用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头和系统

本发明涉及一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头、系统和运动装置，属于加速器束流诊断。

背景技术：

1、束流诊断系统能够帮助加速器物理人员进行有效机器调试与装置运行，因此束流诊断的参数是加速器装置的重要性能表征。这些参数包括束流位置、流强、能量、横向剖面及纵向剖面，以及相空间里的横纵发射度。每一项束流诊断参数都有其具体指征意义，例如横向剖面就可以表征束流在管道横截面上，沿水平x轴与垂直y轴的平面分布。该参数通常用横轴表示位置，纵轴表示信号强度。因此横向剖面测量不仅可以表示横截面的束流分布，也可以表示束斑在横截面上的位置。

2、对于常规的低功率(功率小于10瓦)加速器装置，荧光靶是应用最广泛的基本束诊探测器之一。它通常利用陶瓷、yag晶体、p46材料制成的靶片，对束流进行全阻挡，束流中的带电粒子轰击靶材的晶格结构，离子跃迁或裂变释放出光子，从而产生荧光效应。由于荧光靶是作为全阻拦测量元件，因此进行测量时，束流的全部功率将沉积在荧光靶头，当束流功率过大时，热量无法释放，从而导致固体靶面受热应力膨胀变形碎裂，荧光靶被损坏，无法使用，如下图1所示。

3、随着加速器技术的进步，中高功率加速器发展迅速，常规荧光靶面临无法继续使用的局面。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，另一个目的是提供一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶系统和运动装置，所述用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头解决了横向剖面拦截式测量中常规三氧化二铝靶片被束流尤其是高功率束流长时间轰击后易碎裂的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，包括金属基底，所述金属基底的背面或内部设有水冷管路，正面覆盖有三氧化二铝薄膜，所述正面用于承受束流的轰击。

4、进一步的，所述金属基底为无氧铜块。

5、进一步的，所述水冷管路与不锈钢水管之间固定连接。

6、进一步的，所述三氧化二铝薄膜采用等离子体喷涂或热喷涂在所述金属基底的正面。

7、进一步的，所述水路为两侧对称的环形水路，所述包括金属基底的一端还形成有进水口和出水口，所述冷水从所述进水口进入至所述环形水路，从所述出水口流出，所述进水口和出水口均与所述不锈钢水管之间固定连接。

8、进一步的，所述三氧化二铝薄膜的厚度为一百微米。

9、第二方面，本发明还提供了一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶系统，包括：包括图像采集装置和客户终端，所述图像采集装置用于采集所述的水冷荧光靶靶头的束流荧光图像，并将采集的信号发送给所述客户终端。

10、第三方面，本发明还提供了一种水冷荧光靶靶头的运动装置，包括：运动机构和真空机构；

11、所述运动机构通过所述真空机构与所述的水冷荧光靶靶头连接，并驱动所述水冷荧光靶靶头运动，所述真空机构包含可更换靶头的转接法兰、石英观察窗、真空密封法兰和真空波纹管，所述运动机构的一端与所述真空波纹管的一端连接，所述真空波纹管的另一端安装有所述转接法兰，所述转接法兰与所述水冷荧光靶靶头可拆卸式密封连接，所述水冷管道穿过所述真空波纹管与所述水冷管路连接，所述真空波纹管的两端与所述水冷管道之间通过真空密封法兰密封。

12、进一步的，所述运动机构包括气动控制机构和驱动电机控制机构；

13、所述气动控制机构包括气缸和气动控制器，所述气缸的输出端与所述真空波纹管连接，所述气动控制器与所述气缸之间电连接，用于控制所述气缸动作；

14、所述驱动电机控制机构包括驱动电机、联轴器、滑块和丝杠，所述驱动电机的输出端与所述丝杠之间通过所述联轴器连接，所述丝杠上套设有沿所述丝杠螺旋传动的滑块，所述滑块与所述真空波纹管的一端连接，并推动所述真空波纹管移动。

15、进一步的，还包括防尘罩和固定安装在所述防尘罩上的工业相机以及石英观察窗，所述真空罩套设在所述工业相机以及石英观察窗外，所述工业相机用于采集所述水冷荧光靶靶头的束流荧光图像，所述石英观察窗用于观察水冷荧光靶靶头正面的束流轰击情况。

16、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：常规荧光靶只能承受连续波功率小于10瓦的束流，本发明设计的荧光靶可承受百瓦束流功率。

技术特征：

1.一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，包括金属基底，所述金属基底的背面或内部设有水冷管路，正面覆盖有三氧化二铝薄膜，所述正面用于承受束流的轰击。

2.根据权利要求1所述的用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，所述金属基底为无氧铜块。

3.根据权利要求1所述的用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，所述水冷管路与不锈钢水管之间固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，所述三氧化二铝薄膜采用等离子体喷涂或热喷涂在所述金属基底的正面。

5.根据权利要求3所述的用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，所述水路为两侧对称的环形水路，所述包括金属基底的一端还形成有进水口和出水口，所述冷水从所述进水口进入至所述环形水路，从所述出水口流出，所述进水口和出水口均与所述不锈钢水管之间固定连接。

6.根据权利要求1所述的用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头，其特征在于，所述三氧化二铝薄膜的厚度为一百微米。

7.一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶系统，其特征在于，包括：包括图像采集装置和客户终端，所述图像采集装置用于采集权利要求1～6中任一项所述的水冷荧光靶靶头的束流荧光图像，并将采集的信号发送给所述客户终端。

8.一种水冷荧光靶靶头的运动装置，其特征在于，包括：运动机构和真空机构；

9.根据权利要求8所述的水冷荧光靶靶头的运动装置，其特征在于，所述运动机构包括气动控制机构和驱动电机控制机构；

10.根据权利要求9所述的水冷荧光靶靶头的运动装置，其特征在于，还包括防尘罩和固定安装在所述防尘罩上的工业相机以及石英观察窗，所述真空罩套设在所述工业相机以及石英观察窗外，所述工业相机用于采集所述水冷荧光靶靶头的束流荧光图像，所述石英观察窗用于观察水冷荧光靶靶头正面的束流轰击情况。

技术总结
本发明涉及一种用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头、系统和运动装置，所述水冷荧光靶靶头包括金属基底，所述金属基底的背面或内部设有水冷管路，正面用于承受束流的轰击，所述金属基底的正面覆盖有三氧化二铝薄膜。所述用于束流横向剖面测量的水冷荧光靶靶头解决了横向剖面拦截式测量中常规三氧化二铝靶片被束流长时间轰击后易碎裂的问题。

技术研发人员：张雍,丁家坚,杜泽,李丽莉,杨永良,谢宏明,尹佳,武军霞,马维年
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14