[发明专利]一种用于加速器终端实验站的降能器及降能方法

说明书

本发明属于粒子加速器技术领域，涉及一种用于加速器终端实验站的降能器及降能方法，具体地为用于单粒子效应实验站的组合式降能器。所述降能器系统主要包括：一组降能挡块和控制驱动系统。通过控制不同挡块的升降来改变束流穿透的总材料厚度，从而实现能量的调节。本发明结构形状紧凑，可节省实验站空间；驱动系统为气动模式，能够实现不同能量的快速调节；降能挡块拆装方便，利于更换；降能器通过不同降能挡块的组合，可以调节束流能量到多个能量点。

技术领域

本发明属于粒子加速器技术领域，涉及一种用于调节加速器终端实验站粒子能量的被动降能器及降能方法。

背景技术

用于宇航级核心电子器件的空间单粒子效应研究的加速器装置，一般要求辐照实验站靶器件的束流能量可调，常采用一种利用粒子与物质相互作用损失能量原理而实现的被动降能装置。同步加速器一般有一个最低引出能量，为了满足单粒子效应研究的需求，在靶前安装这种被动降能装置。

这种降能装置的核心是通过若干种不同厚度的降能挡块进行组合，实现更多的束流穿透厚度组合，当加速器引出的束流穿透降能挡块时，产生能量损失，从而在穿过挡块后得到不同能量的粒子束。

根据公开文献、专利报道，目前常用的被动降能装置结构有以下几种，类似专利CN106304606中所述，采用单向(或双向)插入式结构，降能挡块为台阶型厚度变化的物体块，这种结构导致在垂直束流方向的体积过大，对于单向结构，能量档位数与挡块数量n相等，对于双向插入式结构，能量档位可由组合产生，能量档位数为n²；专利CN106902476为双侧插入的楔形结构降能器，采用的是控制一对完全对称的楔形锯齿块移动，使得束流经过的降能器材料厚度连续改变，从而实现能量的调节，这种降能器可以实现能量的连续调节，但是其对降能块的定位精度要求较高；另外如专利CN106267584，还有单(双)盘状旋转式的结构来实现调节，与单向(或双向)插入式结构功能类似，只是结构不同。

发明内容

为了解决现有的被动降能装置存在的体积大、定位精度要求高等问题，本发明提供了一种高效、紧凑且对定位精度要求不高的用于加速器终端实验站的降能器，同时提供了利用该降能器实现降能的方法。

本发明的技术解决方案是提供一种用于加速器终端实验站的降能器，其特殊之处在于：包括驱动控制系统及n块平行设置的降能挡块；其中n为大于等于2的正整数；

上述降能挡块的面积大于束斑的面积；

上述驱动控制系统用于根据调节能量，控制各个降能挡块的升降

使用时，将该降能装置置于束流流经的路径中，使束流能够垂直穿过各降能挡块。因为降能挡块面积大于束斑面积，对降能挡块位置只要求达到“升”或者“降”的两个状态，对定位精度要求不高。

进一步地，各降能挡块的厚度不同。由于若干个降能挡块平行放置，其中降能挡块厚度不同，这样可以组合出更多的厚度，每个挡块有“升”和“降”两种状态，那么一共有2ⁿ个厚度组合，对于固定引出能量的加速器束流，可以通过该被动降能装置得到2ⁿ个中心能量点。

进一步地，上述驱动控制系统包括可编程控制器PLC、计算机及n个驱动装置；可编程控制器PLC与计算机通讯；n个驱动装置与n块平行设置的降能挡块一一对应，可编程控制器PLC根据计算机发送的控制指令控制各驱动装置驱动各降能挡块；

计算机中存储指令，指令运行时实现下述骤：

步骤一：接收输入的多组调节能量值，根据各组调节能量值计算对应的降能挡块的组合厚度，根据降能挡块的组合厚度确定各降能挡块的状态，并将得各组调节能量值、对应降能挡块的组合厚度及对应的各降能挡块的状态数据存储；