[发明专利]一种用于离子加速器的束损探测器装置

说明书

本发明涉及核电子学技术领域的离子加速器的束流损失监测技术领域，尤其是涉及一种用于离子加速器的束损探测器装置。其特点是包括间隔设置在真空管上的分别处于上游和下游束流位置探头，两个束流位置探头分别通过前端电路与时钟触发器相连，时钟触发器通过模数转换电路与高速采样数字电路板相连，上游和下游束流位置探头对粒子束团进行同步信号获取并通过高速采样数字电路板产生待处理的数字信号，当该信号与其历史数据的差超过一定阈值或者上下游信号之间的差超过一定阈值的时候则产生警报信号输出。其利用束流位置监测探头的差分束流强度损失检测系统响应时间短，无需下降补偿电路，通过合理的设计，测量精度高。

技术领域

本发明涉及核电子学技术领域的离子加速器的束流损失监测技术领域，尤其是涉及一种用于离子加速器的束损探测器装置。

背景技术

高效的束流损失监测对于强流直线加速器的稳定运行起着至关重要的作用，作为机器保护的重要组成部分，常用的离子加速器中监测束流损失的方法主要有以下三种：基于气体电离室或者闪烁体光电倍增管的方法，差分束流强度检测方法，和非拦截式束损检测环。

气体电离室型束损设备是利用密封在仪器内部的气体和入射的各种粒子(γ射线/质子/重粒子等)的电离作用产生电信号而检测束流损失。当高能离子束流经过超导加速腔时，如果束流损失发生会产生辐射粒子而被气体电离室捕捉到产生电信号，当信号超过一定阈值则会被检测到并报警。闪烁体光电倍增管的工作原理是由闪烁体将束流损失而引起的放射线的能量转化为光辐射，然后由光电倍增管将该光信号检测、放大并转换为电信号进行处理。这些方法要求前端电子学能够有效地甄别出放射粒子信号，并能够有效地排除射线信号、光电倍增管热噪声、电子学噪声等的干扰，才能实现满意的探测效率。

差分束流强度检测方法是近年发展起来的一种新的束损探测方法，目前已被美国散列中子源(SNS)和美国的稀有同位素束流装置(FRIB)采用作为中高能段的机器保护系统，其主要是通过利用两个不同的束流强度探测器(BCM)监测束流强度的变化，如果束流强度发生相对变化，即其差分束流强度值大于一个阈值时发起警报并输出机器保护信号。这种方法主要是利用的交流电流变压探针(ACCT)获取束流强度信号，这种探头有以下几个缺点：首先，由于ACCT的电路特点而造成获得的测量值随着时间下降的特性(Drooping)，因此需要提供额外的下降补偿电路。其次，由于ACCT的探针的重要部件之一是一种高灵敏度的磁性感应器，由于其安装在离子加速器的真空管壁上往往比较容易受到损坏，而通常一个ACCT的更换与升级往往需要很长时间甚至以年为单位。

非拦截式束损检测环方法的主要工作原理是通过一个设计在真空管外部的金属环来拦截由于束损而引起的次级粒子所激发的电流，类似于传统的法拉第桶(FaradayCup)的工作原理，当束损粒子和次级粒子被束损检测环捕捉到以后产生电流，通过电子学电路捕捉放大以达到束损监测的目的。该方法在束流功率密度过大时容易损伤检测环，而且其通常需要对其做优化设计并散热处理，使得热量密度尽可能均匀封闭。在超导离子加速器段通常为了到防止产生污染的问题，其内壁材料需要采用镀特别的金属材料例如铌金属。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于离子加速器的束损探测器装置。从而有效解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种用于离子加速器的束损探测器装置，其特点是包括间隔设置在真空管上的分别处于上游和下游束流位置探头，两个束流位置探头分别通过前端电路与时钟触发器相连，时钟触发器通过模数转换电路与高速采样数字电路板相连，上游和下游束流位置探头对粒子束团进行同步信号获取并通过高速采样数字电路板产生待处理的数字信号，当该信号与其历史数据的差超过一定阈值或者上下游信号之间的差超过一定阈值的时候则产生警报信号输出。

所述的上游和下游束流位置探头在真空管上的间隔距离为2-50m。