專利名稱：單粒子試驗重離子束流診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于器件抗單粒子效應性能評估試驗技術(shù)，具體涉及一種單粒子試驗重離子束流診斷裝置。
背景技術(shù)：
北京HI-13串列加速器是目前國內(nèi)非常適于開展星用器件抗單粒子效應性能評估用的地面模擬試驗加速器。在過去十多年里，一直利用Q3D磁譜儀設(shè)備，在串列加速器上開展了大量星用器件抗單粒子效應性能評估地面模擬試驗(以下簡稱單粒子試驗)。單粒子試驗通常需要準確獲得輻照樣品的重離子注量，同時根據(jù)單粒子效應情況，對輻照樣品的注量率也有一定的范圍要求。另外單粒子試驗對輻照樣品的重離子束斑大小及輻照束斑均勻性都有一定要求。因此，在利用加速器重離子開展單粒子試驗時，需要掌握重離子束流診斷技術(shù)?；赒3D磁譜儀設(shè)備，原有的重離子束流診斷裝置分別在小靶室和探測器室放置兩個金硅面壘探測器(Μ0Ν與SDA)，束流到達探測器室時，移動探測器室的金硅面壘探測器 SDA,將其移至束流中心位置，與小靶室的金硅面壘探測器Μ0Ν(監(jiān)督器)同時進行測量，獲得注量比例系數(shù)K。
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MON式中Nsda為SDA探測器所測到的單位面積(cm2)的計數(shù)，Nm為MON探測器所測到的單位面積(cm2)的計數(shù)。然后在輻照樣品的同時用金硅面壘探測器MON(監(jiān)督器)監(jiān)督束流注量，通過注量比例系數(shù)K反推就可以控制并獲得樣品輻照注量。
_8] Nsample = KXNMON,式中Nm,為在輻照樣品的同時監(jiān)督器MON探測器所測到的單位面積(cm2)的計數(shù)，Nsample為樣品單位面積(cm2)輻照注量。這種樣品輻照注量測量方法存在的缺點是兩個金硅面壘探測器MON與SDA距離過遠，再加上由于角度的關(guān)系，兩處注量分布情況很不一樣，探測到的MON與SDA計數(shù)經(jīng)常相差很大，造成樣品輻照注量測量存在較大統(tǒng)計誤差。通過長期對試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計表明，樣品輻照注量相對統(tǒng)計誤差達到四％。影響樣品輻照注量的準確測量。原有裝置重離子束斑注量分布均勻性的測試采取的是離線測量方法，通過輻照劑量膠片獲得重離子注量分布信息，試驗后再對輻照的劑量膠片進行圖像掃描分析，獲得束斑尺寸及注量分布信息。這種方法存在的缺點是不能實時獲得重離子注量分布均勻性，只有離線分析才能事后獲得。另外，對劑量膠片的圖像分析目前也只停留在定性分析基礎(chǔ)上， 還未掌握定量分析技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
3[0012]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷以及單粒子試驗發(fā)展的需要，提供一種單粒子試驗重離子束流診斷裝置，以提高樣品輻照注量測量的準確度。本實用新型的技術(shù)方案如下一種單粒子試驗重離子束流診斷裝置，設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動樣品探測器組在水平和垂直方向上移動；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學線路與計算機連接。進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均為金硅面壘探測器。進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的每路金硅面壘探測器的電子學線路包括前置放大器和放大器，將探測到的離子注量信息信號放大后，送入定時計數(shù)器進行計數(shù)，定時計數(shù)器將計數(shù)結(jié)果輸入計算機程序。進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器，均勻分布在入口光欄的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。更進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的監(jiān)督器組的每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ 3mm，上下和左右金硅面壘探測器分別間距 96mm。進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的樣品探測器組包括五路金硅面壘探測器，以一個探測器為中心，其余四個探測器在其外圍均勻設(shè)置。更進一步，如上所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其中，所述的樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為 50mmo本實用新型的有益效果如下本實用新型將監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，監(jiān)督器組距樣品處探測器組僅幾十厘米的距離，兩處注量分布情況基本一致，減少了輻照注量測量的誤差；樣品移動控制系統(tǒng)能夠靈活的控制樣品探測器組中的探測器進行水平和垂直方向的移動，從而實現(xiàn)了加速器重離子束斑大小以及均勻性的測量，并能夠通過監(jiān)督器組實時監(jiān)督加速器重離子大束斑均勻性，滿足了單粒子試驗發(fā)展的需要。

圖1為本實用新型單粒子試驗重離子束流診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為監(jiān)督器組設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為樣品探測器組設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為與探測器連接的電子學線路原理框具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。為了適應單粒子試驗發(fā)展需要，2009年重離子單粒子效應專用輻照裝置在串列加速器實驗二廳建成。這套裝置針對重離子單粒子試驗特點而設(shè)計，可獲得輻照器件所需的重離子大束斑(5cmX5cm)且束斑注量分布非均勻性小于士 10%。隨著裝置的建成，對重離子束流診斷技術(shù)也提出了新的要求。為了獲得單粒子適應輻照樣品所需的離子注量、注量率、束斑大小、輻照注量均勻性等信息，需要解決重離子束流診斷技術(shù)，建立重離子束流診斷裝置。基于北京HI-13串列加速器重離子單粒子效應專用輻照裝置，在該裝置樣品輻照靶室內(nèi)搭建單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其基本結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。裝置主要由三部分構(gòu)成，樣品輻照靶室束流入口處監(jiān)督器組1、輻照樣品處探測器組2、樣品移動控制系統(tǒng) 3。在樣品輻照靶室4的束流入口 5的內(nèi)側(cè)設(shè)有由多路金硅面壘探測器組成的監(jiān)督器組1，金硅面壘探測器分布在入口光欄的周圍，如圖2所示，本實施例中監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器7 (分別記為Ml至M4)，均勻分布在入口光欄8 (尺寸為60mmX60mm)的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。本實施例中，每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ 3mm，上下和左右探測器分別間距96mm。每路探測器 (作為監(jiān)督器)探測到的離子注量信息形成信號，經(jīng)前置放大器和放大器放大后，送入定時計數(shù)器PXI6602進行計數(shù)，然后通過Labview計算機程序，將計數(shù)結(jié)果直觀地實時顯示在計算機屏幕。每路金硅面壘探測器連接的電子學線路如圖4所示。本實用新型中監(jiān)督器組的探測器并不局限于金硅面壘探測器，其它半導體探測器也可以考慮使用，但從經(jīng)濟性和適用性來衡量，結(jié)合裝置的實用性，金硅面壘探測器是最佳的選擇。另外，金硅面壘探測器在入口光欄周圍的布置形式也可以進行任意的設(shè)計，本實施例所提供的分布方式可視為一種最佳的設(shè)計方案。在樣品輻照靶室4的中心樣品架6上設(shè)有由多路金硅面壘探測器組成的樣品探測器組2，樣品架6與樣品移動控制系統(tǒng)3連接，并能夠帶動樣品探測器組2在水平和垂直方向上移動。本實施例中樣品探測器組2包括五路金硅面壘探測器9 (分別記為S 1至S5)， 以一個探測器為中心，其余四個探測器在其外圍均勻設(shè)置。樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為50mm。每路探測器電子學線路與上述監(jiān)督器組探測器的電子學線路相同，如圖4所示。同監(jiān)督器組的情況類似，本實用新型中樣品探測器組的探測器并不局限于金硅面壘探測器，其它半導體探測器也可以考慮使用，但從經(jīng)濟性和適用性來衡量，結(jié)合裝置的實用性，金硅面壘探測器是最佳的選擇。另外，金硅面壘探測器的布置形式也可以進行任意的設(shè)計，本實施例所提供的布置方式可視為一種最佳的設(shè)計方案。樣品輻照靶室底部設(shè)有一樣品移動控制系統(tǒng)3，該系統(tǒng)可控制附于樣品架6上的探測器組2沿與束流剖面水平、垂直移動，從而實現(xiàn)對輻照樣品處重離子束斑的掃描。樣品移動控制系統(tǒng)3采用通用的絲杠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括一根豎直絲杠和一根水平絲杠，樣品架 6通過連接件與豎直絲杠連接，豎直絲杠下部通過連接件與水平絲杠連接，豎直絲杠和水平絲杠分別通過電機帶動，從而實現(xiàn)樣品架的水平、垂直移動，這種機構(gòu)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的公知常識。另外，在水平絲杠機構(gòu)下部，還可以設(shè)置一個轉(zhuǎn)動機構(gòu)，使樣品架可以在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度。此裝置可實現(xiàn)單粒子試驗中重離子束流診斷。具體方法如下[0034]1)樣品輻照注量和注量率的探測使用樣品探測器組中任一探測器(例如Si)，通過樣品移動控制系統(tǒng)將該探測器移至束流中心(輻照樣品處)，在監(jiān)督器組中任選一監(jiān)督器(例如M1)，同時對M1、S 1探測計數(shù)，獲得注量比例系數(shù)K。
權(quán)利要求1.一種單粒子試驗重離子束流診斷裝置，設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，其特征在于在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動樣品探測器組在水平和垂直方向上移動；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學線路與計算機連接。
2.如權(quán)利要求1所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的探測器均為金硅面壘探測器。
3.如權(quán)利要求2所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的每路金硅面壘探測器的電子學線路包括前置放大器和放大器，將探測到的離子注量信息信號放大后，送入定時計數(shù)器進行計數(shù)，定時計數(shù)器將計數(shù)結(jié)果輸入計算機程序。
4.如權(quán)利要求2或3所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組包括四路金硅面壘探測器，均勻分布在入口光欄的四周，上下金硅面壘探測器的間距和左右金硅面壘探測器的間距相等。
5.如權(quán)利要求4所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的監(jiān)督器組的每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ3πιπι，上下和左右金硅面壘探測器分別間距 96mm。
6.如權(quán)利要求2或3所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的樣品探測器組包括五路金硅面壘探測器，以一個探測器為中心，其余四個探測器在其外圍均勻設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的單粒子試驗重離子束流診斷裝置，其特征在于所述的樣品探測器組的每路金硅面壘探測器的前準直孔直徑均為Φ3πιπι，外圍相鄰的四路探測器的間距為 50mm。
專利摘要本實用新型屬于器件抗單粒子效應性能評估試驗技術(shù)，具體涉及一種單粒子試驗重離子束流診斷裝置及相關(guān)測量方法。單粒子試驗重離子束流診斷裝置設(shè)置在樣品輻照靶室內(nèi)，在樣品輻照靶室的束流入口處設(shè)有由多路探測器組成的監(jiān)督器組，探測器分布在入口光欄的周圍；在樣品輻照靶室的中心樣品架上設(shè)有由多路探測器組成的樣品探測器組，樣品架與樣品移動控制系統(tǒng)連接，并能夠帶動樣品探測器組在水平和垂直方向上移動；所述的監(jiān)督器組和樣品探測器組的每路探測器分別通過電子學線路與計算機連接。本實用新型減少了輻照注量測量的誤差，并能夠?qū)崿F(xiàn)加速器重離子束斑大小以及均勻性的測量。
文檔編號G01T1/02GK202102117SQ20112005473
公開日2012年1月4日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉建成, 史淑廷, 惠寧, 沈東軍, 王慧, 郭剛, 陳泉 申請人:中國原子能科學研究院