CN104090292B - 用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及放射性核束物理、重离子束治疗肿瘤、重离子辐照材料和重离子辐照育种的领域。一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其主要特点在于包括有气体密封腔内设有束流探头，束流探头固连于端口密封法兰组件的固定支架上；气体密封腔包括有在气盒的一侧设有入射窗，在另一侧设有出射窗；束流探头由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极、绝缘垫板和信号极顺序排列组成；端口密封法兰组件由固定支架和端口密封法兰组成；多路信号引出转接板包括有多路信号引出板和多路信号转接板；多路信号转接板的一端设有接触端插入密封法兰的密封口与多路信号引出板的信号输出端连接，另一端设有多芯连接器为束线位置灵敏探测器的信号输出端口，多路信号引出板的信号输入端与束流探头的信号极相连。
Description
技术领域：
本发明涉及放射性核束物理、重离子束治疗肿瘤、重离子辐照材料和重离子辐照育种的领域，主要用于放射性核束和重离子束的高能束运线束流诊断的，工作于高真空环境中的测量束流强度范围较大的位置测量探测器的结构和使用方法。
背景技术：
放射性核束物理是当今核物理的前沿领域，实验上利用放射性次级束流，开展对丰电子或丰质子不稳定原子核结构与反应的研究。重离子束治疗肿瘤技术是一种新的癌症治疗手段，其用于放射治疗既有生物学优势，又有剂量分布优势Bragg峰(离子能量大部分沉积在射程的末端)，能实现在临床照射治疗中高精度(毫米量级)，高疗效和高安全性。无论是在放射性核束物理实验或者重离子束治疗肿瘤技术中还是在重离子辐照材料或者重离子辐照育种过程中，在束流从加速器完成加速后的引出口到达束流终端的高能束运线上必须有一种探测器负责束流剖面的测量，来辅助调试人员调整磁铁的磁刚度，让束流按照预定轨道及方式传输到束流终端。由于高能束运线真空度较高，所以探测器本身不能影响真空。这个探测器系统测量的束流强度的范围应该为：104-109pps(按照250MeV/u12C6+计算)，测量结果中应该给出束流横向分布在水平方向和垂直方向的投影信息、束流光斑随时间变化的信息以及束流的相对强度信息。
目前高能束运线上所使用的用于束流位置测量的探测器主要是荧光靶。由于荧光靶很难给出量化结果且灵敏度不高，所以不能满足目前需求。
发明内容：
本发明针对现有的技术缺陷，提供一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器。
还提供了一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法。可以工作于电离区，也可以工作于雪崩区(正比区)，还可以在真空状态下通过测量二次电子来测量束线位置信息。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其主要特点在于包括有气体密封腔内设有束流探头，束流探头固连于端口密封法兰组件的固定支架上；气体密封腔包括有在气盒的一侧设有入射窗，在另一侧设有出射窗；束流探头由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极、绝缘垫板和信号极顺序排列组成；端口密封法兰组件由固定支架和端口密封法兰组成；多路信号引出转接板包括有多路信号引出板和多路信号转接板；多路信号转接板的一端设有接触端插入密封法兰的密封口与多路信号引出板的信号输出端连接，另一端设有多芯连接器为束线位置灵敏探测器的信号输出端口，多路信号引出板的信号输入端与束流探头的信号极相连。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的束流探头的信号极由有效面积为30×50-85×150mm2、厚度为0.15-0.3mm的双层硬质PCB板上设计的多路信号条组成，每路信号条由2条分别置于硬质PCB板两面同一位置上的宽度为0.3-5mm、厚度为18-70μm的铜箔连接构成，其中每路信号条的间距为0.1-0.4mm。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的束流探头中的所述的两组束流测量单元，第一组信号极上信号条与第二组信号极上信号条的方向互相垂直。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，还包括有所述的束流探头的高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的导电薄膜，其膜框为带有导电极的环氧树脂镀铝板框架组成，其中导电薄膜的厚度为2-25μm的单面或双面镀铝聚酰亚胺膜。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，还包括有所述的束流探头高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的镀金钨丝丝网，其框为带有导电极的环氧树脂板镀金钨丝框架组成，丝网上每根镀金钨丝直径为10-50μm，相互间隔为1mm，斜45度角度布丝。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的束流探头中的两组束流测量单元之间和高压极与信号极之间距离为绝缘垫板的厚度0.5-6mm；所述的绝缘垫板为电阻阻值大于1016Ω的聚四氟乙烯板。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的多路信号引出板是厚度为0.15-0.5mm的柔性软板，由多路导线组成，每路导线的输入端与束流探头电极板上的信号条一一对应连接，导线的输出端与多路信号转接板的输入端相连接；所述的多路信号转接板的信号输出端设有多芯连接器为信号输出端。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的端口密封法兰组件的端口密封法兰与气体密封腔的气盒法兰接触部位设有橡胶圈，其密封口与多路信号引出转接板的多路信号转接板之间通过真空胶密封。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，还包括有所述的端口密封法兰的一侧设有气体流入口、气体流出/真空抽气口和真空度测量口，真空测量口设有法兰与真空规管连接；在端口密封法兰上还设有高压口，高压导线穿过高压口与束流探头的高压极电连接。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的入射窗和出射窗的材料为不锈钢簿板，其厚度为50-200μm，固连在气盒上。
所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，所述的工作气体为Ar90％和CH410％或氮气或空气或氩气。
一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极为镀铝膜框或镀金钨丝丝框，束流探头的高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的导电薄膜或束流探头高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的镀金钨丝丝网,其工作区域在电离区或正比区，所述的气体流入口和流出/真空抽气口连通气体，真空度测量口用盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开气体循环系统，为探测器充入工作气体,包括：Ar90％和CH410％或氮气或空气或氩气,压强为5～1000mbar；约化场强在0.05-0.3V·mm-1·mbar-1；流气速度控制在4小时内,流动的气体总量等于密封腔内相应气压下所包含气体总量(设气体流量为Q sccm(标准状况下毫升每分钟),气体密封腔底面半径为R mm,长度为L mm,流气时间为T min,则Q＝π·R2·L/T sccm)；
(3)同步获取束流测量单元中信号极上各个信号条得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到全部照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极为镀金钨丝丝框，束流探头高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的镀金钨丝丝网,其工作区域在正比区；所述的气体流入口和流出/真空抽气口连通气体，真空度测量口用挡盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开气体循环系统，为探测器充入工作气体Ar90％和CH410％，压强为10～500mbar；约化场强在大于0.3V·mm-1·mbar-1；流气速度控制在2小时内流动的气体总量等于密封腔内相应气压下所包含气体总量(设气体流量为Q sccm(标准状况下毫升每分钟),气体密封腔底面半径为R mm,长度为Lmm,流气时间为T min,则Q＝π·R2·L/T sccm)；
(3)同步获取束流测量单元中信号极上各个信号条得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极为镀铝膜框或镀金钨丝丝框，束流探头的高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的导电薄膜或束流探头高压极的有效面积为30×50-85×150mm2的镀金钨丝丝网,其工作区域在二次电子区，流出/真空抽气口连通真空泵吸气口，真空度测量口接真空规管，气体流入口用盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开真空泵，将探测器外部的空气抽出，并保持真空度好于10-2mbar，场强控制在：25V·mm-1；
(3)同步获取探测器单元上信号极各个信号条得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
本发明的有益效果：本发明的探测器能够工作在电离区、正比区和二次电子模式下，满足能量范围为80MeV/u—500MeV/u，流强范围104pps-109pps的重离子束线束流剖面及相对束流强度的实时测量。可以用于重离子加速器束流线的快引出或慢引出的束流诊断，对于相应能区的放射性或稳定性物理实验必不可少；可以用于重离子治癌的高能引出束流线的束流诊断，对于提高重离子治癌的束流品质不可或缺；可以用于重离子辐照材料束流线的束流诊断，可用于核孔膜束流线的束流诊断，也可以用于重离子辐照育种的束流诊断。随着重离子加速器在材料科学、辐照育种、辐照生物学、放射医学及辐射防护方面的广泛应用，这个探测器将会被广泛应用，得到较好的社会效应。
附图说明：
图1是本发明高能束线位置灵敏测探测器的结构示意图；
图2是本发明的探头内芯(2)实施例1结构示意图，其中高压极(2-1-1和2-1-2)为镀铝膜框；
图3是本发明的探头内芯(2)实施例4结构示意图，其中高压极(2-1-1)为镀金钨丝丝框；
图4是本发明的端口密封法兰组件(3)结构示意图；
图5本发明的气体密封腔(1)结构示意图；
图6本发明的多路信号引出转接板(4)结构示意图；
图7本发明的系统结构示意图。
具体实施方式：
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：见图1、2、4、5、6、7，一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，包括有气体密封腔1内设有束流探头2，束流探头2固连于端口密封法兰组件3的固定支架3-1上；气体密封腔1包括有在气盒1-1的一侧设有入射窗1-2，在另一侧设有出射窗1-3；束流探头2由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极2-1、绝缘垫板2-2和信号极2-3顺序排列组成；端口密封法兰组件3由固定支架3-1和端口密封法兰3-2组成；多路信号引出转接板4包括有多路信号引出板4-1和多路信号转接板4-2；多路信号转接板4-2的一端设有接触端4-2-1插入密封法兰3的密封口3-2-2与多路信号引出板4-1的信号输出端4-1-2连接，另一端设有多芯连接器4-2-2为束线位置灵敏探测器的信号输出端口和后续获取系统相连，多路信号引出板的信号输入端4-1-1与束流探头2的信号极2-3相连。
所述的束流探头2的信号极2-3由有效面积为30×50mm2、厚度为0.15mm的硬质PCB板上设计的多路信号条2-3-1组成，每路信号条2-3-1由2条分别置于硬质PCB板两面同一有效位置上的宽度为0.3mm、厚度为18μm的铜箔连接构成，其中每路信号条2-3-1的间距为0.2mm。
所述的束流探头2中的所述的两组束流测量单元，第一组信号极2-3a上信号条2-3-1a与第二组信号极2-3b上信号条2-3-1b的方向互相垂直。
所述的束流探头2结构中的高压极2-1-1为有效面积为30×50mm2的导电薄膜，其膜框为带有导电极的环氧树脂镀铝板框架组成，其中导电薄膜的厚度为2μm的单面镀铝聚酰亚胺膜；高压极2-1-2的导电薄膜的厚度为2μm的为双面镀铝聚酰亚胺膜。采用此种束流探头2结构的探测器其工作区域可以在电离区或二次电子区。
所述的束流探头2中的两组束流测量单元之间和高压极2-1与信号极2-3之间距离为绝缘垫板2-2的厚度0.5mm；所述的绝缘垫板2-2为电阻阻值大于1016Ω的聚四氟乙烯板。
所述的多路信号引出板4-1是厚度为0.15mm的柔性软板，由多路导线组成，每路导线的输入端与束流探头电极板2-3上的信号条2-3一一对应连接，导线的输出端与多路信号转接板4-2的输入端4-2-1相连接；所述的多路信号转接板4-2的信号输出端设有多芯连接器4-2-2为信号输出端。信号输入端4-2-1到多芯连接器4-2-2之间的走线是由带屏蔽的多层PCB板内层走线实现的，具有极好的抗外部干扰功能。
所述的端口密封法兰组件3的端口密封法兰3-2与气体密封腔1的气盒法兰1-1-1接触部位设有橡胶圈3-2-1，其密封口3-2-2与多路信号引出转接板4的多路信号转接板4-2之间通过真空胶密封。
所述的端口密封法兰3-2的一侧设有气体流入口3-2-3、气体流出/真空抽气口3-2-4和真空度测量口3-2-5，真空测量口3-2-5设有法兰与真空规管连接；在端口密封法兰3-2上还设有高压口3-2-6，高压导线穿过高压口3-2-6与束流探头2的高压极2-1电连接。
所述的入射窗1-2和出射窗1-3由不锈钢簿板构成，其厚度为50μm，通过焊接方式固连在气盒1-1上。
所述的工作气体为Ar90％和CH410％。
实施例2：见图1、2、4、5、6、7，一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器。
所述的束流探头2的信号极2-3由有效面积为74×100mm2、厚度为0.2mm的硬质PCB板上设计的多路信号条2-3-1组成，每路信号条2-3-1由2条分别置于硬质PCB板两面同一有效位置上的宽度为0.3mm和1.6mm、厚度为35μm的铜箔连接构成，其中每路信号条2-3-1的间距为0.2mm和0.4mm。
所述的束流探头2中的所述的两组束流测量单元，第一组信号极2-3a上信号条2-3-1a与第二组信号极2-3b上信号条2-3-1b的方向互相垂直。
所述的束流探头2结构中的高压极2-1-1为有效面积为74×100mm2的导电薄膜，其膜框为带有导电极的环氧树脂镀铝板框架组成，其中导电薄膜的厚度为15μm的单面镀铝聚酰亚胺膜；高压极2-1-2的导电薄膜的厚度为15μm的为双面镀铝聚酰亚胺膜。采用此种束流探头2结构的探测器其工作区域可以在电离区或二次电子区。
所述的束流探头2中的两组束流测量单元之间和高压极2-1与信号极2-3之间距离为绝缘垫板2-2的厚度2mm；所述的绝缘垫板2-2为电阻阻值大于1016Ω的聚四氟乙烯板。
所述的多路信号引出板4-1是厚度为0.2mm的柔性软板，由多路导线组成，每路导线的输入端与束流探头电极板2-3上的信号条2-3一一对应连接，导线的输出端与多路信号转接板4-2的输入端4-2-1相连接；所述的多路信号转接板4-2的信号输出端设有多芯连接器4-2-2为信号输出端。信号输入端4-2-1到多芯连接器4-2-2之间的走线是由带屏蔽的多层PCB板内层走线实现的，具有极好的抗外部干扰功能。
所述的端口密封法兰组件3的端口密封法兰3-2与气体密封腔1的气盒法兰1-1-1接触部位设有橡胶圈3-2-1，其密封口3-2-2与多路信号引出转接板4的多路信号转接板4-2之间通过真空胶密封。
所述的端口密封法兰3-2的一侧设有气体流入口3-2-3、气体流出/真空抽气口3-2-4和真空度测量口3-2-5，真空测量口3-2-5设有法兰与真空规管连接；在端口密封法兰3-2上还设有高压口3-2-6，高压导线穿过高压口3-2-6与束流探头2的高压极2-1电连接。
所述的入射窗1-2和出射窗1-3由不锈钢簿板构成，其厚度为100μm，通过焊接方式固连在气盒1-1上。
所述的工作气体为氮气或空气。
实施例3：见图1、2、4、5、6、7，一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，包括有气体密封腔1内设有束流探头2，束流探头2固连于端口密封法兰组件3的固定支架3-1上；气体密封腔1包括有在气盒1-1的一侧设有入射窗1-2，在另一侧设有出射窗1-3；束流探头2由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极2-1、绝缘垫板2-2和信号极2-3顺序排列组成；端口密封法兰组件3由固定支架3-1和端口密封法兰3-2组成；多路信号引出转接板4包括有多路信号引出板4-1和多路信号转接板4-2；多路信号转接板4-2的一端设有接触端4-2-1插入密封法兰3的密封口3-2-2与多路信号引出板4-1的信号输出端4-1-2连接，另一端设有多芯连接器4-2-2为束线位置灵敏探测器的信号输出端口和后续获取系统相连，多路信号引出板的信号输入端4-1-1与束流探头2的信号极2-3相连。
所述的束流探头2的信号极2-3由有效面积为85×150mm2、厚度为0.3mm的硬质PCB板上设计的多路信号条2-3-1组成，每路信号条2-3-1由2条分别置于硬质PCB板两面同一有效位置上的宽度为5mm、厚度为70μm的铜箔连接构成，其中每路信号条2-3-1的间距为0.1mm。
所述的束流探头2中的所述的两组束流测量单元，第一组信号极2-3a上信号条2-3-1a与第二组信号极2-3b上信号条2-3-1b的方向互相垂直。
所述的束流探头2结构中的高压极2-1-1为有效面积为85×150mm2的导电薄膜，其膜框为带有导电极的环氧树脂镀铝板框架组成，其中导电薄膜的厚度为25μm的单面镀铝聚酰亚胺膜；高压极2-1-2的导电薄膜的厚度为25μm的为双面镀铝聚酰亚胺膜。采用此种束流探头2结构的探测器其工作区域可以在电离区或二次电子区。
所述的束流探头2中的两组束流测量单元之间和高压极2-1与信号极2-3之间距离为绝缘垫板2-2的厚度6mm；所述的绝缘垫板2-2为电阻阻值大于1016Ω的聚四氟乙烯板。
所述的多路信号引出板4-1是厚度为0.5mm的柔性软板，由多路导线组成，每路导线的输入端与束流探头电极板2-3上的信号条2-3一一对应连接，导线的输出端与多路信号转接板4-2的输入端4-2-1相连接；所述的多路信号转接板4-2的信号输出端设有多芯连接器4-2-2为信号输出端。信号输入端4-2-1到多芯连接器4-2-2之间的走线是由带屏蔽的多层PCB板内层走线实现的，具有极好的抗外部干扰功能。
所述的端口密封法兰组件3的端口密封法兰3-2与气体密封腔1的气盒法兰1-1-1接触部位设有橡胶圈3-2-1，其密封口3-2-2与多路信号引出转接板4的多路信号转接板4-2之间通过真空胶密封。
所述的端口密封法兰3-2的一侧设有气体流入口3-2-3、气体流出/真空抽气口3-2-4和真空度测量口3-2-5，真空测量口3-2-5设有法兰与真空规管连接；在端口密封法兰3-2上还设有高压口3-2-6，高压导线穿过高压口3-2-6与束流探头2的高压极2-1电连接。
所述的入射窗1-2和出射窗1-3由不锈钢簿板构成，其厚度为200μm，通过焊接方式固连在气盒1-1上。
所述的工作气体为Ar90％和CH410％氩气。
实施例4：见图3，所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，还包括有所述的束流探头2结构中高压极2-1-1为有效面积为30×50-85×150mm2的镀金钨丝丝网，其框为带有导电极的环氧树脂板镀金钨丝框架组成，丝网上每根镀金钨丝直径为10-50μm，相互间隔为1mm，斜45度角度布丝。采用此种束流探头2结构的探测器其工作区域可以在电离区或二次电子区，还可以在正比区。
其余结构与实施例1相同。
实施例5：一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极2-1为镀铝膜框或镀金钨丝丝框，其工作区域在电离区，所述的气体流入口3-2-3和流出/真空抽气口3-2-4连通气体，真空度测量口3-2-5用盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开气体循环系统，为探测器充入工作气体,包括：Ar90％和CH410％或氮气或空气或氩气,压强为5～1000mbar；约化场强在0.05-0.3V·mm-1·mbar-1；流气速度控制在4小时内(设气体流量为Q sccm(标准状况下毫升每分钟),气体密封腔底面半径为R mm,长度为L mm,流气时间为T min,则Q＝π·R2·L/T sccm),流动的气体总量等于密封腔内相应气压下所包含气体总量；
(3)同步获取束流测量单元中信号极2-3上各个信号条2-3-1得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条2-3-1上得到的剂量信息与信号条2-3-1在探测器内的位置一一对应，得到全部照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
实施例6：一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极2-1为镀金钨丝丝框，其工作区域在正比区；所述的气体流入口3-2-3和流出/真空抽气口3-2-4连通气体，真空度测量口3-2-5用盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开气体循环系统，为探测器充入工作气体Ar90％和CH410％，压强为10～500mbar；约化场强在大于0.3V·mm-1·mbar-1；流气速度控制在2小时内(设气体流量为Qsccm(标准状况下毫升每分钟),气体密封腔底面半径为R mm,长度为L mm,流气时间为Tmin,则Q＝π·R2·L/T sccm)流动的气体总量等于密封腔内相应气压下所包含气体总量；
(3)同步获取束流测量单元中信号极2-3上各个信号条2-3-1得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条2-3-1上得到的剂量信息与信号条2-3-1在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
实施例7：一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其主要特点在于步骤为：
所述的高压极2-1为镀铝膜框或镀金钨丝丝框，其工作区域在二次电子区，流出/真空抽气口3-2-4连通真空泵吸气口，真空度测量口3-2-5接真空规管，气体流入口3-2-3用盲板密封；
(1)将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
(2)打开真空泵，将探测器外部的空气抽出，并保持真空度好于10-2mbar，场强控制在：25V·mm-1；
(3)同步获取探测器单元上信号极2-3各个信号条2-3-1得到的束流剂量信号；
(4)将各个信号条2-3-1上得到的剂量信息与信号条2-3-1在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
(5)根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
最后应说明的是，以上所述仅用以说明本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于包括有气体密封腔内设有束流探头，束流探头固连于端口密封法兰组件的固定支架上；气体密封腔包括有在气盒的一侧设有入射窗，在另一侧设有出射窗；束流探头由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极、绝缘垫板和信号极顺序排列组成；端口密封法兰组件由固定支架和端口密封法兰组成；多路信号引出转接板包括有多路信号引出板和多路信号转接板；多路信号转接板的一端设有接触端插入密封法兰的密封口与多路信号引出板的信号输出端连接，另一端设有多芯连接器为束线位置灵敏探测器的信号输出端口，多路信号引出板的信号输入端与束流探头的信号极相连；
所述的束流探头高压极是有效面积为30×50-85×150mm2的导电薄膜框，导电薄膜框为带有导电极的环氧树脂镀铝板框架和导电薄膜组成，其中导电薄膜是单面或双面镀铝聚酰亚胺膜，导电薄膜的厚度为2-25μm；
或所述的束流探头高压极是有效面积为30×50-85×150 mm2的镀金钨丝丝网框，镀金钨丝丝网框为带有导电极的环氧树脂板镀金钨丝框架和镀金钨丝丝网组成，其中镀金钨丝丝网上每根镀金钨丝直径为10-50μm，相互间隔为1mm，相对框架边框斜45度角度布丝；
当所述的束流探头的高压极为导电薄膜框，其有效面积为30×50-85×150mm2，其工作区域在电离区；
当所述的束流探头的高压极为镀金钨丝丝网框，其有效面积为30×50-85×150 mm2，其工作区域在电离区或正比区或二次电子区；
所述的端口密封法兰的一侧设有气体流入口、气体流出/真空抽气口和真空度测量口，真空度测量口设有法兰与真空规管连接；在端口密封法兰上还设有高压口，高压导线穿过高压口与束流探头的高压极电连接。
2.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的束流探头的信号极由有效面积为30×50-85×150mm2、厚度为0.15-0.3mm的双层硬质PCB板上设有的多路信号条组成，每路信号条由2条分别置于硬质PCB板两面同一位置上的宽度为0.3-5mm、厚度为18-70μm的铜箔连接构成，其中每路信号条的间距为0.1-0.4mm。
3.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的束流探头中的所述的两组束流测量单元，第一组信号极上信号条与第二组信号极上信号条的方向互相垂直。
4.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的束流探头中的两组束流测量单元之间和高压极与信号极之间距离为绝缘垫板的厚度0.5-6mm；所述的绝缘垫板为电阻阻值大于1016Ω的聚四氟乙烯板。
5.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的多路信号引出板是厚度为0.15-0.5mm的柔性软板，由多路导线组成，每路导线的输入端与束流探头电极板上的信号条一一对应连接，导线的输出端与多路信号转接板的输入端相连接；所述的多路信号转接板的信号输出端设有多芯连接器为信号输出端。
6.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的端口密封法兰组件的端口密封法兰与气体密封腔的气盒法兰接触部位设有橡胶圈，其密封口与多路信号引出转接板的多路信号转接板之间通过真空胶密封。
7.如权利要求1所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其特征在于所述的入射窗和出射窗的材料为不锈钢簿板，其厚度为50-200μm，固连在气盒上。
8.一种如权利要求1至7任一一项所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其特征在于步骤为：
所述的束流探头的高压极为导电薄膜框，其有效面积为30×50-85×150mm2，其工作区域在电离区，所述的气体流入口和气体流出/真空抽气口连通气体，真空度测量口用盲板密封；
（1）将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
（2）打开气体循环系统，为探测器充入工作气体,包括：Ar 90%和 CH4 10%或氮气或空气或氩气；
（3）同步获取束流测量单元中信号极上各个信号条得到的束流剂量信号；
（4）将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到全部照射束流横向上的剂量分布；
（5）根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
9.一种如权利要求1至7任一一项所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其特征在于步骤为：
所述的束流探头的高压极为镀金钨丝丝网框，其有效面积为30×50-85×150 mm2，其工作区域在正比区；所述的气体流入口和气体流出/真空抽气口连通气体，真空度测量口用挡盲板密封；
（1）将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
（2）打开气体循环系统，为探测器充入工作气体Ar 90%和 CH4 10%，压强为10~500mbar；约化场强在大于0.3V•mm-1•mbar-1；流气速度控制在2小时内流动的气体总量等于密封腔内相应气压下所包含气体总量；
（3）同步获取束流测量单元中信号极上各个信号条得到的束流剂量信号；
（4）将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
（5）根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
10.如权利要求9所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其特征在于所述的工作气体为氮气或空气或氩气。
11.一种如权利要求1至7任一一项所述的用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器的使用方法，其特征在于步骤为：
所述的束流探头的高压极为镀金钨丝丝网框，其有效面积为30×50-85×150 mm2,其工作区域在二次电子区，所述的气体流出/真空抽气口连通真空泵吸气口，真空度测量口接真空规管，气体流入口用盲板密封；
（1）将探测器推入束流管道内，束流探头垂直放置于束流照射方向；
（2）打开真空泵，将探测器外部的空气抽出，并保持真空度好于10-2mbar，场强控制在：25V•mm-1；
（3）同步获取探测器单元上信号极各个信号条得到的束流剂量信号；
（4）将各个信号条上得到的剂量信息与信号条在探测器内的位置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；
（5）根据得到的X和Ｙ方向上的照射束流剂量分布，计算出束流在相应点上的位置及半高宽。
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