[发明专利]一种直线感应电子加速器试验平台及双线圈探测结构

说明书

技术领域

本发明涉及线感应电子加速器试验领域，具体地，涉及一种直线感应电子加速器试验平台及双线圈探测结构。

背景技术

目前在直线感应电子加速器中被广泛使用的束流半径诊断技术有胡椒屏法和渡越辐射法，如图1-图2所示。如胡椒屏法如图1所示。渡越辐射法如图2所示。

上述诊断技术都是直接拦截束流对其进行诊断，在系统稳定的情况下可以用大量束流的统计平均值来估算当前实验束流的半径或发射度。实验效率低，当系统出现不稳定时无法立刻判断出来，对束流的传输具有影响。同时这些方法装置布局相对繁琐，实验效率较低，不易满足现在的实验需求。

美国W.E.Nexsen提出的是单个线圈的测量结构，可以解决上述问题，但是由于径向电场的强度远大于束流旋转产生的轴向磁场的强度，为了屏蔽径向电场的影响和提高信噪比，添加了一层5μm镍铬合金薄膜并在线圈后加入磁环，如图3所示，这种结构对工艺的要求比较高。

发明内容

本发明提供了一种直线感应电子加速器试验平台及双线圈探测结构，解决了现有的探测结构复杂，工业要求较高的技术问题，实现了结构简单，工艺要求较低，且对束流的传输没有任何影响，提高了束流半径诊断效率的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种直线感应电子加速器中的双线圈新型探测结构，所述结构包括：

PCB板、探测线圈A、有机玻璃、探测线圈B；有机玻璃固定在束流管道壁上，PCB板固定在有机玻璃上，探测线圈A和探测线圈B固定在PCB板上，其中，探测线圈A与探测线圈B接地方向相反。

本申请中的双线圈的新型探测结构，两组单砸线圈独立且接地方向相反，这种结构简单，工艺要求较低，并且从理论上有效解决了电场干扰和损失的问题。束流在运动过程中本身激发出电磁场，这种结构的探头通过线圈的电磁感应原理，可以同时获得磁场和电场信息，通过简单的信号分析可以快速将两者分离并处理，实现束流半径和流强的实时诊断。此外该结构可以与轴向B-dot探头结合，在获得束流半径和流强信息的同时获得束流偏轴信息，实现束流诊断探头的集成。径向电场和轴向磁场在探头上产生的信号是耦合在一起的，采用两个接地方向相反的反磁线圈，就可以将两种信号区分开，从而更全面的获取束流的信息。

进一步的，探测线圈A和探测线圈B均为单砸线圈，且相互独立，磁场感应的电动势和电场感应的电动势在接地端相反的情况下方向变化不同。

进一步的，所述结构还包括外壳，PCB板、探测线圈A、有机玻璃、探测线圈B均位于外壳内，外壳与束流管道壁连接。外壳为密封金属外壳，进行保护。

进一步的，为了消除不对称性带来的误差，双线圈结构上改善了探头的引出和支撑结构，这些改变增强了两个反磁线圈的电磁对称性。所述结构还包括：BNC接头、同轴线、多个轴向B-dot环、多个角向B-dot环、i-pex接头，探测线圈A和探测线圈B分别通过同轴线与BNC接头连接，轴向B-dot环与角向B-dot环交叉均匀分布在PCB板的截面圆周上，i-pex头位于任意轴线B-dot环与角向B-dot环中间，束流管道从PCB板穿过，束流管道中心线与PCB板截面中心线重合。

本申请还提供了一种直线感应电子加速器试验平台，试验平台中的探测结构为所述的探测结构，所述试验平台还包括：一台高压脉冲电源、两组螺旋调节杆、一个匹配阻抗、一台示波器、两个积分器、束流管道、；

高压脉冲电源与匹配阻抗之间连接有束流管道，探测结构通过同轴电缆与积分器连接，积分器与示波器连接；探测结构固定在束流管道上，用于探测束流通过时产生的信号；高压脉冲电源用于产生梯形方波(前后沿均为20-30纳秒，平顶40-60纳秒，峰值5-10千伏，平定波动小于2％)；两组螺旋调节杆均固定在束流管道上，用于调整模拟束流杆的偏轴情况；匹配阻抗用于减小反射波；示波器用于显示并记录信号；积分器用于对初始信号进行积分处理。

试验平台灵敏度系数计算：

首先建立差模信号的S参数表达式，然后给出灵敏度系数的计算。输入端口由三个量确定：输入电压V_input，输入电流I_input和输入阻抗Z_input；同样输出端口也可以由三个量确定：输出电压V_putput，输出电流I_output和输出阻抗Z_output。反磁线圈的灵敏度系数η表示线圈内部含有的由于束流旋转引入的轴向磁通。