本實用新型屬于同位素電磁分離器技術領域，具體涉及一種同位素譜線掃描探頭。

背景技術：

電磁分離方法在同位素分離領域具有不可或缺的地位，電磁分離法是利用能量相同、質量不同的離子在橫向磁場中旋轉半徑不同實現(xiàn)同位素分離的。同位素電磁分離器就是采用電磁分離方法分離得到同位素的設備。待分離的離子束從同位素電磁分離器的離子源中射出，經同位素電磁分離器中的磁場分離，再被接收裝置接收，完成同位素的分離工作。

同位素電磁分離器分離后的同位素的離子束要全部收集起來，就需要對離子束的聚焦平面上的束流密度的橫向分布進行測量，以便接收器(接收分離后的同位素的離子束的裝置)能夠對準最佳的聚焦面。同位素電磁分離器中的離子源通過三電極引出系統(tǒng)引出離子束后，經過磁場偏轉，不同質量的同位素會匯聚在聚焦面的不同空間位置而實現(xiàn)分離，該現(xiàn)象稱為色散。色散距離越大，越有利于同位素的分離。譜線掃描裝置用于測量離子束在經過分離磁鐵后的分離與聚焦狀況，并用于尋找最佳的聚焦面。從而實現(xiàn)接收器在進行接收之前，離子束的位置與接收器上相應的接收口袋位置對準，保證同位素豐度。

目前，對離子束的束流進行測量的探頭(及方法)有許多種，有束流變壓器(BCT)、直流流強變壓器(DCCT)、壁電流探頭(WCM)、法拉第筒等。除了法拉第筒以外，其他的測量方法是通過離子束的束流產生的磁通量來獲得束流的大小，可以避免探頭與束流的直接接觸，在加速器領域都有較多的應用。然而，譜線掃描儀需要測量束流密度的空間分布，在這些探測裝置中，只有法拉第筒能夠掃描束流獲得束流密度的分布。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型是同位素譜線掃描裝置上的探頭，用于實現(xiàn)同位素譜線掃描裝置對聚焦平面上離子束內束流密度的橫向分布的測量，采用法拉第筒測量離子束的束流密度分布。

為達到以上目的，本實用新型采用的技術方案是一種同位素譜線掃描探頭，設置在同位素譜線掃描裝置上，所述同位素譜線掃描裝置設置在同位素電磁分離器的接收器上，包括設置有探頭的探頭板，連接所述探頭和所述同位素譜線掃描裝置的連接線路；所述探頭為法拉第筒，用于探測所述同位素電磁分離器分離后的離子束的電流信號；其中，所述探頭為若干個，以相同間距直線排列在所述探頭板上。

進一步，所述探頭為7個。

進一步，所述間距為20mm。

進一步，所述法拉第筒豎直設置在所述探頭板上，開口方向一致。

進一步，所述法拉第筒的直徑為1mm。

更進一步，所述法拉第筒為不銹鋼材質。

進一步，所述探頭板采用高純石墨制作。

進一步，所述探頭和所述探頭板之間設有絕緣層。

更進一步，所述絕緣層采用氮化硼制作。

本實用新型的有益效果在于：

1.可同時在線測量多組數據，解決了由于離子束束流不穩(wěn)定性導致的測量結果的不確定性。

2.探頭的法拉第筒尺寸為1mm，提高了測量準確性。

附圖說明

圖1是本實用新型具體實施方式中所述銣元素同位素譜線掃描方法示意圖；

圖2是本實用新型具體實施方式中所述銣元素同位素的離子束所產生的電流信號示意圖(即束流密度分布示意圖)；

圖3是本實用新型具體實施方式中設置有所述同位素譜線掃描裝置的接收器的示意圖；

圖4是本實用新型具體實施方式中所述同位素譜線掃描裝置在接收器上的安裝示意圖；

圖5是本實用新型具體實施方式中所述同位素譜線掃描探頭的后視圖；

圖6是本實用新型具體實施方式中所述同位素譜線掃描探頭的俯視圖；

圖中：1-掃描探頭驅動步進電機，2-皮帶輪傳動結構，3-探頭掃描運動絲杠，4-滑動軸，5-前后運動驅動電機，6-前后運動驅動絲杠，7-連接法蘭，8-框架，9-傳動桿，10-探頭板，11-探頭，12-固定螺釘，13-真空室壁，14-絕緣層，15-螺母。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。

首先介紹同位素譜線掃描裝置的工作原理(如圖1所示)，以銣(Rb)元素為例。由于銣元素有兩個同位素(⁸⁵Rb、⁸⁷Rb)，在分離過程中會產生兩條離子束。首先選取z＝0的中間平面，在接收器附近有⁸⁵Rb，⁸⁷Rb兩條離子束，如圖1所示，P為測量的探頭，初始位置A點的坐標為(X_A，Y_A)，它將沿與x軸成45°角的方向移動到B(X_B，Y_B)，并隨時輸出探頭的空間位置信號(包括位置坐標)，在移動過程中探頭依次掃過⁸⁵Rb，⁸⁷Rb離子束，并有電流的信號輸出(電流信號示意見圖2所示)。探頭的空間位置信號與接收的電流信號可以繪成電流密度分布圖，并記錄儲存。完成了一次掃面后，將探頭的位置調到A1，A2，.....An，完成一系列的掃面測量，在完成了Z＝0中間平面的測量后，再按同樣的方法完成Z＝-100mm～+100mm不同平面的上述測量。這樣就完成了⁸⁵Rb和⁸⁷Rb離子束的空間分布的測量，根據束的空間分布可以獲得像寬、高、形狀、兩像之間距離等數據。數據處理采用通常的方法，取峰高的1/2處為束的寬度(見圖1，圖中J1、J2分別為⁸⁵Rb和⁸⁷Rb離子束的束流密度分布峰高)，b1為⁸⁵Rb像寬，b2為⁸⁷Rb像寬，d為銣同位素的色散，當b1，b2的值為最小時此處就是聚焦點。

本實用新型提供的一種同位素譜線掃描探頭(如圖5、圖6所示)，設置在同位素譜線掃描裝置上，同位素譜線掃描裝置設置在同位素電磁分離器的接收器上(接收器處于同位素電磁分離器的真空環(huán)境內，如圖3所示，真空室壁13之內的框架8及其上面安裝的其他部件處于真空環(huán)境中)。包括設置有探頭11的探頭板10，連接探頭11和同位素譜線掃描裝置的連接線路，探頭板10安裝在接收器的框架8上(如圖4所示)。

同位素譜線掃描探頭為分布式，探頭11為若干個，以相同間距直線排列在探頭板10上；探頭11為法拉第筒，用于探測所述同位素電磁分離器分離后的離子束的電流信號。

如圖5、圖6所示，探頭板10上設置的探頭11為7個，相互之間的間距為20mm。探頭11的法拉第筒豎直設置在探頭板10上，開口方向一致。法拉第筒的直徑為1mm。法拉第筒采用不銹鋼材質制作。本實用新型所提供的同位素譜線掃描探頭一次掃描即可提供7組數據，解決了由于離子束束流不穩(wěn)定性導致的測量結果的不確定性。同時，探頭11的法拉第筒尺寸為1mm，也進一步提高了測量的準確性。法拉第筒常常加負高壓來防止二次電子的逃逸，以減小二次電子對探頭信號的污染。然而，在本實施例所使用的同位素電磁分離器中，由于存在強磁場，二次電子往往被束縛住，因此不需要加負高壓。

探頭板10采用高純石墨制作。探頭11和探頭板10之間設有絕緣層14，探頭11是設置在絕緣層14內，而不與探頭板10接觸，絕緣層14采用氮化硼制作?？紤]到離子束的束流能量較高，為了降低軔致輻射對測量結果的影響，一般選擇原子序數較低的材料如鋁、銅等。本設計中采用耐轟擊的高純石墨作為探頭的主體支架及外殼(探頭板10)。

在本實施例中，法拉第筒通過螺母15設置在探頭板10上。探頭板10通過固定螺釘12和螺母15設置在接收器上。

本實用新型所述的裝置并不限于具體實施方式中所述的實施例，本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬于本實用新型的技術創(chuàng)新范圍。