一种用于高功率强流束均匀性测量的装置

本发明涉及粒子加速器束流诊断，特别涉及一种用于高功率强流束均匀性测量的装置。

背景技术：

1、加速器不仅应用于核物理、原子物理等基础科学的研究，也广泛应用于生命科学、材料科学等各个领域。随着加速器技术的不断发展，束流强度的进一步提高，功率也越来越高，用于材料辐照实验的束流功率达到了几十kw，甚至更高。但强流高功率的束流会产生许多问题，如束流打靶过程中真空度降低、阻挡型元件和诊断元件损坏以及加速器部件材料老化等，常规的探测器不能满足实验要求等一系列问题。

2、在材料辐照实验过程中，要求在样品的照射野范围内形成一个横向分布近乎均匀而且面积可调的照射面，加速器束流终端中对束流剖面均匀性的在线监测可以为实验用户实时提供束流的大小、位置、束斑均匀性等信息，也可以为调束人员调节束流品质提供依据，实现束流的横向匹配。因此均匀性探测器是实验终端诊断系统的关键组成部分。

3、常规的测量装置普遍为单独设置，在需要进行测量时，将测量靶头装入到加速系统中的真空管道内，待测量结束后，再将测量靶头从真空管道的内部拆卸下来。目前的测量方式存在测量效率较低的问题，每次需要进行测量时，均需要拆装测量靶头，拆装的过程中，还会破坏到真空管道内部的真空环境，存在实用性较低的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种用于高功率强流束均匀性测量的装置，靶头部分能够实现位置的调节，令靶头能够在不破坏真空管道真空环境的情况下从测量位置移动至离线位置，具有测量效率较高的优点。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种用于高功率强流束均匀性测量的装置，包括：

4、安装腔体，所述安装腔体用于密封驳接在加速系统的加速管道上，所述安装腔体包括供束流通过的测量区；

5、测量靶头，所述测量靶头位于所述安装腔体的内部；以及

6、驱动部件，所述驱动部件设置在所述安装腔体上，所述驱动部件驱动所述测量靶头进出所述测量区。

7、在其中一个实施例中，所述驱动部件包括：

8、基座；

9、丝杠，所述丝杠与所述基座转动连接；

10、滑块，所述滑块与所述基座滑动连接，且所述滑块与所述丝杠螺纹连接；

11、支撑管，所述支撑管设置在所述滑块上，所述支撑管的一端连接所述测量靶头；以及

12、电机，所述电机的输出轴与所述丝杠传动连接。

13、在其中一个实施例中，所述基座设置在所述安装腔体的外部；

14、所述安装腔体设置有第一法兰，所述第一法兰的一侧密封连接所述安装腔体，另一侧设置有可压缩波纹管；所述可压缩波纹管的一端密封套接所述滑块，另一端密封套接所述第一法兰；

15、所述支撑管设于所述可压缩波纹管的内部，所述支撑管的一端与所述滑块连接，另一端穿过所述第一法兰与所述测量靶头连接。

16、在其中一个实施例中，所述支撑管的一端设置有第二法兰，所述测量靶头包括：

17、安装架，所述安装架通过所述第二法兰连接所述支撑管；

18、测量元件，所述测量元件设置在所述安装架上。

19、在其中一个实施例中，所述测量靶头还包括用于阻隔束流的隔板，所述隔板设置在所述安装架上；

20、所述测量元件具有测量面，所述隔板位于所述测量面的前方，所述隔板对射向所述测量面的束流进行阻隔；

21、所述隔板上间隔均匀分布有多个第一通孔。

22、在其中一个实施例中，所述第一通孔为台阶孔，所述台阶孔中孔径大的一侧朝向所述测量面设置。

23、在其中一个实施例中，所述测量面与所述隔板之间设置有偏压板，所述偏压板外接高压电源，所述偏压板与所述安装架连接，所述偏压板上开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔对应设置，且所述第二通孔的孔径大于所述第一通孔。

24、在其中一个实施例中，所述隔板的内部设置有液冷管道，所述液冷管道连接有进液管以及出液管，所述进液管以及所述出液管均向所述安装腔体的外部延伸，以供外部制冷设备连接。

25、在其中一个实施例中，所述驱动部件包括：

26、基座；

27、液压伸缩缸，所述液压伸缩缸与所述基座固定设置，所述液压伸缩缸的伸缩轴与所述测量靶头连接。

28、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

29、1.在使用本装置前，需要将安装腔体先行安装到加速系统中的加速管道上，以驳接的方式连接到加速管道中，加速系统在正常工作时，测量靶头位于测量区外部，束流正常在加速管道内部进行运动，进入到安装腔体内部的束流从一侧进入，流经测量区后从另一侧脱离，此时本装置并不会对加速管道中的束流造成影响。当需要对束流进行测量时，仅需操作驱动部件，令驱动部件驱动测量靶头移动进入到测量区内，此时测量靶头处于束流的运动路径上，启动加速系统后，束流轰击测量靶头，实现对束流的测量。测量完毕后，再次操作驱动部件，令驱动部件驱动测量靶头移动脱离测量区，后续加速系统正常工作时，束流正常在加速管道以及测量区的内部进行运动，测量靶头并不会对束流的运动造成影响；

30、与现有技术相对比，当加速系统不需要对束流进行测量时，可在不破坏真空环境的情况下退回到离线区，不影响束流的正常通过，在不需要进行测量的时候不需要专门对测量装置进行拆除，故操作人员不再需要对测量装置进行频繁的拆装，该装置可大大提高工作效率，降低加速系统束流实验的运行成本；

31、2.基座设置在安装腔体的外部，通过该结构的设置，转动轴通过可压缩波纹管以及第一法兰实现真空密封，驱动部件启动时，滑块的移动带动支撑管进行伸缩调节时，滑块同步对可压缩波纹管进行压缩以及拉伸，可压缩波纹管的设置令支撑管的活动能够不被第一法兰的密封结构所干涉。该结构令基座整体能够设置在安装腔体的外部，优化本装置的整体结构，令安装腔体内部的真空环境能够更为稳定；

32、3.隔板的设置能够起到阻隔并减弱高功率束流的作用，穿过第一通孔的束流流强和功率能够满足束流均匀性的测量要求，避免了束流整体对测量靶头直接进行轰击，对测量靶头能够起到保护的作用；

33、4.装置在测量的过程中，束流将直接对隔板进行轰击，而在轰击的过程中，隔板将逐渐产生高温，而为了对隔板进行冷却，在隔板的内部设置有液冷管道，液冷管道连接有进液管以及出液管，进液管以及出液管均向安装腔体的外部延伸，以供外部制冷设备连接。

技术特征：

1.一种用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述驱动部件包括：

3.根据权利要求2所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述基座设置在所述安装腔体的外部；

4.根据权利要求3所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述支撑管的一端设置有第二法兰，所述测量靶头包括：

5.根据权利要求4所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述测量靶头还包括用于阻隔束流的隔板，所述隔板设置在所述安装架上；

6.根据权利要求5所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述第一通孔为台阶孔，所述台阶孔中孔径大的一侧朝向所述测量面设置。

7.根据权利要求5所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述测量面与所述隔板之间设置有偏压板，所述偏压板外接高压电源，所述偏压板与所述安装架连接，所述偏压板上开设有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔对应设置，且所述第二通孔的孔径大于所述第一通孔。

8.根据权利要求5所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述隔板的内部设置有液冷管道，所述液冷管道连接有进液管以及出液管，所述进液管以及所述出液管均向所述安装腔体的外部延伸，以供外部制冷设备连接。

9.根据权利要求1所述的用于高功率强流束均匀性测量的装置，其特征在于，所述驱动部件包括：

技术总结
本发明涉及一种用于高功率强流束均匀性测量的装置，测量装置包括安装腔体、测量靶头以及驱动部件，所述安装腔体用于密封驳接在加速系统的加速管道上，所述安装腔体包括供束流通过的测量区，所述测量靶头位于所述安装腔体的内部；所述驱动部件设置在所述安装腔体上，所述驱动部件驱动所述测量靶头进出所述测量区。与现有技术相对比，当加速系统不需要对束流进行测量时，可在不破坏真空环境的情况下退回到离线区，不影响束流的正常通过，在不需要进行测量的时候不需要专门对测量装置进行拆除，故操作人员不再需要对测量装置进行频繁的拆装，该装置可大大提高工作效率，降低加速系统束流实验的运行成本。

技术研发人员：康新才,崔明焕,赵铁成,申铁龙,李娟,李靖,毛瑞士,何源,徐治国,王志光,胡正国
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：2024/1/15