[发明专利]一种用于强流加速器束流位置测量的电极组件及探测器

说明书

本发明属于加速器束流诊断技术领域，涉及一种用于强流加速器束流位置测量的电极组件及探测器，包括：若干陶瓷管，任一陶瓷管两端各连接一第一接地环，任一陶瓷管的内壁上设有一组感应电极组，感应电极组包括两个形状相同的感应电极，两个感应电极能够组成一个完整的圆柱体，圆柱体的外部与陶瓷管的内壁完全重合，在圆柱体侧向投影成的矩形的对角线方向设有一第二接地环，分布在对角线两侧的两个感应电极面积相等。其结构更加稳定可靠，精度更高，能够有效降低在高温烘烤和超导低温环境下的结构变形与移位，拥有良好的抗变形能力和阻抗匹配结构。

技术领域

本发明涉及一种用于强流加速器束流位置测量的电极组件及探测器，属于加速器束流诊断技术领域。

背景技术

在加速器束流诊断技术领域中，尤其是重离子加速器同步环中，被加速做回旋运动的重离子束流运动规律十分复杂，其中任一过程的束流性能不符合条件都可能导致束流的损失、加速过程的失败。而如BRing增强器中束流流强可达1E11ppp，超强的束流在损失瞬间会造成设备的损坏，造成整个加速器的停机。因而，在加速器的调试、运行中需要精确测量束流位置，并实时根据监测结果通过磁场对束流位置进行调整，从而校正束流的偏移方向，优化束流品质。强流加速器中的位置测量电极是束流诊断和机器保护非常重要且不可或缺的设备，是确保束流稳定运行、提升加速器整体性能的关键设备之一。

当高能束流穿过探测器内部管道时，根据电磁感应原理，探测器内部的电极会感应出相应电流，形成电动势。当高能束流向某一方向偏移时，该方向的电极产生的感应电势会增大，同时反方向电极的感应电势就会减小，故通过比对电极采集到的电信号即可测出束流的偏移方向及偏移的程度，从而对束流的位置进行校正。

束流位置测量作为加速器束流位置测量的重要设备，已在各类加速器中有广泛的应用。现有的束流位置探测器中的电极组件多为条带型、纽扣型、shoe box型和金属圆筒形。电极组件为异形金属加工件时，加工后的应力变形，高真空出气、烘烤后的变形以及在超导加速器低温环境中的变形、移位均会严重影响束流位置探测器的结构性能，从而影响整个位置探测器的测量精度和可靠性。因此，根据电信号得出束流位置曲线的线性和精度相对较差。尤其是在束流的偏移距离很小时，受到探测器自身的精度限制和高低温影响，很难准确检测到束流偏移的方向和距离；因此不能有效的进行束流轨道校正，这样就直接影响束流运行的稳定性，甚至影响整个加速器的性能。同时现有位置探测器没有考虑阻抗匹配的要求，束流传输不能达到最佳的性能。

在强流重离子同步加速器中，为了使得强流重离子加速器中束流位置测量更加精确；探测器装置结构更加紧凑、稳定，拥有更高的机械精度和高低温环境下的抗变形能力以及良好的阻抗匹配结构。亟需研制一种专用的强流重离子同步加速器束流位置探测器。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供用于一种强流加速器束流位置测量的电极组件及探测器，其结构更加稳定可靠，精度更高，能够有效降低在高温烘烤和超导低温环境下的结构变形与移位，拥有良好的抗变形能力和阻抗匹配结构。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于强流加速器束流位置测量的电极组件，包括：若干陶瓷管，任一陶瓷管两端各连接一第一接地环，任一陶瓷管的内壁上设有一组感应电极组，感应电极组包括两个形状相同的感应电极。两个感应电极能够组成一个完整的圆柱体，圆柱体的外部与陶瓷管的内壁完全重合，在圆柱体侧向投影成的矩形的对角线方向设有一第二接地环，分布在对角线两侧的两个感应电极面积相等，第二接地环延伸到电极两侧，与第一接地环接触。

进一步，前后两组相邻的感应电极组中，后一组感应电极组在管道轴向相对于前一组感应电极组旋转90度。

进一步，感应电极镀设在陶瓷管的内壁上，且感应电极包括至少两层，第一层为镍，第二层为铜；或第一层为钛，第二层为铜；或第一层为钛，第二层为金。

进一步，感应电极的厚度为1-100微米。