[发明专利]一种核聚变α粒子损失探测器

说明书

本发明属于可控核聚变领域，具体涉及一种核聚变α粒子损失探测器，包括α粒子能量分辨多层结构、设于α粒子能量分辨多层结构外将其包围的屏蔽结构；α粒子能量分辨多层结构包括平行放置的入射孔盖板和底板、位于入射孔盖板和底板之间的N层数量相同且交叠放置的法拉第膜和绝缘层；底板下方固定设有接线组件，入射孔盖板下表面设有绝缘台阶。本装置实现了α粒子具有能量分辨的损失率测量，非常适用于核聚变堆的聚变产物α粒子损失率测量。自带屏蔽系统的多层结构设计，使得本装置解决了核聚变反应堆α粒子测量时的辐射干扰、能量分辨低、测量精度差等问题。

技术领域

本发明属于可控核聚变领域，具体涉及一种核聚变α粒子损失探测器。

背景技术

在高能离子测量领域，高能离子探测器通常应用于质子加速器的质子束流测量，质子束流具有能量高(100MeV)、束流强(10mA)的特点。

燃烧核聚变堆通过和聚变反应D+T→⁴He+n产生的聚变产物α粒子(⁴He)能量为3.5MeV，装置内壁α粒子流强只有nA/cm²量级，聚变α粒子的能量和流强均远低于质子加速器输出的质子束流。

此外，与质子加速器相比，核聚变反应堆具有极端的应用环境，例如：超高真空(10^-5Pa)、超高磁场(T量级)、高热负荷(10MW/m²)、高通量中子辐照(10¹⁵n/cm²/s)和高剂量X、γ射线辐射(10⁸Gy)。

现有的高能离子探测器具有应用在暴露大气环境下、不具备严格辐射屏蔽、其能量分辨和测量精度均较差，故不满足核聚变反应堆聚变α粒子损失率测量的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种核聚变α粒子损失探测器，其α粒子损失探测精度较高。

本发明的技术方案如下：

一种核聚变α粒子损失探测器，包括α粒子能量分辨多层结构、设于α粒子能量分辨多层结构外将其包围的屏蔽结构；

所述的α粒子能量分辨多层结构包括平行放置的入射孔盖板和底板、位于入射孔盖板和底板之间的N层数量相同且交叠放置的法拉第膜和绝缘层；

所述的底板下方固定设有接线组件，其为多个安装在底板下方的接线柱，每一片法拉第膜均与接线组件的一个接线柱对应相连；

所述的入射孔盖板下表面设有绝缘台阶，其与下方的法拉第膜表面紧密贴合。

在入射孔盖板和底板上均加工螺孔，通过安装螺钉使得入射孔盖板和底板固定连接，法拉第膜和绝缘层组成的层状结构位于两者之间。

所述的底板下方设有支撑结构，屏蔽结构将α粒子能量分辨多层结构和支撑结构包围。

所述的支撑结构为支撑板，所述的屏蔽结构包括支撑结构盒和支撑结构盒外部贴合的辐射屏蔽层；

所述的支撑板固定设于所述的底板下方且与支撑结构盒固定连接，所述的支撑结构盒将所述的α粒子能量分辨多层结构和支撑板包围。

所述的支撑板的上部为与底板同样大小的板面，支撑板的下部与所述的支撑结构盒的侧板固定连接。

所述的支撑结构盒，其上下面和前后面均为长方形，侧面为平行四边形。

所述的支撑结构盒上加工线缆孔，引出接线组件的信号线。

所述的支撑结构盒一侧设有辐射屏蔽板和热负荷屏蔽板。

所述的辐射屏蔽板贴在支撑结构盒的侧壁上，热负荷屏蔽板贴合在辐射屏蔽板的外侧，两者通过固定螺杆与支撑结构盒固定。