(zhì)量的同位素會(huì)匯聚在聚焦面的不同空間位置而實(shí)現(xiàn)分離，該現(xiàn)象稱為色散。色散距離越大，越有利于同位素的分離。譜線掃描裝置用于測量離子束在經(jīng)過分離磁鐵后的分離與聚焦?fàn)顩r，并用于尋找最佳的聚焦面。從而實(shí)現(xiàn)接收器在進(jìn)行接收之前，離子束的位置與接收器上相應(yīng)的接收口袋位置對(duì)準(zhǔn)，保證同位素豐度。

目前，對(duì)離子束的束流進(jìn)行測量的探頭(及方法)有許多種，有束流變壓器(BCT)、直流流強(qiáng)變壓器(DCCT)、壁電流探頭(WCM)、法拉第筒等。除了法拉第筒以外，其他的測量方法是通過離子束的束流產(chǎn)生的磁通量來獲得束流的大小，可以避免探頭與束流的直接接觸，在加速器領(lǐng)域都有較多的應(yīng)用。然而，譜線掃描儀需要測量束流密度的空間分布，在這些探測裝置中，只有法拉第筒能夠掃描束流獲得束流密度的分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是同位素譜線掃描裝置上的探頭，用于實(shí)現(xiàn)同位素譜線掃描裝置對(duì)聚焦平面上離子束內(nèi)束流密度的橫向分布的測量，采用法拉第筒測量離子束的束流密度分布。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種同位素譜線掃描探頭，設(shè)置在同位素譜線掃描裝置上，所述同位素譜線掃描裝置設(shè)置在同位素電磁分離器的接收器上，包括設(shè)置有探頭的探頭板，連接所述探頭和所述同位素譜線掃描裝置的連接線路；所述探頭為法拉第筒，用于探測所述同位素電磁分離器分離后的離子束的電流信號(hào)；其中，所述探頭為若干個(gè)，以相同間距直線排列在所述探頭板上。

進(jìn)一步，所述探頭為7個(gè)。

進(jìn)一步，所述間距為20mm。

進(jìn)一步，所述法拉第筒豎直設(shè)置在所述探頭板上，開口方向一致。

進(jìn)一步，所述法拉第筒的直徑為1mm。

更進(jìn)一步，所述法拉第筒為不銹鋼材質(zhì)。

進(jìn)一步，所述探頭板采用高純石墨制作。

進(jìn)一步，所述探頭和所述探頭板之間設(shè)有絕緣層。

更進(jìn)一步，所述絕緣層采用氮化硼制作。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.可同時(shí)在線測量多組數(shù)據(jù)，解決了由于離子束束流不穩(wěn)定性導(dǎo)致的測量結(jié)果的不確定性。

2.探頭的法拉第筒尺寸為1mm，提高了測量準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述銣元素同位素譜線掃描方法示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述銣元素同位素的離子束所產(chǎn)生的電流信號(hào)示意圖(即束流密度分布示意圖)；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式中設(shè)置有所述同位素譜線掃描裝置的接收器的示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述同位素譜線掃描裝置在接收器上的安裝示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述同位素譜線掃描探頭的后視圖；

圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式中所述同位素譜線掃描探頭的俯視圖；

圖中：1-掃描探頭驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，2-皮帶輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，3-探頭掃描運(yùn)動(dòng)絲杠，4-滑動(dòng)軸，5-前后運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，6-前后運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)絲杠，7-連接法蘭，8-框架，9-傳動(dòng)桿，10-探頭板，11-探頭，12-固定螺釘，13-真空室壁，14-絕緣層，15-螺母。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

首先介紹同位素譜線掃描裝置的工作原理(如圖1所示)，以銣(Rb)元素為例。由于銣元素有兩個(gè)同位素(⁸⁵Rb、⁸⁷Rb)，在分離過程中會(huì)產(chǎn)生兩條離子束。首先選取z＝0的中間平面，在接收器附近有⁸⁵Rb，⁸⁷Rb兩條離子束，如圖1所示，P為測量的探頭，初始位置A點(diǎn)的坐標(biāo)為(X_A，Y_A)，它將沿與x軸成45°角的方向移動(dòng)到B(X_B，Y_B)，并隨時(shí)輸出探頭的空間位置信號(hào)(包括位置坐標(biāo))，在移動(dòng)過程中探頭依次掃過⁸⁵Rb，⁸⁷Rb離子束，并有電流的信號(hào)輸出(電流信號(hào)示意見圖2所示)。探頭的空間位置信號(hào)與接收的電流信號(hào)可以繪成電流密度分布圖，并記錄儲(chǔ)存。完成了一次掃面后，將探頭的位置調(diào)到A1，A2，.....An，完成一系列的掃面測量，在完成了Z＝0中間平面的測量后，再按同樣的方法完成Z＝-100mm～+100mm不同平面的上述測量。這樣就完成了⁸⁵Rb和⁸⁷Rb離子束的空間分布的測量，根據(jù)束的空間分布可以獲得像寬、高、形狀、兩像之間距離等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理采用通常的方法，取峰高的1/2處為束的寬度(見圖1，圖中J1、J2分別為⁸⁵Rb和⁸⁷Rb離子束的束流密度分布峰高)，b1為⁸⁵Rb像寬，b2為⁸⁷Rb像寬，d為銣同位素的色散，當(dāng)b1，b2的值為最小時(shí)此處就是聚焦點(diǎn)。

本發(fā)明提供的一種同位素譜線掃描探頭(如圖5、圖6所示)，設(shè)置在同位素譜線掃描裝置上，同位素譜線掃描裝置設(shè)置在同位素電磁分離器的接收器上(接收器處于同位素電磁分離器的真空環(huán)境內(nèi)，如圖3所示，真空室壁13之內(nèi)的框架8及其上面安裝的其他部件處于真空環(huán)境中)。包括設(shè)置有探頭11的探頭板10，連接探頭11和同位素譜線掃描裝置的連接線路，探頭板10安裝在接收器的框架8上(如圖4所示)。

同位素譜線掃描探頭為分布式，探頭11為若干個(gè)，以相同間距直線排列在探頭板10上；探頭11為法拉第筒，用于探測所述同位素電磁分離器分離后的離子束的電流信號(hào)。

如圖5、圖6所示，探頭板10上設(shè)置的探頭11為7個(gè)，相互之間的間距為20mm。探頭11的法拉第筒豎直設(shè)置在探頭板10上，開口方向一致。法拉第筒的直徑為1mm。法拉第筒采用不銹鋼材質(zhì)制作。本發(fā)明所提供的同位素譜線掃描探頭一次掃描即可提供7組數(shù)據(jù)，解決了由于離子束束流不穩(wěn)定性導(dǎo)致的測量結(jié)果的不確定性。同時(shí)，探頭11的法拉第筒尺寸為1mm，也進(jìn)一步提高了測量的準(zhǔn)確性。法拉第筒常常加負(fù)高壓來防止二次電子的逃逸，以減小二次電子對(duì)探頭信號(hào)的污染。然而，在本實(shí)施例所使用的同位素電磁分離器中，由于存在強(qiáng)磁場，二次電子往往被束縛住，因此不需要加負(fù)高壓。

探頭板10采用高純石墨制作。探頭11和探頭板10之間設(shè)有絕緣層14，探頭11是設(shè)置在絕緣層14內(nèi)，而不與探頭板10接觸，絕緣層14采用氮化硼制作?？紤]到離子束的束流能量較高，為了降低軔致輻射對(duì)測量結(jié)果的影響，一般選擇原子序數(shù)較低的材料如鋁、銅等。本設(shè)計(jì)中采用耐轟擊的高純石墨作為探頭的主體支架及外殼(探頭板10)。

在本實(shí)施例中，法拉第筒通過螺母15設(shè)置在探頭板10上。探頭板10通過固定螺釘12和螺母15設(shè)置在接收器上。

本發(fā)明所述的裝置并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。