本发明涉及粒子加速器束流诊断技术领域，具体涉及一种用于质子同步加速器的紧凑型宽频带束流位置探测器。
背景技术
束流位置探测器(bpm)是加速器运行、调试必需的测量元件，准确的逐圈位置和闭轨测量，对于加速器的优化、研究具有重要的意义。对于辐照或医疗用质子同步环加速器，其高频频率变化从几百千赫兹到几兆赫兹，束流频谱宽度达几十兆赫兹，探测器必须具有良好的宽带性能才能实现束流的逐圈位置测量。
研究发现bpm宽带性能主要由bpm灵敏度及零漂对频率的依赖性决定，究其根本原因就是由bpm电极间耦合电容以及bpm电极对地电容差决定，耦合电容和对地电容差越小，探测器宽带性能越好。
如图1和图2所示：现有的bpm主要包括：真空腔101、套筒102、直角三角形电极103、第一接地环104、第二接地环105、信号拾取器106。真空腔101两端均设置连接法兰，用于和质子同步加速器的其它部件连接。真空腔101内部设置套筒102，套筒102内部设置至少两个直角三角形电极103，两个直角三角形电极103之间具有电极间间隙107，直角三角形电极103为凹槽型，其底面为矩形，两个侧面为直角三角形，底面上设置信号拾取器106。直角三角形电极103两端设置接地环104和接地环105，减小了bpm电极对地电容差。由于套筒102内所有螺栓头必须低于直角三角形电极103的内表面，所以直角三角形电极103的底面和侧面上均设置沉孔，两个接地环侧面也设置沉孔，直角三角形电极103及两个接地环上所用螺栓均为沉头螺栓。
由于现有bpm的两个直角三角形电极103之间具有电极间间隙107，bpm电极间耦合电容较大，而且由于装配误差容易造成电容差，导致bpm带宽较窄，仅适合于闭轨测量，不能满足准确逐圈测量要求，并且现有bpm体积大，必须单独设置在同步加速器内，所以占用空间也大。
技术实现要素：
为了能够有效解决现有束流位置探测器带宽较窄，不能满足逐圈位置测量的要求且占用加速器空间大的问题，本发明提供了一种用于质子同步加速器的紧凑型宽频带束流位置探测器。
本发明的技术方案是：
一种用于质子同步加速器的紧凑型宽频带束流位置探测器，包括：真空腔、套筒、两个直角三角形电极、第一接地环、第二接地环、信号拾取器，其特殊之处在于：还包括隔离环；所述真空腔包括矩形真空盒和设置在矩形真空盒两端的快接法兰；所述矩形真空盒内部套设有套筒；所述套筒内部设置两个直角三角形电极；两个直角三角形电极的电极间间隙内设置与电极间间隙相适配的隔离环，所述隔离环可沿真空腔的轴向方向移动。
进一步地，为了更方便的调整隔离环并实现电连接，所述隔离环和套筒之间设置支撑套，隔离环沿轴向设置腰型孔，螺栓穿过所述腰型孔、支撑套后紧固在套筒上。
进一步地，为了更好的补偿电容差，所述隔离环的位置可调整范围为±1.5mm。
进一步地，为了电极定位更加可靠，该束流位置探测器还包括设置在直角三角形电极和套筒之间的绝缘定位组件；所述绝缘定位组件包括陶瓷柱和陶瓷垫片，所述陶瓷柱为阶梯型，且中间设有通孔，陶瓷柱小端插入套筒侧面的沉孔内，第二沉头螺栓穿过直角三角形电极、陶瓷柱和陶瓷垫片后通过螺母与套筒紧固。
进一步地，所述绝缘定位组件数量为n，其中n≥3。
进一步地，为了加工精度更高，所述直角三角形电极由梯形薄不锈钢板折成。
进一步地，所述直角三角形电极和第一接地环、第二接地环之间的间距均为2mm。
进一步地，所述支撑套材质为不锈钢。
进一步地，为了密封性更好，所述快接法兰的端面设置密封刀口，用于和铜垫圈配合实现真空密封。
本发明相比现有技术的有益效果是：
1、该束流位置探测器通过设置隔离环，减弱了电极间耦合，并且通过调节隔离环位置可补偿电极对地电容差，使探测器具有良好的宽带性能，在0～60mhz范围内均可实现准确测量，可实现准确的逐圈位置测量；该束流位置探测器采用三层紧凑结构，其真空盒为矩形，可直接置于校正铁内，因而占用加速器空间小。
2、隔离环上设置腰型孔，调整隔离环位置时只需稍微拧松螺栓，操作更方便。
3、隔离环的位置可调整范围为±1.5mm，可补偿由于加工或安装误差等原因造成的两直角三角形电极对地电容差，对应电容偏差调整能力3.4pf，电极电容差更小。
4、陶瓷柱为阶梯型，插入套筒内，定位更可靠。
5、直角三角形电极由梯形薄不锈钢板折成，加工精度更高。
6、该束流位置探测器采用的电连接均通过螺纹连接或弹性压紧实现，不需焊接，简化了制造工艺。
附图说明
图1是现有束流位置探测器的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明较佳实施例的结构示意图；
图4是图3的a-a剖视图；
图5是该实施例中信号探测器与直角三角形电极的连接图；
图6是该实施例中引出极的结构示意图；
图7是该实施例中绝缘定位组件的连接图；
图8是该实施例中直角三角形电极的结构示意图；
图9是该实施例中隔离环的结构示意图；
图10是该实施例与校正铁的装配图；
图中附图标记为：101-真空腔，102-套筒，103-直角三角形电极，104-第一接地环，105-第二接地环，106-信号拾取器，107-电极间间隙，201-真空腔，202-套筒，203-直角三角形电极，204-第一接地环，205-第二接地环，206-信号拾取器，207-隔离环，208-矩形真空盒，209-快接法兰，210-电极间间隙，211-支撑套，212-腰型孔，213-螺栓，214-绝缘定位组件，215-陶瓷柱，216-陶瓷垫片，217-第一沉孔，218-第一沉头螺栓，219螺母，220-连接法兰，221-连接管，222-引出极，223-第二沉头螺栓，224-电极底面，225-十字槽，226-同轴接头，227-第三沉头螺栓，228-电极侧面，229-第二沉孔，230-校正铁。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
参照图3和图4，该束流位置探测器包括真空腔201、套筒202、两个直角三角形电极203、隔离环207、第一接地环204、第二接地环205、绝缘定位组件214和信号拾取器206。
该束流位置探测器最外侧设置真空腔201，真空腔201包括矩形真空盒208和连接在矩形真空盒208两端的快接法兰209，快接法兰209端面含密封刀口特征，用于和铜垫圈配合实现真空密封，此结构方便快速拆卸。真空腔201侧面设置用于固定信号拾取器206的连接法兰220，连接法兰220通过连接管221固定在真空腔侧壁上；矩形真空盒208内部套设套筒202，套筒202紧固在矩形真空盒208侧壁上。
套筒202内部设置两个直角三角形电极203，直角三角形电极203为不锈钢材料，通过两个直角三角形电极203感应电流的大小推算束流位置；直角三角形电极203表面上设有11个沉头孔，其中10个用于与陶瓷柱215连接，其余1个用于与引出极222连接。
两个直角三角形电极203两端分别设置第一接地环204和第二接地环205，两个接地环通过第二沉头螺栓223紧固在套筒202上，两个接地环与直角三角形电极203的间距均为2mm。
两个直角三角形电极203的电极间间隙210内设置隔离环207，隔离环207与套筒202通过螺栓213紧固，并通过设置在螺栓213上的支撑套211进行电连接；支撑套211材料为不锈钢，保证隔离环207接地。由于隔离环207与套筒202通过螺栓213紧固，所以调整隔离环207位置时只需稍微拧松螺栓213即可。
两个电极底面224上均设置信号拾取器206，信号拾取器206固定在连接法兰220上。
如图5和图6所示，信号拾取器206包括引出极222和同轴接头226，引出极222一端与直角三角形电极203电连接，另一端打内孔后切割十字槽225，并与同轴接头226电连接；引出极222选用铍青铜材料，弹性好，能较紧的夹住同轴接口226的内芯。安装时，先用第三沉头螺栓227紧固直角三角形电极203与引出极222，再在同轴接头226上套上铜垫圈，然后插入引出极222带十字槽225的孔内，由于引出极222的内孔直径略小于同轴接头226内芯直径，在拧紧同轴接头226的法兰时，同轴接头226的内芯被引出极222不断压紧，实现可靠电连接。
如图7所示，直角三角形电极203和套筒202之间设置绝缘定位组件214，绝缘定位组件214包括陶瓷柱215和陶瓷垫片216；陶瓷柱215为阶梯轴，其中心设有通孔，阶梯轴的小端插入套筒202的第一沉孔217内，直角三角形电极203与套筒202的距离完全由陶瓷柱215的大端长度决定，更容易保证公差，第一沉头螺栓218依次穿过直角三角形电极203、陶瓷柱215、套筒202和陶瓷垫片216后，通过螺母219与套筒202紧固，陶瓷柱215和陶瓷垫片216可保证直角三角形电极203与套筒202的绝缘。
如图8所示，直角三角形电极203采用梯形薄板折弯而成，外形为凹槽型，电极底面224为矩形，两个电极侧面228为直角三角形，电极底面224和电极侧面228均设置第二沉孔229。
如图9所示，隔离环207横截面为菱形，四个侧面均沿轴向设置腰型孔212，隔离环207宽7mm，腰型孔212有效长度为3mm，隔离环207的位置可调整范围为±1.5mm，对应电容偏差调整能力3.4pf。
如图10所示，整个探测器置于校正铁230内，与校正铁作为整体安装在加速器束线上。
本实施例给出的一种用于质子同步环加速器紧凑型宽频带束流位置探测器，通过设置可调整的隔离环207，减弱了电极耦合，还可通过调节隔离环207的位置补偿电极对地电容差，使探测器具有良好的宽带性能；探测器机械结构紧凑，体积与真空管道相当，可置于校正铁230内；探测器电连接使用螺栓连接或压紧实现，避免了装配过程中的焊接，简化了制造工艺，装卸方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。