[发明专利]一种交错电荷收集二维束流轮廓探测器及方法

说明书

本发明涉及一种交错电荷收集二维束流轮廓探测器及方法，其包括支架、安装孔、穿线孔、二维阳极板、铜支撑柱、二次电子抑制丝网板和接地丝网板；所述支架中部设置有若干所述安装孔，所述支架两侧设置有若干所述穿线孔，所述二维阳极板通过若干所述安装孔固定设置在所述支架上；在所述二维阳极板上由靠近所述二维阳极板一侧起依次设置有所述二次电子抑制丝网板、接地丝网板，所述二次电子抑制丝网板和接地丝网板通过铜支撑柱和螺母与所述二维阳极板固定连接。本发明能有效的防止由于二次电子逃逸导致的测量结果偏大，能在带电粒子束的束流轮廓测量中广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种带电粒子束二维束流轮廓诊断装置及方法，特别是关于一种在带电粒子束的束流轮廓测量中应用的交错电荷收集二维束流轮廓探测器及方法。

背景技术

束流轮廓包含带电粒子束流的流强分布、重心位置、束斑大小等信息，是带电粒子加速器传输、优化，以及粒子与物质相互作用实验，特别是粒子束辐照实验中最重要的束流参数之一。

通常的束流轮廓探测器有荧光靶或荧光屏探测器、法拉第筒阵列探测器、单丝/多丝扫描探测器和MCP探测器等。其中：

荧光靶或荧光屏探测器用CCD相机探测束流碰撞荧光靶或荧光屏诱发的荧光得到束流轮廓信息，但是荧光靶或荧光屏探测器：无法测量弱束流；不能给出流强信息；易受杂散离子、电子、光子影响(尤其是采用Wien filter，而不是采用二极铁对粒子束进行分析的时候)。

法拉第筒阵列探测器通过皮安计直接测量多个不同位置处的束流流强得到束流轮廓信息。但是法拉第筒阵列探测器受结构限制，空间周期一般是几个毫米；电子学系统一般采用多路选择电路和单通道皮安计相配合的方式实现多通道的信号读出。多路选择电路会引入额外的噪声，受较大的输入电容的影响，每各通道信号都随测量时间呈现指数衰减的趋势，稳定时间一般在几十秒，大大增加了得到束流轮廓所需的测量时间。其空间分辨差。

单丝/多丝扫描探测器通过旋转、扫描探测丝，直接测量不同位置丝上的电流值，或用光子探测器探测带电粒子与丝相互作用发出的光子，得到束流轮廓信息。但是，单丝/多丝扫描探测器：丝太细，容易断；旋转扫描装置复杂；需要多次测量，总测量时间较长。

MCP探测器可直接探测微弱束流的束流轮廓。但是MCP探测器易损坏，只能探测极弱的束流(pA级及以下)。强流入射情况下极易损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种交错电荷收集二维束流轮廓探测器及方法，该装置可以同时直接测量得到束流在水平方向(X方向)和竖直方向(Y方向)上的一维投影(即一维电流分布)，并可通过算法计算得到束流的二维分布(即二维束流轮廓)，能有效的防止由于二次电子逃逸导致的测量结果偏大。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种交错电荷收集二维束流轮廓探测器，其包括支架、安装孔、穿线孔、二维阳极板、铜支撑柱、二次电子抑制丝网板和接地丝网板；所述支架中部设置有若干所述安装孔，所述支架两侧设置有若干所述穿线孔，所述二维阳极板通过若干所述安装孔固定设置在所述支架上；在所述二维阳极板上由靠近所述二维阳极板一侧起依次设置有所述二次电子抑制丝网板、接地丝网板，所述二次电子抑制丝网板和接地丝网板通过铜支撑柱和螺母与所述二维阳极板固定连接。

进一步，所述二维阳极板包括绝缘基板、电荷收集电极和信号引出导线；所述绝缘基板中部设置有所述电荷收集电极，所述信号引出导线位于所述绝缘基板的背面；所述信号引出导线一端与所述电荷收集电极连接，另一端通过若干所述穿线孔穿过所述支架与多路皮安计连接；所述电荷收集电极的分布区域为所述二维阳极板的灵敏区域，所述电荷收集电极由X方向电荷收集电极阵列和Y方向电荷收集电极阵列构成，所述X方向电荷收集电极阵列和Y方向电荷收集电极阵列分别由所述信号引出导线独立引出，所述X方向电荷收集电极阵列用于给出入射束流的X方向轮廓，所述Y方向电荷收集电极阵列用于给出入射束流的Y方向轮廓。