[发明专利]一种用于大功率电子束束斑测量的法拉第杯设计

说明书

本发明公开了一种用于大功率电子束束斑测量的法拉第杯装置。该装置包括：接收罩(1)，水套(2)，陶瓷筒(3)，法拉第杯芯(4)，绝缘块(5)，通水外壳(6)。各个组件连接如摘要附图所示，所述法拉第杯芯(4)与水套(2)同轴，中间通过绝缘材料陶瓷筒(3)连接，并且三者固定在绝缘块(5)上，其特征在于可以法拉第杯芯(4)可以通过固定伸出的圆柱检测电流。所述通水外壳(6)与水套(2)封闭成通水结构。所述接收罩(1)作为法拉第杯入口处，其特征在于可以方便的进行拆卸、安装。本发明提供了一种法拉第水冷结构，能够使工作区域快速降温，避免了因为温升而引起的损坏，同时提供了一种从尾部引出电流的输出装置及一种可快速更换接收罩和调节测试分辨率的输入装置。

技术领域

本发明涉及法拉第杯装置，特别地，一种法拉第杯水冷装置，一种法拉第杯从尾部引出电流的输出装置，一种可快速更换接收罩和调节测试分辨率的输入装置。

背景技术

法拉第杯是一种金属制造成的杯状、用来测量带电入射粒子强度的一种真空探测器，通过测得电流来判定入射电子或者离子的数量，是一种束流测量装置。

法拉第杯在正常工作中，束流能量基本转化为热量沉积在法拉第杯中。当法拉第杯长时间工作时，内部各部分的能量沉积不同，单位时间内升高的温度不同，同时各部分热膨胀系数也不同，这就有可能由于形变量不同造成内部部件损坏的现象，同时使法拉第杯芯与外壁材料间的绝缘电阻发生变化，测量不准确。

现有测量装置是通过模拟仿真的形式选择合适的法拉第杯的工作时间，计算法拉第杯在工作时各部分的能量沉积，最后倒算到温度升高时的形变量。这种方法只能通过控制时间来计算，结果难以直接有效的获得，而且也是假设温度升高完全由束流能量决定，受到外部环境影响较大。

现如今大部分法拉第杯一般为一体化结构，对外部屏蔽效果不好，容易受到外部环境的影响。现在有通过增加金属屏蔽罩的形式来屏蔽掉真空腔体内部散射粒子的干扰，但是忽视了与其余结构的配合使用，不易于安装，最终效果不好。

在输入口处，有限制电子入射量的孔洞，一方面，可以通过改变孔洞直径捕获电子的数量来改变法拉第杯的测量分辨率；另一方面，由于孔洞内部收集部分电子，其余高能电子都打到了孔洞之外的区域上，由于电子的侵蚀作用，这个输入部件很容易损坏。目前有可以快速更换部件的装置，但是由于结构复杂，不易加工，而且测量输入电子数量是固定的，因此无法改变测量的分辨率，实际应用中作用有限。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于大功率电子束束斑测量的法拉第杯设计，包括一种带水冷的法拉第杯装置，一种从尾部引出电流的法拉第杯装置，一种可快速更换接收罩和调节测试分辨率的输入装置

本发明所采用的技术方案是：其中包括接收罩，水套，陶瓷筒，法拉第杯芯，绝缘块，通水外壳，其中所述法拉第杯芯外面套在陶瓷筒中，所述陶瓷筒套在所述带有水冷通道的水套中，所述水套与通水外壳配合构成水冷通道，其中所述法拉第杯芯，陶瓷筒及水套固定在绝缘块上，所述法拉第杯芯穿过绝缘块伸出一个小铜柱作为输出端子，所述接收罩作为输入口装配在法拉第杯芯输入口处。

优选的，所述法拉第杯芯，水套以及通水外壳材料为无氧铜，所述绝缘块材料为陶瓷，所述接收罩材料为钼。

进一步的，所述水套与通水外壳构成水冷结构，封闭成水冷路径。

进一步的，所述法拉第杯芯将热量传导至陶瓷筒，再经过水冷结构的水冷路径进行散热。

进一步的，所述法拉第杯的输入口与输出口结构上同轴。

进一步的，所述绝缘块与陶瓷筒构成减少外部环境影响的屏蔽结构，其中输出端贯穿绝缘块伸出一个小铜柱作为检测部件。

进一步的，所述一种可快速更换，调节测试分辨率的输入装置是由接收罩来发挥作用的，其中接收罩为帽状结构。