【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加速器束流诊断，尤其是涉及一种多电极束流剖面探测器。
技术介绍
1、在加速器运行的过程中，实时监测束流剖面信息对于加速器工作过程中束流品质的精准掌握意义重大。随着对束流品质要求的提高，只对束流相对位置进行测量是远远不够的，在线束流剖面测量对于加速器工作时束流匹配及优化，束流特征及机制研究，束流安全运行都极其重要。
2、在现有技术中，通常使用荧光靶和单丝等离线束诊设备对束团的横向形状、剖面等信息进行监测，并使用在线束诊设备bpm(beam position monitor)对束流相对位置和横向中心变化进行测量。
3、但是，传统拦截式的荧光靶或单丝扫描探测器，由于能量沉积的影响，在进行强流剖面测量时经常容易损坏或者熔断，无法做到持续实时监测，且在测量过程中需要完全阻挡束流，操作过程复杂，不适用于强流连续波的实时测量。此外，单丝扫描探测器的测量精度和丝的二次电子发射系数相关，而二次电子发射系数与丝材料以及表面的清洁度等因素相关，测量精度不高。荧光靶探测器测量中靶面材料容易受损，寿命较短。总体来说，荧光靶或单丝扫描探测器具有信噪比低，易受干扰，无法在线使用等缺点。而在线束诊设备只能测量束流的相对位置和横向中心变化，不能构建强流加速器安全运行的完备信息，包括束流的包络，位置，分布，强度等等，但是，这些信息都是高功率加速器运行所必须的。
4、基于此，现有的束流剖面信息需要进行拦截式的测量，无法进行实时检测，并且测量精度较低，同时，能够进行实时测量的在线束诊设备只能够测量束流的相对位置和横向中
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供了一种多电极束流剖面探测器，主要目的在于解决强流连续波无法进行非拦截式的在线实时监测和测量精度不高的技术问题。
2、针对上述问题，本专利技术提供了一种多电极束流剖面探测器，用于对强流连续波横向剖面信息进行实时监测，该多电极束流剖面探测器包括：
3、多个金属电极感应条带阵列，沿周向分布于真空束流管道中，并设置在束团离子通过的通道外侧，每个所述金属电极感应条带阵列包括多个金属电极感应条带；
4、支撑结构，用于固定所述多个金属电极感应条带阵列；
5、多个感应信号处理电路板，固定设置在所述支撑结构上或者位于所述真空束流管道的外部，每个所述感应信号处理电路板的输入端口与一个所述金属电极感应条带通过同轴信号线一一对应连接，每个所述感应信号处理电路板的输出端口与多通道射频前端电路板连接，所述多通道射频前端电路板与数字信号处理电路板连接，其中，所述多通道射频前端电路板用于对束团离子通过所述金属电极感应条带阵列时产生的感应电压电流信号进行放大和滤波处理，以供所述数字信号处理电路板进行分析，得到束团横向分布的信息；
6、所述真空束流管道，两端设置有法兰接口，用于为所述多电极束流剖面探测器提供真空环境和承载支撑作用。
7、在一个实施例中，所述多个金属电极感应条带阵列分别设置在多个侧面上；所述支撑结构包括：多个支撑垫板，由绝缘材料制成，用于固定每个侧面上的金属电极感应条带阵列；感应条带安装底座，采用多面体结构，用于固定每个侧面上的支撑垫板，并用于放置与所述金属电极感应条带一一对应连接的感应信号处理电路板。
8、在一个实施例中，每个侧面上的多个所述金属电极感应条带设置在同一个所述支撑垫板上，且每个侧面上的金属电极感应条带的数量相等，所述数量≥8。
9、在一个实施例中，所述金属电极感应条带为长条形金属板，所述金属电极感应条带的两端设置有接线端和定位孔，其中，所述金属电极感应条带通过两端的接线端与所述感应信号处理电路板相连接，所述金属电极感应条带通过两端的定位孔固定设置在所述支撑结构上。
10、在一个实施例中，所述感应条带安装底座上设置有多个凹槽，每个所述凹槽靠近所述金属电极感应条带阵列的一侧设置有挡板，所述挡板的两侧形成有孔隙，所述凹槽和所述挡板之间的空间用于放置一个所述感应信号处理电路板，所述感应信号处理电路板通过同轴信号线穿过所述孔隙与一个所述金属电极感应条带相连接。
11、在一个实施例中，所述感应条带安装底座包括一体成型的多个侧面，所述多个侧面中的四个侧面上设置有所述凹槽和所述感应信号处理电路板，每个所述侧面上的所述凹槽的数量与一个侧面上的所述感应信号处理电路板的数量相同。
12、在一个实施例中，所述真空束流管道是一个具有多边形横截面或圆形横截面的筒形结构，所述感应条带安装底座设置在所述真空束流管道中，所述真空束流管道的两端设置有法兰接口，所述真空束流管道通过所述法兰接口与束流通道相连接，以供所述束流通道中的束团离子通过所述多电极束流剖面探测器。
13、在一个实施例中，所述多通道射频前端电路板包括依次连接的多级放大电路和多级滤波电路，其中，所述多通道射频前端电路板用于对所述束团离子通过所述感应电极板阵列时产生的感应电压电流信号进行放大和滤波处理，以供所述数字信号处理电路板进行分析，得到所述束团横向分布的信息。
14、在一个实施例中，所述多通道射频前端处理电路板的输入端口的数量与所述金属电极感应条带的数量相同，且所述多通道射频前端电路板的输入端口与所述金属电极感应条带一一对应连接。
15、在一个实施例中，所述电极束流剖面探测器还包括所述数字信号处理电路板，所述数字信号处理电路板包括：adc电路和变频电路，与所述多通道射频前端电路板连接，用于对来自所述多通道射频前端电路板的信号进行数字化和变频；带arm核心的高性能fpga处理器，与所述adc电路和所述变频电路连接，用于对所述数字化和变频后的进行分析处理，得到所述束团横向分布的信息，其中，所述束团横向分布的信息包括束流中心位置、横向分布和强度中的至少一种信息。
16、本专利技术提供的一种多电极束流剖面探测器，通过在束团离子通过的通道外侧设置多个金属电极感应条带阵列，并将多个金属电极感应条带阵列沿周向分布于真空束流管道中，可以在束团离子通过多个金属电极感应条带阵列时产生感应电压电流信号。进一步的，通过与每个金属电极感应条带一一对应连接的多通道射频前端电路板，可以对产生的感应电压电流信号进行放大和滤波处理，经过放大和滤波处理的信号可以供数字信号处理电路板进行分析，从而得到完备的束团横向分布的信息。上述多电极束流剖面探测器可以采用非拦截式的方式对束流剖面信息进行在线实时测量，且金属电极感应条带性质稳定，抗辐射能力强，不易受损，测量精度较高，使用寿命长，操作简单。
17、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
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1.一种多电极束流剖面探测器，用于对强流连续波横向剖面信息进行实时监测，其特征在于，所述多电极束流剖面探测器，包括：
2.根据权利要求1所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述多个金属电极感应条带阵列分别设置在多个侧面上；所述支撑结构包括：
3.根据权利要求2所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，每个侧面上的多个所述金属电极感应条带设置在同一个所述支撑垫板上，且每个侧面上的金属电极感应条带的数量相等，所述数量≥8。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述金属电极感应条带为长条形金属板，所述金属电极感应条带的两端设置有接线端和定位孔，其中，所述金属电极感应条带通过两端的接线端与所述感应信号处理电路板相连接，所述金属电极感应条带通过两端的定位孔固定设置在所述支撑结构上。
5.根据权利要求2所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述感应条带安装底座上设置有多个凹槽，每个所述凹槽靠近所述金属电极感应条带阵列的一侧设置有挡板，所述挡板的两侧形成有孔隙，所述凹槽和所述挡板之间的空间用于放置一个所述感应信
6.根据权利要求5所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述感应条带安装底座包括一体成型的多个侧面，所述多个侧面中的四个侧面上设置有所述凹槽和所述感应信号处理电路板，每个所述侧面上的所述凹槽的数量与一个侧面上的所述感应信号处理电路板的数量相同。
7.根据权利要求2所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述真空束流管道是一个具有多边形横截面或圆形横截面的筒形结构，所述感应条带安装底座设置在所述真空束流管道中，所述真空束流管道的两端设置有法兰接口，所述真空束流管道通过所述法兰接口与束流通道相连接，以供所述束流通道中的束团离子通过所述多电极束流剖面探测器。
8.根据权利要求1所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述多通道射频前端电路板包括依次连接的多级放大电路和多级滤波电路，其中，所述多通道射频前端电路板用于对所述束团离子通过所述感应电极板阵列时产生的感应电压电流信号进行放大和滤波处理，以供所述数字信号处理电路板进行分析，得到所述束团横向分布的信息。
9.根据权利要求1所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述多通道射频前端处理电路板的输入端口的数量与所述金属电极感应条带的数量相同，且所述多通道射频前端电路板的输入端口与所述金属电极感应条带一一对应连接。
10.根据权利要求1或9所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述多电极束流剖面探测器还包括所述数字信号处理电路板，所述数字信号处理电路板，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多电极束流剖面探测器，用于对强流连续波横向剖面信息进行实时监测，其特征在于，所述多电极束流剖面探测器，包括：
2.根据权利要求1所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述多个金属电极感应条带阵列分别设置在多个侧面上；所述支撑结构包括：
3.根据权利要求2所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，每个侧面上的多个所述金属电极感应条带设置在同一个所述支撑垫板上，且每个侧面上的金属电极感应条带的数量相等，所述数量≥8。
4.根据权利要求1至3任一项所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述金属电极感应条带为长条形金属板，所述金属电极感应条带的两端设置有接线端和定位孔，其中，所述金属电极感应条带通过两端的接线端与所述感应信号处理电路板相连接，所述金属电极感应条带通过两端的定位孔固定设置在所述支撑结构上。
5.根据权利要求2所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述感应条带安装底座上设置有多个凹槽，每个所述凹槽靠近所述金属电极感应条带阵列的一侧设置有挡板，所述挡板的两侧形成有孔隙，所述凹槽和所述挡板之间的空间用于放置一个所述感应信号处理电路板，所述感应信号处理电路板通过同轴信号线穿过所述孔隙与一个所述金属电极感应条带相连接。
6.根据权利要求5所述的多电极束流剖面探测器，其特征在于，所述感应条带安装底座包括一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何源，黄燃，黎晓晓，窦为平，王志军，陶玥，于得洋，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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