[发明专利]质子注量率测量装置及系统

说明书

本公开提供了一种质子注量率测量装置及系统，其中该装置包括吸收结构和补偿结构，吸收结构用于吸收入射的质子束流；补偿结构沿质子束流的入射方向设置于吸收结构之前，在测量质子束流注量率过程中为吸收结构提供二次电子发射补偿；其中，吸收结构和补偿结构采用的材料均为石墨。通过本公开实施例的质子注量率测量装置，可以通过二次电子发射补偿，避免高压电源的使用，在方便操作的同时，还确保了测量的准确率。同时，由于补偿结构和吸收结构的材料均采用石墨，使得该装置在大气下即可以实现质子注量率的测量，同时极大地降低了残余伽马辐射剂量，降低了探测过程中的电离辐射，确保试验人员的安全。

技术领域

本公开涉及质子测量技术领域，尤其涉及一种质子注量率测量装置及系统。

背景技术

航空航天器件进行中能质子(几十MeV～几百MeV)单粒子效应辐照实验所需的质子注量率范围一般为10⁶～10⁸cm^-2·s^-1，针对该范围的质子注量率测试一般需要采用法拉第筒进行。现有技术中，针对测量100MeV质子的法拉第筒一般采用铜材料的筒状结构作为质子收集筒，透射准直孔的直径一般为0.5cm～2cm，吸收体的厚度为2cm，以确保100MeV质子能够完全被阻止在吸收体中。其中，当整个法拉第筒放置于真空管道中，可以排除收集筒内空气电离造成的测量误差。

虽然上述类型的法拉第筒的质子注量率测量较为准确，但在实际应用中往往存在如下问题：在进行100MeV质子辐照过程中，由于质子与材料铜发生核反应产生大量的伽马辐射，而且伽马辐射剂量相对较高，一般为几十～几百μSv/h。若要降低或消除伽马辐射的上述参与剂量，则往往需要数月甚至几年。然而，实际试验中基本仅等待几个小时就需要进行辐照器件等结构元件的人力更换，显然，这对于后续试验人员造成极大的剂量安全隐患。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中采用法拉第筒进行质子注量率测量时，造成的因伽马辐射剂量较高，使得试验人员在测试过程中面临极大的辐射安全隐患，本公开提供了一种质子注量率测量装置及系统。

(二)技术方案

本公开的一个方面提供了一种质子注量率测量装置，其中包括吸收结构和补偿结构，吸收结构用于吸收入射的质子束流；补偿结构沿质子束流的入射方向设置于吸收结构之前，在测量质子束流注量率过程中为吸收结构提供二次电子发射补偿；其中，吸收结构和补偿结构采用的材料均为石墨。

根据本公开的实施例，吸收结构为沿垂直于质子束流的入射方向设置的柱状结构。

根据本公开的实施例，当质子束流能量为100MeV时，吸收结构在入射方向上的厚度为d0，d0≥7cm。

根据本公开的实施例，补偿结构包括补偿元件，补偿元件为垂直于质子束流的入射方向设置的片状结构。

根据本公开的实施例，补偿元件在入射方向上的厚度为d1，d1≤0.5mm。

根据本公开的实施例，补偿结构还包括准直元件，准直元件沿质子束流的入射方向设置于补偿元件之前，用于使得入射的质子束流具有准直特性。

根据本公开的实施例，准直元件的内侧表面与补偿元件的外侧表面贴合设置。

根据本公开的实施例，当质子束流能量为100MeV时，准直元件在入射方向上的厚度为d2，d2≥7cm。

根据本公开的实施例，准直元件包括准直孔，准直孔为沿质子束流的入射方向透穿于准直元件的贯穿孔。

根据本公开的实施例，准直孔在垂直于入射方向上的直径为r1，r1≥1cm。

根据本公开的实施例，补偿结构为一中间具有盲孔的柱状结构，盲孔用于使得入射的质子束流具有准直特性。