專(zhuān)利名稱(chēng)：大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子束監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，能夠?qū)Υ竺娣e均勻束流的輻照總劑量進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)PA量級(jí)的弱流也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，屬于離子束技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于帶電粒子束的測(cè)量一般采用如
圖1所示的法拉第筒進(jìn)行測(cè)量， 它的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，主要由一接收束流的金屬筒和抑制電極及二者之間的絕緣隔離層構(gòu)成。當(dāng)待測(cè)帶電粒子全部被法拉第筒接收后，法拉第筒就能準(zhǔn)確的給出待測(cè)離子束的束流強(qiáng)度。這種測(cè)量是一種攔截式測(cè)量，測(cè)量時(shí)后面的相關(guān)用束實(shí)驗(yàn)被迫中斷。因而實(shí)驗(yàn)用束的總劑量不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、同步、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)用束的總劑量只能根據(jù)用束時(shí)間和法拉第筒測(cè)得的流強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算。因此，其總劑量的準(zhǔn)確性與束流強(qiáng)度在實(shí)驗(yàn)用束期間的穩(wěn)定性有著直接的關(guān)系。通常情況下，束流強(qiáng)度在一定的時(shí)間間隔內(nèi)不可能是一成不變的，這就必然導(dǎo)致總劑量測(cè)量值的不確定性加大。對(duì)于利用離子束掃描技術(shù)形成的大面積束流，其束流的均勻性一般情況下非常好，這時(shí)將圖1中所示法拉第筒和用束實(shí)驗(yàn)載體(如輻照樣品)并排放置在掃描束斑中， 就可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)用束總劑量的實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)量。但由于法拉第筒的金屬接收筒外壁是開(kāi)放式的，其外壁仍能接收到束流打到靶室內(nèi)壁及其它物體上后產(chǎn)生的二次電子和散射離子，因此，束流測(cè)量的準(zhǔn)確性仍然會(huì)受到很大影響。此外，一般情況下，利用離子束輻照開(kāi)展的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)研究工作，如單離子效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體器件輻照損傷，生物輻照損傷機(jī)制等需要的束流都非常弱( pA-nA量級(jí))，而圖1中法拉第筒抑制電極上所加的抑制電壓通過(guò)絕緣隔離層到金屬接收筒然后通過(guò)測(cè)電流儀表再到地的泄漏電流常常也在 pA-nA范圍內(nèi)，該實(shí)驗(yàn)本底對(duì)弱束流實(shí)驗(yàn)工作的用束總劑量準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的干擾是不言而喻的。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)束法拉第筒用于監(jiān)測(cè)大面積均勻束流時(shí)存在的金屬接收筒外壁開(kāi)放及抑制電壓泄漏電流問(wèn)題對(duì)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)用束總劑量的影響和不足，本實(shí)用新型提出一種束流監(jiān)測(cè)裝置，該監(jiān)測(cè)裝置不僅能消除來(lái)自靶室壁及其它物體上的二次電子和散射離子對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，而且排除了抑制電壓經(jīng)過(guò)抑制電極到絕緣隔離層再到法拉第筒最后到地形成的泄漏電流對(duì)束流測(cè)量的干擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大面積均勻束流的準(zhǔn)確、 實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為—種大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，包括測(cè)束金屬接收筒 (3)和抑制電極(5)，在測(cè)束金屬接收筒C3)外緊密嵌套一接地金屬屏蔽筒(1)，測(cè)束金屬接收筒(3)和金屬屏蔽筒(1)之間設(shè)有一絕緣隔離層AO)，在接地金屬屏蔽筒(1)的端部固定一絕緣隔離層W4)，抑制電極(5)固定在絕緣隔離層B(4)上。絕緣隔離層A的厚度為3_5mm，且絕緣隔離層A與絕緣隔離層B及抑制電極(5)均不接觸。抑制電極通過(guò)一厚度為3_5mm的絕緣隔離層B固定在接地金屬屏蔽筒的端口上， 絕緣隔離層B與金屬接收筒不直接接觸。抑制電極與金屬接收筒的端口之間有6-8mm的空隙。金屬接收筒與接地金屬屏蔽筒之間的絕緣隔離層A與固定抑制電極的絕緣隔離層B間無(wú)直接接觸，其間的空隙是15-18mm(如圖2所示)。該實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)(1)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積均勻束流輻照總劑量的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。(2)接地金屬屏蔽筒的使用，去除了大面積束流打到靶室壁上及其它物體上產(chǎn)生的二次電子及其散射離子對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響。(3)法拉第筒上所加二次電子抑制電壓與測(cè)束金屬接收筒間的絕緣為真空絕緣， 排除了抑制電壓經(jīng)過(guò)抑制電極到絕緣材料再到法拉第筒最后到地形成的泄漏電流對(duì)束流強(qiáng)度測(cè)量的影響，大大地降低了測(cè)量本底，使得該實(shí)用新型的測(cè)量下限可達(dá)0. 005nA。(4)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)測(cè)束法拉第筒結(jié)構(gòu)示意圖，圖中11-接收束流的金屬筒；12-抑制電極；10-絕緣隔離層；圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1-接地金屬屏蔽筒；2-絕緣隔離層A ;3_測(cè)束金屬接收筒；4-絕緣隔離層B ；5-抑制電極；6-金屬屏蔽筒側(cè)壁上的穿線(xiàn)孔；7-待測(cè)束流。
具體實(shí)施方式
圖2中，接地金屬屏蔽筒、絕緣隔離層A和測(cè)束金屬接收筒緊密嵌套在一起，絕緣隔離層B固定在接地金屬屏蔽筒上，抑制電極固定在絕緣隔離層B上。絕緣隔離層B和絕緣隔離層A可選用尼龍、可加工陶瓷等絕緣材料，絕緣隔離層B的厚度為3-5mm，絕緣隔離層 A的厚度為3-5mm。抑制電極與測(cè)束金屬接收筒的端口之間有6_8mm的空隙，絕緣隔離層A 與絕緣隔離層B間的空隙是15-18mm。測(cè)束金屬接收筒的輸出連線(xiàn)穿過(guò)接地金屬屏蔽筒側(cè)壁上直徑為3-4mm的穿線(xiàn)孔連接到束流積分儀上，即可對(duì)大面積均勻束流輻照總劑量進(jìn)行準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求1.一種大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，包括測(cè)束金屬接收筒(3) 和抑制電極(5)，其特征在于，在測(cè)束金屬接收筒C3)外緊密嵌套一接地金屬屏蔽筒(1)，測(cè)束金屬接收筒(3)和金屬屏蔽筒(1)之間設(shè)有一絕緣隔離層AO)，在接地金屬屏蔽筒(1) 的端部固定一絕緣隔離層W4)，抑制電極(5)固定在絕緣隔離層B(4)上。
2.如權(quán)利要求1所述的大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，絕緣隔離層A (2)的厚度為3-5!11111，且絕緣隔離層4(2)與絕緣隔離層B (4)及抑制電極 (5)均不接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，測(cè)束金屬接收筒⑶與絕緣隔離層B (4)及抑制電極(5)均不直接接觸，抑制電極(5) 與測(cè)束金屬接收筒(3)端口的間距為6-8mm。
4.如權(quán)利要求2所述的大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，絕緣隔離層A(2)與絕緣隔離層B(4)的間距范圍為15-18mm。
5.如權(quán)利要求1所述的大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，測(cè)束金屬接收筒⑶的輸出連線(xiàn)穿過(guò)接地金屬屏蔽筒⑴側(cè)壁上的穿線(xiàn)孔(6)連接到束流積分儀上。
6.如權(quán)利要求5所述的大面積均勻束流輻照總劑量準(zhǔn)確實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，接地金屬屏蔽筒⑴側(cè)壁上穿線(xiàn)孔(6)的直徑為3-4mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種大面積均勻束流輻照總劑量的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，屬于離子束技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型通過(guò)在接收束流部件-金屬筒外側(cè)加裝一接地金屬屏蔽筒，完全屏蔽掉大面積束流打到靶室內(nèi)壁上及其它物體上的離子產(chǎn)生的二次電子，以及散射離子可以被接收束流的金屬筒接收；另外，本實(shí)用新型排除了抑制電壓泄露電流對(duì)pA級(jí)弱流測(cè)量的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)真空中大面積均勻束流的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01T1/14GK202066970SQ20112007681
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者任曉堂 申請(qǐng)人:北京大學(xué)