[实用新型]一种石墨烯薄片阵列式量热计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够实现强流电子束与物质相互作用时，电子能量在物质中所沉积的深度分布测量的石墨烯薄片阵列式量热计，应用于电子束与物质相互作用研究领域。

背景技术

强流电子束与物质相互作用时，其能量在物质中沉积深度分布是一重要参数，为了得到这一参数，往往采用薄片阵列式量热计来进行测量。其原理是：电子与量热计中的薄片阵列相互作用，能量沉积在每一个薄片中，转化为热能，通过热电偶等测温装置将薄片的温度随时间的变化记录下来，反推沉积在薄片中的能量，实现强流电子束能量沉积深度分布的测量。在各种粒子束加速器中，这种方法得到了广泛的应用。

在陈克胜等所著的《电子束吸收剂量量热计》一文中有关于多层石墨量热计的介绍，简单介绍了多层石墨量热计的装置结构及在原子能研究院对约14MeV电子束能量沉积深度分布测量的结果，但是其并未介绍选择石墨作为薄片阵列量热计材料的原因。

实际上，作为薄片阵列式量热计的材料最好满足几点要求：

（1）为了确保薄片本身不使电子束的能量产生明显的变化，应确保薄片相对与电子的有效射程是足够薄的。

（2）由于电子打在薄片材料上使薄片温度迅速升高，因此要求材料的熔点要高，热膨胀系数小，导热性好。

（3）电子束与金属材料相互作用会由于轫致辐射而损失大量能量，沉积在材料中的能量就受到影响，因此还要避免使用原子序数高的材料。

（4）强流电子束与薄片材料相互作用较为强烈，会对薄片表面造成损伤，甚至破裂得不到测量结果，因此材料的机械性能要好。

选择石墨作为薄片量热计的材料前三个条件都可以很好的满足，但是其机械性能使其应用受到了限制，测量时位于前端的石墨既要足够薄，又要有较好的机械强度，成为了选用石墨作为薄片量热计材料的一个不可调和的矛盾。

发明内容

为了解决薄片量热计材料要兼具足够薄、熔点高、热膨胀系数小、导热性好、原子序数低、机械性能好的需求，本实用新型提供了一种用于强流电子束能量沉积深度分布测量的石墨烯薄片阵列式量热计。

本实用新型的技术解决方案是：

1、一种石墨烯薄片阵列式量热计，包括量热单元以及依次设置在电子束入射轴线上的准直单元、吸热单元和吸收单元；其特征在于：

所述吸热单元包括多层石墨烯薄片、设置在两相邻石墨烯薄片之间的聚四氟乙烯环；

所述准直单元包括石墨准直孔；

所述吸收单元为石墨吸收体或石墨烯吸收体；

所述量热单元包括设置在石墨烯薄片与聚四氟乙烯环之间的热电偶丝、与热电偶丝一一对应连接的采样电阻、多路高速采集卡、计算机系统；

所述石墨准直孔的内径稍大于电子束的直径；

所述热电偶丝与电子束进入方向垂直；

所述石墨烯薄片的厚度为10-90微米。

本实用新型的优点：

本实用新型石墨烯薄片阵列式量热计采用石墨烯作为薄片阵列的材料，既保留了石墨作为薄片阵列式量热计材料的优点，也解决了薄片阵列机械强度不高的问题，适用于强流电子束能量沉积深度分布测量。

附图说明

图1是本实用新型的纵剖面结构图：

图中：1-石墨烯薄片，2-聚四氟乙烯环，3-热电偶丝，4-采样电阻，5-多路高速采集卡，6-计算机系统，7-石墨准直孔，8-石墨吸收体。

具体实施方式

本实用新型用于强流电子束能量沉积深度分布测量的石墨烯薄片阵列式量热计，材料为几十微米的石墨烯薄片，两相邻石墨烯薄片之间采用聚四氟乙烯环作为隔热材料，石墨烯薄片与聚四氟乙烯环之间压有热电偶丝，用于测量石墨烯薄片的温度。热电偶丝的另外一端通过一个采样电阻与多路高速采集卡连接，通过多路高速采集卡将信号引入计算机系统进行数据记录。用于测量时，电子束通过圆形的石墨准直孔入射到石墨烯薄片上，石墨准直孔的尺寸稍大于电子束的直径，未被石墨烯薄片吸收的电子将由后端的石墨吸收体所吸收。

石墨准直孔，聚四氟乙烯环，石墨烯薄片以及石墨吸收体为同轴心设置，轴线沿着电子束进入方向。热电偶丝如电子束进入方向垂直。

实施例：

两相邻石墨烯薄片1之间采用聚四氟乙烯环2作为隔热材料，石墨烯薄片与聚四氟乙烯环之间压有热电偶丝3，用于测量石墨烯薄片的温度。热电偶丝3的另外一端通过一个采样电阻4与多路高速采集卡5连接，通过多路高速采集卡5将信号引入计算机系统6进行数据记录。用于测量时，电子束通过石墨准直孔7入射到石墨烯薄片1上，未被吸收测量的电子将由后端的石墨吸收体8吸收。