基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶

技术领域

本发明属于离子束技术领域，具体涉及一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶。

背景技术

托卡马克加热的中性束、诊断束和实验、工业使用的高能量加速器等装置的引出离子束的束分布情况是引出束性能的重要参考指标。

大多数托卡马克装置的中性束加热系统的引出离子束都使用热测靶对引出束截流，利用离子束轰击测量靶产生热量使阵列排布的探测器测量温度的升高来进行相对测量，如热电偶阵列、红外相机或法拉第筒阵列等。使用这些传统的方法测量，只能给出最终温度、电荷变化的积累量，不能实时测量引出离子束的分布变化。并且还需要水冷系统为测量靶降温，设计比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶，用于测量加速器引出的大面积大功率离子束的束密度分布。

本发明采用的技术方案：

一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶，包括石墨靶板，在石墨靶板正面的中心位置，开有以十字形排列的若干个小孔，十字形最外端构成的圆形为离子束边界，在石墨靶板背面安装有若干个电流互感传感器，每一个电流互感传感器上连接有信号引出线。

所述电流互感传感器的安装位置与小孔相对应。

所述电流互感传感器通过绝缘支架安装在石墨靶板上。

所述电流互感传感器直径大于小孔的直径。

加速器引出离子束轰击石墨靶板的正面。

所述石墨靶板的正面用于接收离子束的轰击，离子束边界的大小取决于加速器引出离子束边界的大小。

所述离子束轰击到石墨靶板后，大部分离子束被耐高温的石墨靶板截流，而通过小孔的小束的离子束强度会被放置在小孔后方的高精度电流互感传感器探测到。

通过第i个小孔的小离子束电流被电流互感传感器测得，其值为I

通过第i个小孔处的离子束局部密度为

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶，用于测量加速器引出的大面积大功率离子束的束密度分布；

(2)本发明提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶，靶板选取石墨材料具有耐高温和不会产生二次电子的优点，并且价格低廉，制备和更换方便。

附图说明

图1为本发明提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶正视图；

图2为本发明提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶后视图；

图3为本发明提供一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶中心剖视图；

图4为图3局部放大图；

图5为离子束测量靶放置图；

图中：1.石墨靶板，2.小孔，3.离子束边界，4.电流互感传感器，5.信号引出线，6.绝缘支架，7.加速器引出离子束边界，8.离子束截面中心。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶作进一步详细说明。

HL-2A装置上引出的离子束在传播过程中的束斑直径不会超过20cm，因此，在距离加速器中心1.0m远位置垂直放置一个边长为25cm、厚度为10cm的正方形耐高温的石墨板，石墨板的中心与离子源加速器中心对齐。石墨板与地线相连；在石墨板过中心处的水平和垂直线上，钻有直径为0.6cm、间距为3cm呈十字形排列的小孔阵列；在小孔的后方用绝缘柱固定内经为1cm的电流互感探测器，探测通过小孔的小离子束的流强。电流互感探测器的灵敏度需要达到1mA量级。

靶板选取较厚的石墨材料是因为石墨具有耐高温、可以承受离子束多次轰击的特点，并且高能量离子打击到石墨材料上之后不会产生二次电子。石墨靶板接地线，强制靶板保持零电位，不会聚集电荷影响束流分布测量。具有十字形阵列排布的小孔可以使离子束在水平和垂直方向的小束通过，通过小孔的小束经过电流互感传感器后其电流(强度)可以被测量。最终可以得到水平和垂直方向每个位置、每个时刻的小束强度，最终得到束密度的分布数据。

具体的，如图1所示，本发明提供的一种基于电流互感传感器可实时显示离子束密度分布的测量靶，包括石墨靶板1，在石墨靶板1正面的中心位置，开有以十字形排列的若干个小孔2，十字形最外端构成的圆形为离子束边界3，如图2所示，在石墨靶板1背面安装有若干个电流互感传感器4，电流互感传感器4的安装位置与小孔2相对应，每一个电流互感传感器4上连接有信号引出线5；

如图3和图4所示，电流互感传感器4直径大于小孔2的直径，通过绝缘支架6安装在石墨靶板1上；

如图5所示，石墨靶板1的正面用于接收离子束的轰击，离子束边界3的大小取决于加速器引出离子束边界7的大小。

当大面积、大功率离子束轰击到石墨靶板1后，大部分离子束被耐高温的石墨靶板1截流，而通过小孔2的小束的离子束强度会被放置在小孔后方的高精度电流互感传感器4探测到。由于电流互感传感器4具有精度高，并且实时测量通过小孔2的小束强度的变化情况，因此该测量靶可以给出在离子束被引出过程中束密度分布的实时变化情况。

测量原理为：通过第i个小孔的小离子束电流被电流互感传感器测得，其值为I

1.系统小孔和探测器的同轴性要好；

2.系统中所使用的电流互感传感器需要进行标定；

3.系统要求放置于真空漏气率小于1×10

4.电流互感传感器的漏气率低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。