[发明专利]一种离子束流自动测量系统及测量方法

摘要

一种离子束流自动测量系统及测量方法，将离子束流的四个参数（束流强度、发射度、能散度、单原子离子比）的测量探头有机集成在一个真空室中，用来测量离子束流的束流强度、发射度、能散度和单原子离子比。四个参数的测量探头是可运动的，其运动由步进电机驱动，并由计算机控制步进电机的运行、测量数据的采集与处理。本发明的优点在于：（1）可以在离子源稳定运行不停机的状态下完成对离子束流所有参数的测量；（2）减少了各个参数测量装置的安装与拆卸工序，降低对离子源和各参数测量装置的损坏，同时使测量过程方便、快速；（3）降低环境因素的影响，提高参数测量的精度。

主权项

一种离子束流自动测量系统，其特征在于包括：离子源系统（1）、接口法兰（2）、真空室（3）、束流强度测量探头（4）、发射度测量探头（5）、能散度测量探头（6）、单原子离子比测量探头（7）、束流截止装置（8）、第一步进电机驱动装置（9）、第二步进电机驱动装置（16）、第一步进电机（10）、第二步进电机（12）、第三步进电机（17）、第四步进电机（21）、第一扫描电场电源（14）、第二扫描电场电源（19）、扫描磁场电源（23）、第一A/D卡（11）、第二A/D卡（15）、第三A/D卡（20）、第四A/D卡（24）、第五A/D卡（25）、第一D/A卡（13）、第二D/A卡（18）、第三D/A卡（22）和计算机（26）；离子束流从离子源系统（1）引出后，由连接真空室（3）的接口法兰（2）进入真空室（3），真空室（3）中在束流线的两侧安装了束流强度测量探头（4）、发射度测量探头（5）、能散度测量探头（6）和单原子离子比测量探头（7），在真空室（3）中分别单独完成对离子束流的束流强度、发射度、能散度、单原子离子比的自动测量；计算机（26）通过第一步进电机驱动装置（9）和第一步进电机（10）控制束流强度测量探头（4）进入和撤离束流线，束流强度测量探头（4）得到的电流信号通过第一A/D卡（11）转换成数字信号传输到计算机（26）中，计算机（26）对此信号进行滤波与成形处理并予以显示；计算机（26）通过第一步进电机驱动装置（9）和第二步进电机（12）控制发射度测量探头（5）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第一D/A卡（13）转换成模拟信号后，控制第一扫描电场电源（14）对发射度测量探头（5）中扫描电场的电压进行扫描，发射度测量探头（5）得到的电流信号、束流位置信号和第一扫描电场电源（14）得到的电压信号通过第二A/D卡（15）转换成数字信号输入到计算机（26），计算机（26）进行发射度计算，并将计算结果予以显示；计算机（26）通过第二步进电机驱动装置（16）和第三步进电机（17）控制能散度测量探头（6）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第二D/A卡（18）转换成模拟信号后，控制第二扫描电场电源（19）对能散度测量探头（6）中扫描电场的电压进行扫描，能散度测量探头（6）的电流信号以及第二扫描电场电源（19）输出的电压信号通过第三A/D卡（20）转换成数字信号后传输到计算机（26），计算机（26）进行能散度计算，并将计算结果予以显示；计算机（26）通过第二步进电机驱动装置（16）和第四步进电机（21）控制单原子离子比测量探头（7）进入和撤离束流线，计算机（26）发出的数字指令由第三D/A卡（22）转换成模拟信号后，控制扫描磁场电源（23）对单原子离子比测量探头（7）中磁场的场强进行扫描，单原子离子比测量探头（7）得到的电流信号以及扫描磁场电源（23）输出的电压信号通过第四A/D卡（24）转换成数字信号传输到计算 机（26），计算机（26）计算单原子离子比，并将计算结果予以显示；束流截止装置（8）中的电流信号经第A/D卡（25）转换成数字信号传输到计算机（26）中，计算机（26）对此信号进行滤波与成形处理并予以显示，由显示的波形的稳定性判断束流是否达到稳定状态。