[发明专利]一种用于微弱束流的流强探测系统

说明书

本发明属于加速器中离子束探测技术领域。涉及一种用于微弱束流的流强探测系统，包括：探测腔体，探测探头、高阻放大器、带通滤波器、可调放大衰减模块组和频谱仪；探测探头设置在探测腔体中，用于检测微弱束流信号；高阻放大器设置在探测腔体的外侧，用于放大微弱束流信号；带通滤波器接收经过放大的信号，并过滤掉经过放大的信号中的低频干扰噪音与高频谐波；可调放大衰减模块组，通过控制衰减器工作模式，将经过滤波的信号幅度控制在预设范围内，并将位于预设范围内的信号传输至频谱仪；频谱仪，用于根据预设范围内的信号获得微弱束流的流强。其无需阻拦束流的前进，能够对nA级别的束流产生有效信号，并满足高灵敏度，低造价等要求。

技术领域

本发明涉及一种用于微弱束流的流强探测系统，属于加速器中离子束探测技术领域。

背景技术

对于加速器整体装置来说，束流诊断系统是极其重要的系统之一，它作为加速器的眼睛，通过对束流的各项指标的测量反馈给使用者，实现机器整体稳定运行。国内外加速器实验室都十分重视束诊系统的研究及应用，而其中，对于束流流强的探测是整个系统最基本也是最重要的研究之一。

目前，对于束流流强较低的离子束的流强探测通常采用法拉第筒或交流电流变压器(ACCT)进行探测。在实际工作中的极端情况下，主加速器(SSC)输出束流流强可能会非常低，甚至低至nA量级，传统的流强探测系统会由于本底噪声接近μA量级，导致灵敏度不够，从而无法探测到此种极限情况下离子束的流强。针对此种很微弱的离子束，现有的一些探测手段大多是采用束流拦截式探测，完全阻挡束流前进，不利于加速器系统调试并且会影响其正常的实验进程。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于微弱束流的流强探测系统，其无需阻拦束流的前进，能够对nA级别的束流产生有效信号，并满足高灵敏度，低造价等要求。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于微弱束流的流强探测系统，包括：探测腔体，探测探头、高阻放大器、带通滤波器、可调放大衰减模块组和频谱仪；探测探头设置在探测腔体中，用于检测微弱束流信号；高阻放大器设置在探测腔体的外侧，用于放大微弱束流信号；带通滤波器接收经过放大的信号，并过滤掉经过放大的信号中的低频干扰噪音与高频谐波；可调放大衰减模块组，通过控制衰减器工作模式，将经过滤波的信号幅度控制在预设范围内，并将位于预设范围内的信号传输至频谱仪；频谱仪，用于根据预设范围内的信号获得微弱束流的流强。

进一步，探测腔体为管状腔体，其一端为束流入射端，另一端设置有法拉第筒，法拉第筒由于对流强探测系统进行标定。

进一步，法拉第筒的下方设有离子泵，离子泵用于提高探测腔体的真空度。

进一步，探测探头包括两个极板和设置在两个极板组成空间的中心位置的同轴线缆，同轴线缆包括同轴设置的内管和外管，内管用于传导束流信号，外管用于将束流信号引出。

进一步，极板为容性极板，极板的长度为500mm，且其张角为130°。

进一步，极板通过Vespel聚四氟乙烯端头进行固定。

进一步，探测腔体的内壁设有真空馈通管，真空馈通管连接内管，用于在不破坏真空的情况下将束流信号引出探测腔体。

进一步，高阻放大器为至少两个，各高阻放大器均与合路器连接，并通过合路器连接带通滤波器。

进一步，可调放大衰减模块组包括若干相互串联的衰减器和PLC控制系统，通过PLC控制系统将经过滤波的信号幅度控制在预设范围内。

进一步，可调放大衰减模块组的放大器增益为40dB，若干路衰减器串联衰减范围为0-63dB。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明探测系统具有极高的束流传输阻抗，可以对流强为亚nA量级的束流信号进行有效测量。