用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法技术

本发明专利技术公开了用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法，电子束发生器包括电子光学系统，所述电子光学系统包括电子枪、正极、一级磁透镜和二级磁透镜；所述电子枪用于在尖端发射电子，所述电子枪与电压范围为0

【技术实现步骤摘要】
用于模拟
β
辐射源的电子束发生器及测试方法


[0001]本专利技术涉及放射源探测
，具体涉及用于模拟β辐射源的电子束发生器及测试方法。

技术介绍

[0002]目前微型同位素电池的辐射源普遍选择仅辐射电子的β放射源，低能β辐射源辐射电子能量多处于keV量级，不会对换能材料产生辐照损伤，当活度较低时也不会对人体产生永久性损伤，是一种较为安全的放射源。
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Ni辐射源的半衰期长，β粒子能量适中，常被作为同位素电池的辐射源。但
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Ni辐射源价格较为昂贵，且操作不当会危害操作人员的健康。
[0003]由于
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Ni等β辐射源不仅价格昂贵，且具有一定辐射性，因此，对
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Ni等β辐射源的测试具有一定限制，所以，有必要设计一种能够模拟
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Ni等β辐射源的电子发生器，现有的电子加速器基于扫描电子显微镜，只能产生点光源，点光源不能准确对电子束的束流进行测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供用于模拟β辐射源的电子束发生器，不仅能够模拟β辐射源，且能够可产生能量密度不同的加速电子面光源，能够提高束流测量的准确性。
[0005]此外，本专利技术还提供基于上述电子束发生器的束流测试方法。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]用于模拟β辐射源的电子束发生器，包括电子光学系统，所述电子光学系统包括电子枪、正极、一级磁透镜和二级磁透镜；
>[0008]所述电子枪用于在尖端发射电子(即加高压后，会在电子枪尖端发射电子)，所述电子枪与电压范围为0
‑
60kV的高压电源连接；
[0009]所述正极设置在电子枪后端；用于加速在尖端发射的电子；
[0010]所述一级磁透镜设置在正极后端，用于汇聚加速后的电子；
[0011]所述二级磁透镜设置在一级磁透镜后端，用于将过焦点再次发散的电子束变成平行电子束。
[0012]本专利技术与电子枪连接的高压电源优选为超高精度高压电源，本专利技术中所述正极为无磁不锈钢。
[0013]本专利技术克服基于扫描电子显微镜的传统电子加速器只能产生点光源的弊端，通过电子枪发射电子结合多级磁透镜，实现近似平行电子束。
[0014]此外，本专利技术能够产生用于模拟β辐射源的电子束流，相较于点光源，面光源可以保证辐照在转换器件上的电子束能量一致。
[0015]本专利技术所述电子束发生器可产生能量范围介于5
‑
60keV的电子面光源。其束流强度在10 mCi/cm2‑
10000 mCi/cm2区间内连续可调，产生的β电子面光源直径为10cm，面束流强度均匀性偏离＜
±
10％。
[0016]进一步地，电子枪置于真空环境中。
[0017]进一步地，电子枪采用钨灯丝发射电子。
[0018]进一步地，一级磁透镜和二级磁透镜分别通过两台超高精度电流源控制磁场。
[0019]进一步地，包括壳体，所述壳体的内侧上部安装电子光学系统，所述壳体的内侧下部为真空腔室；
[0020]所述真空腔室设置有门，所述真空腔室内设置有三维移动台，所述三维移动台上设置有测试样品台，所述测试样品台为圆盘，所述圆盘上沿径向在x轴和y轴方向安装分别安装有一列螺钉，同列螺钉中的各个螺钉呈等间距布置，两列螺钉具有相同布置，所述螺钉与圆盘绝缘，且螺钉之间相绝缘，每个螺钉通过导线与外部的皮安表连接。
[0021]本专利技术所述的三维移动台为现有技术，其在X、Y、Z三轴方向均可以进行移动，用于调节测试样品台的位置。
[0022]本专利技术的电子光学系统用于产生平行的电子束，产生的电子束能够在真空腔室内进行测量。
[0023]进一步地，真空腔室的侧壁上设置有法兰口，所述导线能够穿过法兰口与皮安表连接。
[0024]进一步地，真空腔室的极限真空度为1E10
‑4Pa。
[0025]进一步地，壳体采用机械泵和分子泵维持壳体内的真空环境，确保真空腔室的真空度。
[0026]进一步地，圆盘的半径为6cm，相邻两个螺钉之间的间距为1cm。
[0027]基于电子束发生器的束流测试方法，包括以下步骤：
[0028]S1、将圆盘的中心与电子束发射的轴线对齐；
[0029]S2、待电子枪正常工作时，通过调整聚焦电流，使得圆盘上中心处的电流为300pA；
[0030]S3、依次测得距离中心处1cm、2cm、4cm和6cm处的电流。
[0031]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0032]1、本专利技术所述电子束发生器可产生能量范围介于5
‑
60keV的电子面光源，能够模拟β辐射源。
[0033]2、本专利技术通过电子枪发射电子结合多级磁透镜，实现近似平行电子束，克服基于扫描电子显微镜的传统电子加速器只能产生点光源的弊端。
[0034]3、本专利技术所述电子束发生器产生的束流强度可调。
附图说明
[0035]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0036]图1为本专利技术电子光学系统的原理图；
[0037]图2为电子束发生器的结构示意图；
[0038]图3为10kV情况下的束流分布图；
[0039]图4为30kV情况下的束流分布图；
[0040]图5为40kV情况下的束流分布图；
[0041]图6为60kV情况下的束流分布图。
[0042]附图中标记及对应的零部件名称：
[0043]1‑
电子枪，2
‑
正极，3
‑
一级磁透镜，4
‑
二级磁透镜，5
‑
测试样品台，6
‑
真空腔室。
具体实施方式
[0044]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0045]实施例1：
[0046]如图1
‑
图2所示，用于模拟β辐射源的电子束发生器，包括壳体，所述壳体的内侧上部安装电子光学系统，所述壳体的内侧下部为真空腔室6，所述电子光学系统包括电子枪1、正极2、一级磁透镜4和二级磁透镜5；
[0047]所述电子枪1用于在尖端发射电子，所述电子枪1与电压范围为0
‑
60kV的超高精度高压电源连接，所述电子枪1采用钨灯丝发射电子；
[0048]所述正极2设置在电子枪1后端；用于加速在尖端发射的电子；
[0049]所述一级磁透镜4设置在正极2后端，用于汇聚加速后的电子；
[0050]所述二级磁透镜5设置在一级磁透镜4后端，用于将过焦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于模拟β辐射源的电子束发生器，包括电子光学系统，其特征在于，所述电子光学系统包括电子枪(1)、正极(2)、一级磁透镜(4)和二级磁透镜(5)；所述电子枪(1)用于在尖端发射电子，所述电子枪(1)与电压范围为0
‑
60kV的高压电源连接；所述正极(2)设置在电子枪(1)后端；用于加速在尖端发射的电子；所述一级磁透镜(4)设置在正极(2)后端，用于汇聚加速后的电子；所述二级磁透镜(5)设置在一级磁透镜(4)后端，用于将过焦点再次发散的电子束变成平行电子束。2.根据权利要求1所述的用于模拟β辐射源的电子束发生器，其特征在于，所述电子枪(1)置于真空环境中。3.根据权利要求1所述的用于模拟β辐射源的电子束发生器，其特征在于，所述电子枪(1)采用钨灯丝发射电子。4.根据权利要求1所述的用于模拟β辐射源的电子束发生器，其特征在于，所述一级磁透镜(4)和二级磁透镜(5)分别通过两台超高精度电流源控制磁场。5.根据权利要求1所述的用于模拟β辐射源的电子束发生器，其特征在于，包括壳体，所述壳体的内侧上部安装电子光学系统，所述壳体的内侧下部为真空腔室(6)；所述真空腔室(6)设置有门，所述真空腔室(6)内设置有三维移动台，所述三维移动台上设置有测试样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春林，陈桎远，吴巍伟，王旭，徐盼，杨毓枢，冯焕然，苏晨，何川，李成业，张劲松，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：