金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的二維掃描成像檢測系統(tǒng)及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測設備技術領域，涉及一種金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的二維成像檢測系統(tǒng)；本發(fā)明還涉及一種用該檢測系統(tǒng)對金屬氚化物薄膜靶表面氚分布進行檢測的方法。
【背景技術】
[0002]金屬氚化物薄膜靶作為中子發(fā)生器的靶子和β輻射源在冶金、生物化學、中子治療、中子照相、石油勘探、儀器分析等諸多領域有著特殊的用途。金屬氚化物薄膜靶表面氚分布是評估金屬氚化物薄膜靶性能的重要指標。
[0003]金屬氚化物薄膜靶表面氚分布檢測目前主要采用β射線自顯影技術，該技術檢測過程繁瑣。而且由于底片選擇、放射源活度、β射線散射、暗室的設計等因素對底片曝光和顯像影響較大，導致底片最佳的曝光時間及顯影、定影條件不好控制、成像效果不佳。
[0004]金屬氚化物薄膜靶中的氚衰變產(chǎn)生β射線，β射線向4 Ji立體角各向同性地發(fā)射，β射線在金屬氚化物薄膜靶中有一定的射程，靶表面和靠近表面區(qū)域射出的β射線的分布情況可以反應出表面氚分布的情況。采用電流探針與準直器掃描測量金屬氚化物薄膜靶射出的β射線通量的二維分布，然后通過圖像重建就可以獲得金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的圖像。
[0005]金屬氚化物薄膜靶中氚衰變產(chǎn)生低能β射線的同時，低能β射線與靶物質原子的軔致輻射產(chǎn)生大量的低能X射線，能量在較大范圍內與β射線能量是重合的，這就為β射線自顯影方法和核探測器測量表面氚分布造成一定的困難，而本發(fā)明采用靜電計和電流探針技術通過直接測量氚靶表面β射線通量分布來獲得氚靶表面氚的分布，避免了氚靶中不同深度軔致輻射X射線對表面射線測量的影響，對表面氚分布的測量是非常有利的。另一方面，采用計算機自動控制和數(shù)據(jù)采集處理，使成像實現(xiàn)數(shù)字化，便于數(shù)據(jù)存儲和處理；檢測過程實現(xiàn)自動化。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的二維掃描成像檢測系統(tǒng)，對金屬氚化物薄膜靶表面氚分布進行檢測，過程簡單，成像效果好。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是提供一種用上述檢測系統(tǒng)檢測金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的一維掃描成像檢測系統(tǒng)，包括底座，底座上安裝有真空室和兩臺步進電機；真空室與步進電機之間設有真空波紋管和驅動機構，真空波紋管的一端與真空室相連接，真空波紋管的密封端與連接桿的一端相連接，連接桿的另一端穿過真空波紋管和真空室的側壁伸入真空室內，該兩根連接桿相互垂直，其中一根連接桿伸入真空室內的一端與位移樣品臺相連接，另一根連接桿與豎直設置于真空室內的準直器相連接，準直器內設有電流探針，電流探針的一端伸入準直器內，并朝向位移樣品臺的工作面，電流探針的另一端與同軸電纜相連接，同軸電纜與靜電計相連接；驅動機構和真空波紋管驅動連接桿沿自身軸線方向往復移動；兩臺步進電機均與步進電機控制器相連，該步進電機控制器和靜電計均與計算機信號連接；底座內設有無油渦旋真空泵和渦輪分子泵，無油渦旋真空泵和渦輪分子泵通過第一插板閥相連接；渦輪分子泵通過第二插板閥與真空室連接。
[0009]所述的驅動機構包括位移塊和研磨絲桿，研磨絲桿由步進電機驅動，位移塊位于研磨絲桿和真空波紋管之間，位移塊的一端與研磨絲桿相連接，另一端與真空波紋管的密封端相連。
[0010]本發(fā)明所采用的另一個技術方案是:一種用上述檢測系統(tǒng)對金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的檢測方法，具體按以下步驟進行:
步驟1:打開真空室，將金屬氚化物薄膜靶樣品固定在位移樣品臺朝向準直器的臺面上，關閉真空室；
步驟2:啟動無油渦旋真空泵，當真空室內的真空度< 2Pa時，啟動渦輪分子泵；
步驟3:當真空室內的真空度< 1.0XKT3Pa時，啟動計算機，初始化串行通信接口，設定掃描步長，掃描初始位置，對靜電計進行零點校正；然后給步進電機控制器發(fā)送X軸控制命令，一臺步進電機啟動，該步進電機通過驅動機構推動位移樣品臺沿X軸步進運動，電流探針完成對金屬氚化物薄膜靶表面X軸方向一行掃描；計算機給步進電機控制器發(fā)送Y軸控制命令，另一臺步進電機啟動，該步進電機驅動機構通過另一套驅動機構帶動準直器沿Y軸步進運動，電流探針完成對金屬氚化物薄膜靶表面Y軸方向一行掃描；然后開始X軸方向下一行的掃描；掃描過程中，計算機通過靜電計讀取金屬氚化物薄膜靶表面每一個掃描位置的電流信號，并將數(shù)據(jù)保存在以X軸和Y軸坐標為地址的二維數(shù)組中，當金屬氚化物薄膜靶表面全部掃描完成后，計算機將保存的掃描數(shù)據(jù)進行作圖得到金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的圖像。
[0011]本發(fā)明檢測系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:
I)真空條件下、通過直接掃描測量樣品的β射線通量的二維分布可以避免現(xiàn)有技術方案中底片選擇、放射源的活度、β射線散射、暗室的設計等因素對成像質量的影響，測量準確度高，成像效果好。
[0012]2)采用計算機自動控制和數(shù)據(jù)采集處理，使成像實現(xiàn)數(shù)字化，便于數(shù)據(jù)存儲和處理；檢測過程實現(xiàn)自動化。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明檢測系統(tǒng)的結構示意圖。
[0014]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0015]圖3是金屬氚化物薄膜靶示意圖。
[0016]圖4是圖3所示金屬氚化物薄膜靶表面氚分布的二維重建圖。
[0017]圖5是圖3所不金屬氣化物薄膜革El表面氣分布的三維重建圖。
[0018]圖1和圖2中:1.底座，2.真空室，3.同軸電纜，4.位移樣品臺，5.電流探針，6.準直器，7.支架，8.第一真空波紋管，9.第一步進電機，10.計算機，11.靜電計，12.無油渦旋真空泵，13.第一插板閥，14.第二插板閥，15.渦輪分子泵，16.防護罩，17.第一研磨絲桿，18.第一位移塊，19.第二步進電機，20.第二研磨絲桿，21.第二位移塊，22.第二真空波紋管，23.第一連接桿，24.第二連接桿。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]如圖1和圖2所示，本發(fā)明檢測系統(tǒng)，包括底座1，底座I上安裝有真空室2、第一步進電機9和第二步進電機19 ;沿從真空室2到第一步進電機9的方向、第一步進電機9和真空室2之間依次設有第一真空波紋管8、第一位移塊18和第一研磨絲桿17，第一真空波紋管8朝向真空室2的一端與真空室2相連接，第一真空波紋管8的另一端密封，第一真空波紋管8的密封端與第一連接桿23的一端相連接，第一連接桿23的另一端穿過第一真空波紋管8和真空室2的側壁伸入真空室2內，并與位于真空室2內的位移樣品臺4相連接，第一步進電機9與第一研磨絲桿17的一端相連接；沿從真空室2到第二步進電機19的方向、真空室2與第二步進電機19之間依次設有第二真空波紋管22、第二位移塊21和第二研磨絲桿20，第二真空波紋管22朝向真空室2的一端與真空室2相連接，第二真空波紋管22的另一端密封，第二真空波紋管22的密封端與第二連接桿24的一端相連接，第二連接桿24的另一端依次穿過第二真空波紋管22和真空室2的側壁伸入真空室2內，并與豎直設置于真空室2內的準直器6相連接，第二步進電機19與第二研磨絲桿20的一端相連接；第一連接桿23的軸線與第二連接桿24的軸線相垂直；第一步進電機9和第二步進電機19均與步進電機控制器相連接，該步進電機控制器通過RS232串行通信接口 COMl與計算機10信號連接。
[0021]真空室2的底面上設有支架7，支架7上豎直安裝有準直器6，準直器6可沿第二連接桿24的軸線方向往復移動，準直器6內設有電流探針5，電流探針5的一端伸入準直器6內，并朝向位移樣