[发明专利]一种用于束流剖面均匀性在线测量的探测器

说明书

本发明属于质子(或重离子)单粒子效应试验技术领域，涉及一种辐射探测装置，具体涉及一种束流剖面均匀性在线测量的探测器。该探测器包括电离室外壳、电离室单元、入射窗以及出射窗；入射窗和出射窗按照加速器束流的方向依次设置在电离室外壳的外表面，电离室单元位于入射窗和出射窗之间并且安装在电离室外壳内部；电离室单元包括双面柔性的PCB板制成的阳极以及双面镀铝的mylar薄膜制成的阴极。该探测器不仅耐辐射，而且能够直接在线测量得到直观的二维束流剖面均匀性信息。

技术领域

本发明属于质子(或重离子)单粒子效应试验技术领域，涉及一种辐射探测装置，具体涉及一种束流剖面均匀性在线测量的探测器。

背景技术

宇宙空间中高能带电粒子与星载器件相互作用产生的单粒子效应是影响航天器可靠运行的主要因素，相比于将研究对象送到太空中进行飞行实验，基于加速器的地面模拟实验有方便、经济、实验条件可控等诸多优点。单粒子效应试验平台要求在样品的照射野范围内形成一个横向分布近乎均匀而且面积可调的照射面，加速器束流终端中对束流剖面均匀性的在线监测可以为单粒子效应试验用户实时提供束流的大小、位置、束斑均匀性等信息，也可以为调束人员调节束流品质提供依据，因此该探测器是试验终端测量系统的关键组成部分。

目前，针对质子(或重离子)加速器试验终端束流均匀性监测的探测器主要有电极分条或分块的半导体探测器和气体探测器两类。其中，硅微条型半导体探测器的主要缺点是不耐辐照；金刚石探测器虽然耐辐照，但当束流面积较大时，金刚石价格昂贵且很难实现；电离室可以做到很大的面积，而且气体耐辐照性能比较好，成本相对较低，是一种比较好的方案。专利CN104090292A、CN201707443U、CN101900826A介绍了用于重离子束流横向剂量分布、位置探测的电离室，这些探测器由两层相互垂直的条形电极组成，这样设计的优点是可以从电极两端直接引出信号，电子学通道数较少，两组探测单元可以分别得到束流在两个方向的一维分布信息，但其主要缺点是不能直接得到更为直观的二维束流剖面均匀性信息。

发明内容

为针对现有的技术缺陷，本发明提出了一种耐辐射、能够直接得到直观的二维束流剖面均匀性信息的穿透型在线测量的探测器。

该探测器的基本设计原理是：

探测器部分由有机薄膜为基底的电极和窗材料、内外框架组成的，仅包含一组电离室单元。该探测器可以在对束流品质影响较低的同时，实现对束流剖面均匀性的直接在线测量。其中探测器信号极(阳极)为收集极，使用PCB技术划分像素块，形成多个小收集极，高压极(阴极)可加载合适的高压使电离室工作在电离区。这些小收集极直接得到束流分布信息，从而实现束流剖面均匀性在线测量。

为了实现上述目的，本发明采取的具体技术方案为：

一种用于束流剖面均匀性在线测量的探测器，包括电离室外壳、电离室单元、入射窗以及出射窗；

入射窗和出射窗按照加速器束流的方向依次设置在电离室外壳的外表面，电离室单元位于入射窗和出射窗之间并且安装在电离室外壳内部；

其改进之处是：

电离室单元包括阳极、第一固定框、第二固定框、聚四氟乙烯绝缘垫圈和阴极；第一固定框和第二固定框平行安装在电离室外壳内部并保持电极间隙，聚四氟乙烯绝缘垫圈设置有两组，每一组有四个，其中四个聚四氟乙烯绝缘垫圈安装在第一固定框、第二固定框之间的四个角上，其余四个聚四氟乙烯绝缘垫圈安装在第二固定框和电离室外壳之间；所述阳极使用环氧树脂胶粘接在第一固定框上，阴极粘接在第二固定框上；

阳极采用双面柔性的PCB板制成，用于划分像素收集块以及将采集信号引出；入射窗、出射窗采用单面镀铝的mylar薄膜；阴极采用双面镀铝的mylar薄膜制成；第一固定框、第二固定框均采用PCB框架材料制成；