[发明专利]多叶法拉第筒、多叶法拉第筒测量系统及其应用

说明书

本公开提供一种多叶法拉第筒、多叶法拉第筒测量系统及其应用。该多叶法拉第筒适用于大气环境测量，其包括多个交替排列的导体和绝缘体，导体和绝缘体通过绝缘的紧固件紧密连接；其中，导体用于沉积被测束流中被测粒子所带的电荷，绝缘体用于阻挡导体上产生的二次电子在相邻导体间扩散。上述多叶法拉第筒结构简单、占用空间小，其紧凑型结构可以将装置中的空气排出，较大幅度地降低多叶法拉第筒在大气环境下测量的本底噪声，提高了测试精确度和准确度。基于上述多叶法拉第筒，本公开的多叶法拉第筒测量系统能够在大气环境下实现对不同能量范围质子束流自动化测量，保证了测量过程的安全性，且操作方便快捷。

技术领域

本公开属于回旋加速器技术领域，具体涉及一种多叶法拉第筒、多叶法拉第筒测量系统及其应用。

背景技术

利用质子可以对微电子器件芯片进行辐照，用于评估器件在太空环境下的抗单粒子效应性能，质子通过核反应产生的次级粒子引发单粒子效应，质子与器件材料的核反应结果随能量变化，因此在质子单粒子效应试验中，对入射器件的质子能量进行准确测量是十分重要的。

多叶法拉第筒(MLFC)是现在常用于高能质子加速器束流能量快速确认的能量测量工具，它的结构十分简单，相对常用于低能质子能量测量的金硅面垒探测器，几乎没有辐射损伤，国外现已广泛的运用在质子单粒子效应试验和核医学治疗中。超过20MeV的质子单粒子效应试验可以在大气环境中开展，要对入射器件的质子能量进行准确测量需要多叶法拉第筒和入射器件处于大气中的同一平面下，但是目前已经开发的多叶法拉第筒只适用于真空环境测量，不能在大气环境下对质子能量进行快速测量。

发明内容

本公开一方面提供一种多叶法拉第筒，该多叶法拉第筒适用于大气环境测量，其包括多个交替排列的导体和绝缘体，导体和绝缘体通过绝缘的紧固件紧密连接；其中，导体用于沉积被测束流中被测粒子所带的电荷，绝缘体用于阻挡导体上产生的二次电子在相邻导体间扩散。

可选地，当被测粒子的能量越大时，或者当要求阻止被测粒子能力越强时，导体采用原子质量数越大的材料制成；当被测粒子在导体中的能量歧离或角度歧离越大时，或者当导体的材料活化程度越大时，导体采用原子质量数越小的材料制成。

可选地，导体采用的材料包括铜、铝、铁或镉。

可选地，绝缘体采用具有延展性和耐高温性能的绝缘材料。

可选地，绝缘体采用的绝缘材料为聚酰亚胺。

可选地，绝缘体是由聚酰亚胺制成的Kapton膜。

本公开另一方面提供一种多叶法拉第筒测量系统，该系统适用于大气环境测量，包括：多叶法拉第筒，包括多个交替排列的导体和绝缘体，导体和绝缘体通过绝缘的紧固件紧密连接；其中，导体用于沉积被测束流中被测粒子所带的电荷，绝缘体用于阻挡导体上产生的二次电子在相邻导体间扩散；信号采集装置，用于采集沉积在导体上的被测束流信号，并对被测束流信号进行扫描，输出扫描信号；信号测量装置，用于接收信号采集装置输出的扫描信号，并根据扫描信号获取对应的电流谱，然后根据电流谱中电流最大峰值输出测试值；控制器，用于控制信号采集装置和信号测量装置，读取被测束流信号、扫描信号和测试值。

可选地，信号采集装置包括：信号切换单元，其与多叶法拉第筒中导体的输出通道电性连接，通过控制信号切换单元与导体的输出通道连接，实现对沉积在导体上的被测束流信号的采集；信号扫描单元，用于接收被测束流信号，对被测束流信号进行扫描，输出扫描信号。

可选地，信号切换单元包括两层切换开关，其中，第一层切换开关中的每一个切换开关的输入端切换控制两个导体的输出通道，第二层切换开关中的一个切换开关的输入端切换控制第一层切换开关中两个切换开关的输出端，第二层切换开关中的多个切换开关的输出端与信号扫描单元的通道一一对应连接。