专利名称：大面积均匀束流辐照总剂量准确实时在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离子束监测实验技术，能够对大面积均勻束流的辐照总剂量进行准确、实时、在线监测，特别是对PA量级的弱流也能实现准确监测，属于离子束技术应用领域。
背景技术：
现有技术中，对于带电粒子束的测量一般采用如

图1所示的法拉第筒进行测量， 它的结构非常简单，主要由一接收束流的金属筒和抑制电极及二者之间的绝缘隔离层构成。当待测带电粒子全部被法拉第筒接收后，法拉第筒就能准确的给出待测离子束的束流强度。这种测量是一种拦截式测量，测量时后面的相关用束实验被迫中断。因而实验用束的总剂量不能实现实时、同步、在线监测。实验用束的总剂量只能根据用束时间和法拉第筒测得的流强进行计算。因此，其总剂量的准确性与束流强度在实验用束期间的稳定性有着直接的关系。通常情况下，束流强度在一定的时间间隔内不可能是一成不变的，这就必然导致总剂量测量值的不确定性加大。对于利用离子束扫描技术形成的大面积束流，其束流的均勻性一般情况下非常好，这时将图1中所示法拉第筒和用束实验载体(如辐照样品)并排放置在扫描束斑中， 就可实现对实验用束总剂量的实时在线测量。但由于法拉第筒的金属接收筒外壁是开放式的，其外壁仍能接收到束流打到靶室内壁及其它物体上后产生的二次电子和散射离子，因此，束流测量的准确性仍然会受到很大影响。此外，一般情况下，利用离子束辐照开展的各类实验研究工作，如单离子效应模拟实验，半导体器件辐照损伤，生物辐照损伤机制等需要的束流都非常弱( pA-nA量级)，而图1中法拉第筒抑制电极上所加的抑制电压通过绝缘隔离层到金属接收筒然后通过测电流仪表再到地的泄漏电流常常也在 pA-nA范围内，该实验本底对弱束流实验工作的用束总剂量准确监测的干扰是不言而喻的。

实用新型内容针对现有技术中测束法拉第筒用于监测大面积均勻束流时存在的金属接收筒外壁开放及抑制电压泄漏电流问题对准确、实时、在线监测实验用束总剂量的影响和不足，本实用新型提出一种束流监测装置，该监测装置不仅能消除来自靶室壁及其它物体上的二次电子和散射离子对测量结果的影响，而且排除了抑制电压经过抑制电极到绝缘隔离层再到法拉第筒最后到地形成的泄漏电流对束流测量的干扰，实现了对大面积均勻束流的准确、 实时、在线监测。本实用新型采用的技术方案为—种大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，包括测束金属接收筒 (3)和抑制电极(5)，在测束金属接收筒C3)外紧密嵌套一接地金属屏蔽筒(1)，测束金属接收筒(3)和金属屏蔽筒(1)之间设有一绝缘隔离层AO)，在接地金属屏蔽筒(1)的端部固定一绝缘隔离层W4)，抑制电极(5)固定在绝缘隔离层B(4)上。绝缘隔离层A的厚度为3_5mm，且绝缘隔离层A与绝缘隔离层B及抑制电极(5)均不接触。抑制电极通过一厚度为3_5mm的绝缘隔离层B固定在接地金属屏蔽筒的端口上， 绝缘隔离层B与金属接收筒不直接接触。抑制电极与金属接收筒的端口之间有6-8mm的空隙。金属接收筒与接地金属屏蔽筒之间的绝缘隔离层A与固定抑制电极的绝缘隔离层B间无直接接触，其间的空隙是15-18mm(如图2所示)。该实用新型的有益效果表现在以下几点(1)可以实现对大面积均勻束流辐照总剂量的准确、实时、在线监测。(2)接地金属屏蔽筒的使用，去除了大面积束流打到靶室壁上及其它物体上产生的二次电子及其散射离子对测量准确性的影响。(3)法拉第筒上所加二次电子抑制电压与测束金属接收筒间的绝缘为真空绝缘， 排除了抑制电压经过抑制电极到绝缘材料再到法拉第筒最后到地形成的泄漏电流对束流强度测量的影响，大大地降低了测量本底，使得该实用新型的测量下限可达0. 005nA。(4)成本低，结构简单，使用可靠。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明图1是现有技术测束法拉第筒结构示意图，图中11-接收束流的金属筒；12-抑制电极；10-绝缘隔离层；图2是本实用新型结构示意图，图中1-接地金属屏蔽筒；2-绝缘隔离层A ;3_测束金属接收筒；4-绝缘隔离层B ；5-抑制电极；6-金属屏蔽筒侧壁上的穿线孔；7-待测束流。
具体实施方式
图2中，接地金属屏蔽筒、绝缘隔离层A和测束金属接收筒紧密嵌套在一起，绝缘隔离层B固定在接地金属屏蔽筒上，抑制电极固定在绝缘隔离层B上。绝缘隔离层B和绝缘隔离层A可选用尼龙、可加工陶瓷等绝缘材料，绝缘隔离层B的厚度为3-5mm，绝缘隔离层 A的厚度为3-5mm。抑制电极与测束金属接收筒的端口之间有6_8mm的空隙，绝缘隔离层A 与绝缘隔离层B间的空隙是15-18mm。测束金属接收筒的输出连线穿过接地金属屏蔽筒侧壁上直径为3-4mm的穿线孔连接到束流积分仪上，即可对大面积均勻束流辐照总剂量进行准确实时的在线监测。
权利要求1.一种大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，包括测束金属接收筒(3) 和抑制电极(5)，其特征在于，在测束金属接收筒C3)外紧密嵌套一接地金属屏蔽筒(1)，测束金属接收筒(3)和金属屏蔽筒(1)之间设有一绝缘隔离层AO)，在接地金属屏蔽筒(1) 的端部固定一绝缘隔离层W4)，抑制电极(5)固定在绝缘隔离层B(4)上。
2.如权利要求1所述的大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，其特征在于，绝缘隔离层A (2)的厚度为3-5!11111，且绝缘隔离层4(2)与绝缘隔离层B (4)及抑制电极 (5)均不接触。
3.如权利要求1所述的大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，其特征在于，测束金属接收筒⑶与绝缘隔离层B (4)及抑制电极(5)均不直接接触，抑制电极(5) 与测束金属接收筒(3)端口的间距为6-8mm。
4.如权利要求2所述的大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，其特征在于，绝缘隔离层A(2)与绝缘隔离层B(4)的间距范围为15-18mm。
5.如权利要求1所述的大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，其特征在于，测束金属接收筒⑶的输出连线穿过接地金属屏蔽筒⑴侧壁上的穿线孔(6)连接到束流积分仪上。
6.如权利要求5所述的大面积均勻束流辐照总剂量准确实时在线监测装置，其特征在于，接地金属屏蔽筒⑴侧壁上穿线孔(6)的直径为3-4mm。
专利摘要本实用新型提供了一种大面积均匀束流辐照总剂量的准确、实时、在线监测装置，属于离子束技术应用领域。本实用新型通过在接收束流部件-金属筒外侧加装一接地金属屏蔽筒，完全屏蔽掉大面积束流打到靶室内壁上及其它物体上的离子产生的二次电子，以及散射离子可以被接收束流的金属筒接收；另外，本实用新型排除了抑制电压泄露电流对pA级弱流测量的影响，从而实现了对真空中大面积均匀束流的准确、实时、在线监测。
文档编号G01T1/14GK202066970SQ20112007681
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者任晓堂 申请人:北京大学