用于测量束流剖面的探测器的制作方法

本申请涉及高能物理领域，尤其涉及一种用于测量束流剖面的探测器。

背景技术：

在高能物理领域中，散裂中子源调束时需要通过多丝型探测器对束流的剖面分布和位置信息进行快速采集。探测器的探头采用导电细丝作为测量信号丝，其探测原理为，高速束流轰击在信号丝表面时，信号丝会产生微弱的电流，通过检测信号丝的电流信号，就可以确定束流的位置及剖面信息。当信号丝间距较大时，剖面信息精度就会下降，甚至会出现束流由信号丝之间的空隙穿过的情况，从而无法实现快速测量目的。因此，信号丝越密集，探测器探测精度越好。探测器使用过程中，由于探测器使用环境中，高速束流辐射、生热等因素的影响，往往会出现信号丝损坏，这时需要快速更换新的信号丝，并快速投入测量，这就需要探测器的信号丝更换必须便捷，且保证较高的重复安装精度。此外，信号丝受束流轰击会受热膨胀产生松弛，为消除信号丝松弛带来的振动干扰，在信号丝的两端施加一定的预紧力以保持信号丝处于绷紧状态。

现有的探测器，通常是将信号丝末端直接固定在裸露的弹簧端部，以此实现信号丝的固定及预紧。而此种结构为了预留安装空间，无法做到信号丝分布密集，且无法实现保证重复安装精度下的快速更换信号丝。同时，探测器行进过程中难免引起弹簧自身振动，并将振动传递给信号丝，极大的干扰了探测灵敏度，同时也会导致信号丝之间相互干扰。

技术实现要素：

本申请提供一种用于测量束流剖面的探测器，旨在解决现有探测器信号丝无法快速更换，且保证重复安装精度下实现密集布丝的问题。

本申请所给出的一种用于测量束流剖面的探测器，包括：

基板，所述基板上分布有用于测量束流的信号丝，所述信号丝为导体；

紧丝装置，所述紧丝装置包括固定于所述基板表面的瓷块，所述瓷块内分布有多个用于固定所述信号丝端部的导电柱，所述导电柱端部可受所述信号丝牵引而沿轴向移动，所述瓷块内设有保持所述导电柱拉紧所述信号丝的弹性件；

引线，所述引线与所述导电柱尾部电连接，用于传输所述信号丝产生的电流。

所述的用于测量束流剖面的探测器，还包括位于信号丝端部临近所述紧丝装置的定丝子，所述定丝子用于控制相邻信号丝之间的间距。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述瓷块内分布有多个容纳所述导电柱适配的紧丝通道，所述导电柱可在所述紧丝通道内移动，所述弹性件为设置于所述紧丝通道内用于阻碍导电柱被牵引而移动的弹簧。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述弹簧套在所述导电柱上，所述导电柱尾部设有用于阻挡所述弹簧的栓帽；所述紧丝通道端部设有内径缩小的出口，用于所述导电柱端部伸出，并阻挡所述弹簧脱出。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述导电柱端部侧面设有沿径向延伸的安装孔，所述导电柱端部的端面设有用于穿过所述信号丝的穿丝孔，所述穿丝孔沿所述导电柱轴向延伸并与所述安装孔连通。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述导电柱端部设有轴扁位，所述安装孔开设于所述轴扁位表面，用于通过螺栓固定由所述穿丝孔穿入的信号丝。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述定丝子固定于所述基板上，其顶端设有用于定位信号丝的第一瓷担。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述基板上设有用于束流穿过的开窗，以及与所述定丝子相对应的固丝子；所述信号丝一端固定于所述紧丝装置上，另一端由所述定丝子转向后经过所述开窗表面，由所述固丝子固定；所述固丝子顶端设有用于固定所述信号丝端部的第二瓷担。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述基板上设有用于束流穿过的开窗，所述基板上位于所述开窗两侧均设有紧丝装置及定丝子，所述信号丝位于开窗两侧的端部经对应的定丝子转向后固定于所述紧丝装置上，两个对应的定丝子之间的信号丝经过所述开窗表面。

所述的用于测量束流剖面的探测器，其中，所述信号丝在所述基板的两个表面上分别设置一组，每组包括多根相间隔分部的信号丝，两组信号丝于所述开窗的中心处交叉重叠。

本申请所给出的用于测量束流剖面的探测器，信号丝不与弹簧直接接触，将信号丝的固定和预紧操作独立开来，在通过定丝子将信号丝端部转向后进行固定，既增加了信号丝更换的空间，又降低了更换难度，使得信号丝可以实现更密集的排布，增加探测器的检测精度；将弹簧及导电柱固定在瓷块内的紧丝通道内，除便于更换信号丝外，还有效避免了信号丝受外界振动的干扰，使得安装后的信号丝可以快速投入使用，便于操作，增加设备的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例一中，探测器的整体结构示意图；

图2为本申请实施例一中，紧丝装置的剖面图；

图3为本申请实施例一中，导电柱的结构示意图；

图4为本申请实施例一中，定丝子的结构示意图；

图5为本申请实施例一中，信号丝的布局示意图；

图6为本申请实施例二中，探测器的整体结构示意图；

图7为本申请实施例二中，定丝子的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一、

本实施例所给出的用于测量束流剖面的探测器，如图1所示，包括探头，所述探头包括基板1，基板1中心位置设有用于束流穿过的开窗2，基板1表面上分布有用于检测束流位置及剖面信息的信号丝3。信号丝3覆盖于开窗2的表面，当束流穿过开窗2时，会轰击信号丝3，使得信号丝3产生电流，探测器通过采集信号丝3上的电信号从而获得束流的相关参数。为使得探测器检测效率高，增加检测的精准度，基板1上下两个表面均设有一组信号丝3，两组信号丝3在开窗2的几何中心出交叉重叠。每组信号丝3的两端均通过紧丝装置4固定。如图2所示，紧丝装置4包括固定在基板1表面上的瓷块40，瓷块40内部分布有多个导电柱41，导电柱41端部固定导电丝3，尾部与引线5连接，这样，通过导电柱41就可以将信号丝3内的电信号由引线5输出。为了防止信号丝3松弛，导电柱41在瓷块40内可沿其(导电柱41)轴向移动，瓷块40内设有使得导电柱41拉紧信号丝3的弹性件，使得信号丝3保持在以特定的预紧状态。

如图2及图3所示，本实施例中的弹性件为套在导电柱41上的弹簧42，瓷块40内并排分布多个用于容纳导电柱41的紧丝通道43，导电柱41尾部设有阻挡弹簧42尾端的栓帽410，紧丝通道43的内径与栓帽410的尺寸相当，使得栓帽410可以在紧丝通道43内移动。紧丝通道43的端部设有内径缩小的出口430，出口430可供导电柱41的端部探出紧丝通道43，同时阻挡弹簧42的端部脱出。由于弹簧42被封闭在预紧通道43内，且消除了其对导电柱41径向上的振动干扰，使得导电柱41作用在信号丝3上的作用力只存在于轴向，增强了探测精度。

当信号丝3受热膨胀时，弹簧42释放弹力，使得导电柱41朝向尾部移动，从而拉紧信号丝3，防止其松弛；当信号丝3收紧时，弹簧42压缩，使得导电柱41向端部方向移动，使得信号丝3张力降低，防止崩断。

导电柱41的尾部端面设有用于连接引线5的接线部，如图3所示本实施例中的接线部为沿导电柱41轴向开设的螺孔411，通过将螺钉旋入螺孔411从而完成引线5与导电柱41的电连接。导电柱41的端部设有轴扁位412作为接线端子，轴扁位412表面开设有安装孔4120，轴扁位412的端部设有穿丝孔4121，且安装孔4120与穿丝孔4121相互连通。固定信号丝3时，将信号丝3端部由穿丝孔4121穿入到安装孔4120内，安装孔4120内穿过预紧螺栓413，预紧螺栓413通过垫片414将信号丝3压紧在轴扁位412表面，其中垫片414为无氧铜垫片。这样，整个固定过程中，信号丝3都避免了大角度的弯折，避免了信号丝3由于折弯过多而断裂，同时，信号丝3的固定过程独立进行，不受弹簧42的干扰。由于探测器使用环境为真空状态下，采用此种结构固定信号丝3相对于现有常见的焊接固定而言，不会产生气体杂质，避免破坏加速器内部的真空环境。

此外，与紧螺栓413与垫片414还可以阻止导电柱41的端部缩回预紧通道43，这样，当信号丝3出现断裂时，导电柱41就受到预紧螺栓413与垫片414的共同限制，不会脱离预紧通道43，防止信号丝3搭接或缠绕相邻导电柱41。

由于密集排布的信号丝3更换时受到操作空间的限制，影响更换速度，因此，本实施例中，如图1及图4所示，在信号丝3临近紧丝装置4处还设置了多个定丝子6。定丝子6整体呈圆柱状，底部固定在基板1表面，顶部设有用于定位信号丝3的瓷担60。定丝子6按照预定的间隔排列，其数量与导电柱41一一对应。信号丝3的端部通过瓷担60的绕线槽61后，就可以改变方向后可以呈扇形排布，这样既又不影响信号丝3的有效部分通过窗口2的排布，又进一步增大了信号丝3的安装空间，实现信号丝3的快速更换。

在本申请其他实施例中，定丝子6还可以根据实际需要不与导电柱41数量一一对应的设置，例如，为了进一步增加信号丝3的安装空间，在信号丝3的一端可以设置多个定丝子6，这样可以实现信号丝3多次转向，使得布线更为灵活，而不会影响信号丝3有效区(覆盖在窗口2部分的区域)内的排布。

本实施例中如图1所示，考虑到设备尺寸不宜过于臃肿，每组信号丝3的一端均设有两个紧丝装置4及两组定丝子6，这样通过定丝子6的转向后，紧丝装置4的位置就可以根据需要灵活设置，例如图1所示的，将紧丝装置4固定在信号丝3的两侧，既增加了操作空间，又减小了紧丝装置4的尺寸，使得探测器尺寸可以做的更小。

信号丝3选用符合力学性能的导电材质制备，可以使金属丝、半导体丝或导电合金丝，本实施例中的信号丝3为直径0.03mm的钨丝，在本申请其他实施例中，还可以采用碳或碳化硅等非金属丝。探测器实际使用过程中，通过驱动部(图中未示出)驱动在沿直线移动，其移动方向如图5箭头所示，两组信号丝3相互垂直分布，且分别与探测器移动方向成30°及60°夹角，每组信号丝3包括平行排布的17根钨丝，相邻钨丝的间距为1.5±0.04mm。

实施例二、

本实施例是在实施例一的基础上进行的改进的方案，在本实施例中，信号丝3还可以采用一端固定、一端预紧方案的结构布局。具体的如图6-图7所示，本实施例中的信号丝3的一端采用实施例一的方式进行固定，而另一端直接固定在固丝子8上。固丝子8与定丝子6相对应的设置在信号丝3的两端，固丝子8其结构与定丝子6相似，固丝子8上端设有第二瓷担80，底部固定在基板1上，其不同之处为固丝子8上端的第二瓷担80一侧制扁，形成平行于固丝子8轴向的扁位85，扁位85上开设固丝螺孔82，固丝螺孔82沿固丝子8轴向延伸并贯穿第二瓷担80。第二瓷担80表面设有用于缠绕信号丝3的第二绕线槽81，第二绕线槽81的底部与第二瓷担80表面的扁位85相平齐，使得信号丝3在第二绕线槽81内经过扁位85的部分凸出扁位85表面。固丝螺孔82上设置固丝螺栓83，以及穿过固丝螺栓83的固丝垫片84，信号丝3的另一端在第二绕线槽81上缠绕时，旋紧固丝螺栓83，固丝垫片84就会将扁位85表面的信号丝3压紧，使得信号丝3这一端固定在瓷担80上，无需再另设紧丝装置4。

采用实施例二的结构设计，可以省去一半数量的紧丝装置4，节省空间，使得探头尺寸得以小型化，同时既能满足和信号丝3预备预紧和固定功能，又可以实现信号丝3高精度的重复安装。

本实施例所给出的用于测量束流剖面的探测器，信号丝不与弹簧直接接触，将信号丝的固定和预紧操作独立开来，在通过定丝子将信号丝端部转向后进行固定，既增加了信号丝更换的空间，又降低了更换难度，使得信号丝可以实现更密集的排布，增加探测器的检测精度；将弹簧及导电柱固定在瓷块内的紧丝通道内，除便于更换信号丝，保证信号丝重复安装精度外，还有效避免了信号丝受外界振动的干扰，使得安装后的信号丝可以快速投入使用，便于操作，增加设备的可靠性。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。