[发明专利]一种带电粒子束二维分布监测装置

说明书

本发明涉及一种带电粒子束二维分布监测装置，包括：固定部、沿第一方向排列的若干第一金属带、沿第二方向排列的若干第二金属带及数据处理模块；固定装置用于固定第一金属带和第二金属带；第一金属带和第二金属带用于监测带电粒子束信息，并将其转换成电信号传输至数据处理模块；数据处理模块根据电信号计算并形成带电粒子束二维图像；其中，各第一金属带、各第二金属带彼此平行，但不接触，且第一金属带也不与第二金属带接触。本发明采用交叉第一金属带和第二金属带作为探测电极，在带电粒子束轰击下不会因局部受热而断裂，结实耐用，使用寿命更长，特别适用于强流带电粒子束的监测。

技术领域

本发明是关于一种带电粒子束二维分布监测装置，属于带电粒子束监测领域。

背景技术

带电粒子束监测装置是带电粒子加速器的重要组成部分，可以用于监测带电粒子束的流强、位置、束流轮廓、能量等信息。其中，束流轮廓包含束流的流强分布、重心位置、尺寸、形状等，是带电粒子加速器束流引出、传输和优化过程中必不可少的束流参数。目前,带电粒子束轮廓监测装置包括荧光靶探测器、法拉第筒阵列探测器、单丝扫描探测器和多丝探测器等。荧光靶探测器通过带电粒子束打在荧光靶上会发出荧光，产生光斑，通过观测荧光靶上光斑的形状大小、亮度、位置，得到束流强度、轮廓等信息。法拉第筒阵列探测器由若干独立的法拉第筒组成，每个法拉第筒均可定量测量出进入筒中的束流流强，通过所有法拉第筒测得的流强值即可得束流的轮廓信息。单丝扫描探测器是将一根连接高精度电流表的金属丝置于束流路径上，并不断旋转扫描，通过测量金属丝上的电流得到束流的轮廓信息。多丝探测器中的每根金属丝连接一个高精度电流表，通过读取每根丝上的电流得到束流的轮廓。

其中，荧光靶探测器和法拉第筒阵列探测器均属于拦截式测量，不能在做实验的同时监测束流；单丝扫描探测器、多丝探测器对丝的机械固定和旋转控制精度要求高，在强流带电粒子束轰击下丝很容易断，寿命非常短。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种带电粒子束二维分布监测装置，其采用交叉金属带作为探测电极，在束流轰击下不会因局部受热而断裂，结实耐用。

为实现上述目的，本发明提供了一种带电粒子束二维分布监测装置，包括：固定部、沿第一方向排列的若干第一金属带、沿第二方向排列的若干第二金属带及数据处理模块；所述固定装置用于固定第一金属带和第二金属带；所述第一金属带和第二金属带用于监测所述带电粒子束信息，并将其转换成电信号传输至所述数据处理模块；所述数据处理模块根据所述电信号计算并形成所述带电粒子束二维图像；其中，各第一金属带、各第二金属带彼此平行，但不接触，且第一金属带也不与第二金属带接触。

进一步，每条第一金属带和第二金属带均独立地与所述数据处理模块连接。

进一步，所述计算带电粒子束的二维分布图像方法包括：用和分别表示第一方向第i行的电信号和第二方向第j行的电信号，F^x(t)和F^y(t)分别表示任意t时刻测量的入射带电粒子束所述第一方向一维电信号分布和所述第二方向一维电信号分布，任意时刻t时，入射束流的总信号强度I_toal(t)和二维分布矩阵F^xy(t)分别通过如下公式(2)、(3)计算：

进一步，第一方向垂直于第二方向。

进一步，第一方向是竖直方向，第二方向为水平方向。

进一步，固定部包括固定框架和固定件，所述固定框架的四个边框均至少设置一个固定件，各第一金属带和第二金属带的两端均固定连接一个所述固定件，所述固定件用于将所述第一金属带和第二金属带固定在固定框架上。