一种横向二维发射度探测机构

1.本发明涉及一种横向二维发射度探测机构，属于束流发射度探测领域。


背景技术：

2.伴随着核物理实验、原子物理、表面物理实验的发展，以及加速器技术在各领域的广泛应用，对离子源产生的束流的品质要求也越来越高。描述束流的光学品质最重要的就是其发射度，离子源束流发射度的研究和测量，对离子源本身以及加速器研究都有很好的应用和参考价值。发射度的测量，主要有拦截型和非拦截型两类，其中拦截式是直接测量，精度较高。目前，在离子源界，主要采用单丝或多丝测量，存在测量精度不高，抗干扰能力差的问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种横向二维发射度探测机构，能够提高对于发射度的检测精度，同时抗干扰能力强。
4.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
5.本发明提供一种横向二维发射度探测机构，包括：
6.安装主体，所述安装主体包括上安装板、下安装板、左侧安装板和右侧安装板；
7.前狭缝取样机构，所述前狭缝取样机构包括前狭缝上片和前狭缝下片，所述前狭缝上片和前狭缝下片均固定安装在所述左侧安装板上，所述前狭缝上片和前狭缝下片之间形成前狭缝；
8.后狭缝筛选机构，所述后狭缝筛选机构包括后狭缝上片和后狭缝下片，所述后狭缝上片和后狭缝下片均固定安装在所述右侧安装板上，所述后狭缝上片和后狭缝下片之间形成后狭缝；
9.电偏转板，所述电偏转板包括上极板和下极板，所述上极板固定安装在所述上安装板上，所述下极板固定安装在所述下安装板上，所述上极板和下极板相对且平行安装；
10.法拉第筒，所述法拉第筒固定安装在后狭缝筛选机构的右侧，用于接收束流并检测束流的密度。
11.进一步的，还包括水冷盒，所述水冷盒固定安装在所述左侧安装板上，所述水冷盒的右侧面与所述前狭缝上片和前狭缝下片接触设置。
12.进一步的，所述水冷盒的左侧面为直对束流面，所述直对束流面为钽制成，所述水冷盒的右侧面为铜制成。
13.进一步的，所述前狭缝上片和/或前狭缝下片上设有第一腰型孔，所述第一腰型孔内插设有第一固定螺钉，所述前狭缝上片和/或前狭缝下片通过所述第一固定螺钉固定在所述左侧安装板上。
14.进一步的，所述后狭缝上片和/或后狭缝下片上设有第二腰形孔，所述第二腰形孔内插设有第二固定螺钉，所述后狭缝上片和/或所述后狭缝下片通过所述第二固定螺钉固
定在所述右侧安装板上。
15.进一步的，所述上极板和下极板均通过连接机构分别固定安装在所述上安装板和下安装板上，所述连接机构包括柯瓦陶瓷柱和固定螺母，所述柯瓦陶瓷柱的底部与所述上极板或下极板固定连接，顶部与所述上安装板或下安装板固定连接，所述科瓦陶瓷柱的顶部通过所述固定螺母进行紧固。
16.进一步的，所述法拉第筒包括法拉第筒筒体和负偏压抑制环，所述法拉第筒筒体正对所述后狭缝的一侧形成有开口，所述开口为锥形开口，所述法拉第筒筒体固定在所述右侧安装板上，所述负偏压抑制环固定在所述法拉第筒筒体的左侧。
17.进一步的，还包括安装法兰，所述安装主体通过调节机构固定安装在所述安装法兰上，所述调节机构包括调节杆和紧固螺母，所述调节杆的底端与所述安装主体固定连接，顶端与所述法兰固定连接，所述调节杆的顶端和底端均通过紧固螺母进行紧固。
18.进一步的，还包括法兰上还设有水冷盒信号线接头、法拉第筒信号线接头和电偏转板信号线接头，所述水冷盒的信号线与所述水冷盒信号线接头连接，所述法拉第筒的信号线与所述法拉第筒信号线接头连接，所述电偏转板的信号线与所述电偏转板信号线接头连接，所述水冷盒的信号线、法拉第筒的信号线和电偏转板信号线外均固定套设有屏蔽管。
19.进一步的，所述安装主体以及法拉第筒筒体的外侧均安装有屏蔽板。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
21.采用双狭缝和电扫描取样束流的方法，分别测量水平和垂直两个方向的发射度。它主要由前狭缝、电偏转板、后狭缝及小法拉第筒构成，前狭缝是位置取样，确定束流位置；电偏转板和后狭缝是角度取样，确定束流角度大小；法拉第筒接收束流大小，确定一定位置与角度的束流密度大小。通过对偏转电压进行扫描，确定不同位置与不同角度的束流密度大小，可以确定束流的相图及密度分布，从而得到束流的发射度，发射度测量精度好，抗干扰能力强；
22.水冷采用钽铜合金结构，外部低溅射耐高温，内部导热性能高，冷却效果好；
23.探测机构偏压板安装采用柯瓦陶瓷柱，绝缘性能好，可调节安装位置，参考机构主体参考面，达到高的安装精度；
24.探测机构狭缝采用分体结构，配合机构主体参考面，可调节需要的不同缝宽，并达到高的精度；
25.探测机构法拉第筒采用锥体结构，配合负偏压抑制环，减少束流和束流溅射产生的二次电子的逃逸，提高信号采集的精度；
26.探测机构法拉第筒信号线均采用金属屏蔽外壳，屏蔽各种不良信号的影响，提高测量精度。
附图说明
27.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
28.在附图中：
29.图1是横向二维发射度探测机构一实施例的结构示意图；
30.图2是图1中的横向二维发射度探测机构去除屏蔽板的内部结构示意图；
31.图3是图2中的横向二维发射度探测机构的另一角度的结构示意图；
32.图4是图2中的横向二维发射度探测机构的主视图。
具体实施方式
33.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
34.本发明的实施例提供了一种横向二维发射度探测机构，包括安装主体、前狭缝取样机构、后狭缝筛选机构、电偏转板和法拉第筒。所述安装主体包括上安装板、下安装板、左侧安装板和右侧安装板；所述前狭缝取样机构包括前狭缝上片和前狭缝下片，所述前狭缝上片和前狭缝下片均固定安装在所述左侧安装板上，所述前狭缝上片和前狭缝下片之间形成前狭缝；所述后狭缝筛选机构包括后狭缝上片和后狭缝下片，所述后狭缝上片和后狭缝下片均固定安装在所述右侧安装板上，所述后狭缝上片和后狭缝下片之间形成后狭缝；所述电偏转板包括上极板和下极板，所述上极板固定安装在所述上安装板上，所述下极板固定安装在所述下极板上，所述上极板和下极板相对且平行安装；所述法拉第筒固定安装在后狭缝筛选机构的右侧，用于接收束流并确定束流的密度。所述横向二维发射度探测机构发射度探测精度高抗干扰能力强。
35.实施例1
36.如图1至图4所示，所述横向二维发射度探测机构包括安装主体1、前狭缝取样机构2、后狭缝筛选机构3、电偏转板7和法拉第筒4。所述安装主体1包括上安装板、下安装板、左侧安装板和右侧安装板；所述前狭缝取样机构2包括前狭缝上片21和前狭缝下片22，所述前狭缝上片21和前狭缝下片22均固定安装在所述左侧安装板上，所述前狭缝上片21和前狭缝下片22之间形成前狭缝23；所述后狭缝筛选机构3包括后狭缝上片31和后狭缝下片32，所述后狭缝上片31和后狭缝下片32均固定安装在所述右侧安装板上，所述后狭缝上片31和后狭缝下片32之间形成后狭缝34；所述电偏转板7包括上极板71和下极板72，所述上极板71固定安装在所述上安装板上，所述下极板72固定安装在所述下极板72上，所述上极板71和下极板72相对且平行安装；所述法拉第筒4固定安装在所述安装主体1的右侧，且位于后狭缝筛选机构3的右侧，用于接收束流并确定束流的密度。
37.所述探测机构采用双狭缝和电扫描取样束流的方法，分别测量水平和垂直两个方向的发射度。它主要由前狭缝23、电偏转板7、后狭缝34及法拉第筒4构成，前狭缝23是位置取样，确定束流位置；电偏转板7和后狭缝34是角度取样，确定束流角度大小；法拉第筒4接收束流大小，确定一定位置与角度的束流密度大小。通过对偏转电压进行扫描，确定不同位置与不同角度的束流密度大小，可以确定束流的相图及密度分布，从而得到束流的发射度。
38.所述安装主体1为方框形安装主体，所述方框形安装主体包括所述上安装板、下安装板、左侧安装板和右侧安装板。所述上安装板和下安装板平行，所述左侧安装板和右侧安装板平行。所述上安装板和下安装板之间的平行精度高，且二者之间的距离公差不高于0.02mm。所述上安装板和下安装板作为参考平面。安装主体采用一体加工，要求工艺公差
小，安装精度高。
39.所述上极板71固定安装在所述上安装板上，所述上极板71与所述上安装板平行，所述上极板71与所述上安装板之间的距离的尺寸公差0.02mm。
40.所述下极板72固定安装在所述下安装板上，所述下极板72与所述下安装板平行，所述下极板72与所述下安装板之间的距离的尺寸公差0.02mm。
41.所述前狭缝上片21固定安装在所述左侧安装板的上端，所述前狭缝下片22固定在所述左侧安装板的下端，所述前狭缝上片21和前狭缝下片22相对，所述前狭缝上片21的底边和前狭缝下片22的顶边之间形成所述前狭缝23。所述前狭缝23的底边与所述上安装板之间的距离的尺寸公差为0.02mm。所述前狭缝23的顶边与所述下安装板之间的距离的尺寸公差为0.02mm。
42.所述后狭缝上片31和后狭缝下片32的安装方法和安装精度与所述前狭缝上片21和前狭缝下片22保持一致。
43.所述探测机构的结构前狭缝需要水冷却，所述水冷盒5固定安装在所述左侧安装板上，所述水冷盒5的右侧面与所述前狭缝上片21和前狭缝下片22接触设置。
44.当束流流强较低或能量较低，所述水冷盒5可直接使用不锈钢材料，容易焊接。当束流强度较高或能量较高时，该水冷盒5采用钽铜合金，直对束流面为钽，低溅射耐高温，紧贴狭缝片的为铜，导热好。水冷盒5采用钽铜合金结构，外部低溅射耐高温，内部导热性能高，冷却效果好。
45.为了方便调节所述前狭缝23的缝隙的大小，所述前狭缝上片21和/或前狭缝下片22上设有第一腰型孔24，所述第一腰型孔24内插设有第一固定螺钉，所述前狭缝上片21和/或前狭缝下片22通过所述第一固定螺钉24固定在所述左侧安装板上。测量机构狭缝采用分体结构，配合机构主体参考面，可调节需要的不同缝宽，并达到高的精度
46.同样的，为了调节所述后狭缝34的缝隙的大小，所述后狭缝上片31和/或后狭缝下片32上设有第二腰形孔33，所述第二腰形孔33内插设有第二固定螺钉，所述后狭缝上片31和/或所述后狭缝下片32通过所述第二固定螺钉固定在所述右侧安装板上。
47.探测器前狭缝23所在的实际位置就是束流的位置，束流取样就是狭缝能够通过的束流；后狭缝34相当于一个过滤器，在两个电偏转板7加载一定的电压下，仅仅相对应角度的束流能够通过后狭缝被之后的法拉第筒4所接受，即实现束流的筛选。
48.所述上极板71和下极板72均通过连接机构分别固定安装在所述上安装板和下安装板上，所述连接机构包括柯瓦陶瓷柱73和固定螺母74，所述柯瓦陶瓷柱73的底部与所述上极板71过下极板72固定连接，顶部与所述上安装板或下安装板固定连接，所述科瓦陶瓷柱73的顶部通过所述固定螺母74进行紧固。
49.所述科瓦陶瓷柱73为柯瓦陶瓷封接的绝缘柱。所述探测机构的电偏转板7使用柯瓦陶瓷封接的绝缘柱固定在安装主体1上，通过安装的固定螺母74，调节两个电偏转板之间的距离，以及电偏转板和上安装板和下安装板之间平行度，保证电偏转板的安装精度。
50.所述法拉第筒4包括法拉第筒筒体41和负偏压抑制环42，所述法拉第筒筒体41正对所述后狭缝34的一侧形成有开口，所述开口为锥形开口，所述法拉第筒筒体41固定在所述右侧安装板上，所述负偏压抑制环42固定在所述法拉第筒筒体41的左侧。该测量机构法拉第筒采用锥体结构，可以减少束流溅射产生的二次电子或粒子直接弹射远离法拉第筒；
另外，法拉第筒也加了负偏压抑制环42，抑制二次电子的逃逸。
51.探测机构法拉第筒采用锥体结构，配合负偏压抑制环，减少束流和束流溅射产生的二次电子的逃逸，提高信号采集的精度
52.为了方便安装，所述探测机构还包括安装法兰6，所述安装主体1通过调节机构8固定安装在所述安装法兰6上，所述调节机构8包括调节杆82紧固螺母81，所述调节杆82的底端与所述安装主体1固定连接，顶端与所述法兰6固定连接，所述调节杆82的顶端和底端均通过紧固螺母81进行紧固。通过调节所述调节杆82和紧固螺母71可以调节所述探测机构的安装高度。
53.所述横向二维发射度探测机构还包括法兰6上还设有水冷盒信号线接头、法拉第筒信号线接头10和电偏转板信号线接头9，所述水冷盒5的信号线与所述水冷盒信号线接头连接，所述法拉第筒4的信号线与所述法拉第筒信号线接头连接，所述电偏转板7的信号线与所述电偏转板信号线接头10连接，所述水冷盒5的信号线、法拉第筒4的信号线和电偏转板7的信号线外均固定套设有屏蔽管10。法拉第筒信号线外部均加了金属屏蔽外壳，阻断可能的各种粒子打上去，还有可能加载的扫描交变电压引起的干扰信号，提高信号的信噪比，增加测量精度。
54.所述安装主体1以及法拉第筒筒体41的外侧均安装有屏蔽板。
55.束流通过所述前狭缝进入至所述上、下极板之间，所述前狭缝23所在的实际位置就是束流的位置，束流取样就是狭缝能够通过的束流。上、下极板加载形成的均匀电场起偏转束流的作用，通过偏转束流，让满足条件的束流能够通过后狭缝。仅仅相对应角度的束流能够通过后狭缝被之后的法拉第筒4所接受，即实现束流的筛选。法拉第筒4接收束流大小，确定一定位置与角度的束流密度大小。通过对偏转电压进行扫描，确定不同位置与不同角度的束流密度大小，可以确定束流的相图及密度分布，从而得到束流的发射度。
56.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。