CN112684489B - 重离子束流实时监测装置及辐照试验系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种重离子束流实时监测装置及辐照试验系统，该装置包括探测结构和光阑结构，探测结构包括多个探测器，用于实时监测重离子束流；光阑结构沿重离子束流的入射路径设置于探测结构之前；其中，光阑结构包括一光阑件，光阑件包括多个探测光阑组，贯穿设置于光阑件，其中每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑，且一个探测光阑组对应于多个探测器中的一个探测器；光阑件以光阑件的中心线为转轴旋转，用以切换一个探测光阑组中不同孔径的一个探测光阑与一个探测器相对应。利用本公开的装置，能够实现在样品辐照过程中对重离子束流的注量率和均匀性进行实时的大范围监测，监测的准确率高，且无需在辐照过程中频繁拆装以更换光阑，极大地提高了试验效率。

Description

重离子束流实时监测装置及辐照试验系统

技术领域

本公开涉及重离子探测技术领域，具体涉及一种重离子束流实时监测装置及辐照试验系统。

背景技术

现有技术中，针对重离子的单粒子效应辐照实验大都采用在探测器前端放置限束光阑的方式进行束流监测。现有技术中的辐照装置的束流诊断系统，主要采取的是在束流线的外侧安装带有限束光阑的闪烁体探测器来实时监测注量率的大小和均匀性。例如，直接在束流线上安装塑料薄膜闪烁体探测器，该薄膜探测器厚度很小，可以利用束流穿透薄膜时会损失一小部分能量来实现束流的实时监测。然而，采用现有技术中的限束光阑均为固定孔径，探测器测量的注量率范围较窄；此外，若要采用穿透式薄膜探测器，则会改变入射到待辐照样品上的束流能量和分布，影响束流监测效果；而且，由于重离子束流辐照试验系统主体结构基本都需要安置在真空靶室之中，因此，必须破坏真空后才能更换探测器前端的限束光阑，耗时较长，严重降低了试验效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中因光阑孔径固定导致的注量率探测范围较窄，同时采用穿透式薄膜探测器会影响束流监测效果，且更换光阑不便，监测效率较低的技术问题，本公开提供了一种重离子束流实时监测装置及辐照试验系统。

(二)技术方案

本公开的一个方面提供了一种重离子束流实时监测装置，其中，包括探测结构和光阑结构，探测结构包括多个探测器，用于实时监测重离子束流；光阑结构沿重离子束流的入射路径设置于探测结构之前，用于使得透过光阑结构入射至探测结构的重离子束流具有准直特性；其中，光阑结构包括一光阑件，光阑件包括多个探测光阑组，贯穿设置于光阑件，其中每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑，且一个探测光阑组对应于多个探测器中的一个探测器；其中，光阑件以光阑件的中心线为转轴旋转，用以切换一个探测光阑组中不同孔径的一个探测光阑与一个探测器相对应。

根据本公开的实施例，在垂直于入射路径方向上，每个探测器的直径大于多个探测光阑的每个探测光阑的直径。

根据本公开的实施例，多个探测光阑组均匀分布于光阑件的外周区域。

根据本公开的实施例，多个探测光阑依据孔径大小沿光阑件的旋转方向顺序均匀分布。

根据本公开的实施例，光阑件还包括辐照光阑，辐照光阑贯穿光阑件的中心，用于使得通过辐照光阑的重离子束流具有准直特性。

根据本公开的实施例，辐照光阑的中心轴线、光阑件的中心线以及入射路径相互重合。

根据本公开的实施例，光阑件为板状环形结构，外周区域为板状环形结构的迎向重离子束流的环形面。

根据本公开的实施例，光阑件包括外环部和内环部，外环部用于形成外周区域，所述多个探测光阑组贯穿设置于所述外周区域；内环部与外环部固定连接，用于以光阑件的中心线为转轴，带动外环部一起旋转。

根据本公开的实施例，在垂直于入射路径的方向上，外环部的直径大于内环部的直径。

根据本公开的实施例，光阑结构还包括支架，支架为板状架体结构，为光阑件和探测结构提供设置位并提供支撑作用。

根据本公开的实施例，支架包括设置口，设置口设置于支架上方，设置口的中心线与光阑件的中心线重合。

根据本公开的实施例，多个探测器沿设置口的内壁均匀分布。

根据本公开的实施例，支架包括环形轨，环形轨与内环部滑动配合设置，并沿设置口边缘设置于支架朝向重离子束流的表面上，用于实现光阑件相对支架进行旋转。

根据本公开的实施例，光阑结构还包括转动部，转动部穿设支架主体，其中，转动部包括电机和传动轮，电机设置于支架上背向重离子束流的表面上；传动轮设置于支架上朝向重离子束流的表面上，固定于穿设出支架主体的电机的转轴上，用于在电机旋转时，带动传动轮旋转。

根据本公开的实施例，转动部还包括传送带，传送带一端套设传动轮，另一端套设光阑件的内环部，用于在传动轮旋转时，带动光阑件旋转。

根据本公开的实施例，支架还包括底座，底座为板状结构，垂直于支架主体设置于支架主体下方，用于为光阑结构提供支撑。

根据本公开的实施例，支架还包括多个支筋，多个支筋的每个支筋设置于支架主体上，同时与底座固定，从而为支架提供支撑。

本发明的另一方面提供了一种重离子束流辐照试验系统，其中包括上的装置和样品台；样品台沿重离子束流的入射路径设置于装置的探测结构之后，用于设置样品，使得样品接收通过装置的光阑结构的辐照光阑的重离子束流的辐照。

根据本公开的实施例，重离子束流辐照试验系统还包括准直结构，准直结构为设置于样品台和重离子束流实时监测装置之间的板状结构，具有一准直光阑，用于使得样品接收通过所述装置的光阑结构的辐照光阑的重离子束流的辐照。

(三)有益效果

本公开提供了一种重离子束流实时监测装置及辐照试验系统，其中，该重离子束流实时监测装置包括探测结构和光阑结构，探测结构包括多个探测器，用于实时监测重离子束流；光阑结构沿重离子束流的入射路径设置于探测结构之前，用于使得透过光阑结构入射至探测结构的重离子束流具有准直特性；其中，光阑结构包括一光阑件，光阑件包括多个探测光阑组，贯穿设置于光阑件，其中每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑，且一个探测光阑组对应于多个探测器中的一个探测器；其中，光阑件以光阑件的中心线为转轴旋转，用以切换一个探测光阑组中不同孔径的一个探测光阑与一个探测器相对应。通过上述装置，能够实现在样品辐照过程中对重离子束流的注量率和均匀性进行实时的大范围监测，监测的准确率高，且无需在辐照过程中频繁拆装以更换光阑，极大地提高了试验效率。

附图说明

图1示意性示出了本公开实施例的重离子束流实时监测装置的正表面的立体图；

图2示意性示出了本公开实施例的重离子束流实时监测装置的背表面的立体图；

图3示意性示出了本公开实施例的重离子束流实时监测装置的正表面的平面图；

图4示意性示出了本公开实施例中对应图3所示区域Q的重离子束流实时监测装置的正表面的局部平面图；

图5示意性示出了本公开实施例的重离子束流实时监测装置的背表面的平面图；

图6示意性示出了本公开实施例的重离子束流实时监测装置的一侧视图；

图7示意性示出了本公开实施例中对应图5所示区域W的重离子束流实时监测装置的局部侧视图(未示出传送带233)；

图8示意性示出了本公开实施例的重离子束流辐照试验系统置架构组成图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把他们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件顶来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

在高能重离子入射半导体器件时，会诱发单粒子效应从而导致器件出现逻辑翻转、功能故障、甚至烧毁等现象，严重威胁卫星等航天飞行器在轨运行安全和任务达成。利用地面加速器开展辐照试验是评估电子器件抗重离子辐射能力的最重要手段。由于不同器件辐射敏感性不同，利用加速器重离子束流开展单粒子效应研究，需要选用不同的注量率进行辐照试验。因此，重离子束流辐照试验系统也必须具备能够在注量率大范围变化时进行准确监测的能力。

重离子注量率监测探测器前端一般会放置一定孔径的束流限束光阑，一方面，该光阑可以作为准直器，使离子入射到探测器的有效探测晶体上；另一方面，离子探测器对注量率的响应是有一定范围的，选择合适孔径的限束光阑，可以使得探测器工作在注量率响应最佳的范围内，避免计数堆积等，以有效提高注量率测量的准确性。例如，对于注量率较高的重离子束流，可采用较小孔径的限束光阑，对于注量率较低的重离子束流，可采用较大孔径的限束光阑。

然而，采用现有技术中的限束光阑均为固定孔径，探测器测量的注量率范围较窄；此外，若要采用穿透式薄膜探测器，则会改变入射到待辐照样品上的束流能量和分布，影响束流监测效果；而且，由于重离子束流辐照试验系统基本都需要安置在真空靶室之中，因此，必须破坏真空后才能更换探测器前端的限束光阑，耗时较长，严重降低了试验效率。

为解决现有技术中因光阑孔径固定导致的注量率探测范围较窄，同时采用穿透式薄膜探测器会影响束流监测效果，且更换光阑不便，监测效率较低的技术问题，本公开提供了一种重离子束流实时监测装置及辐照试验系统。

如图1-图7所示，本公开的一个方面提供了一种重离子束流实时监测装置，其中，该装置包括探测结构100和光阑结构200，探测结构100包括多个探测器110，用于实时监测重离子束流；光阑结构200沿重离子束流的入射路径E设置于探测结构100之前，用于使得透过光阑结构200入射至探测结构100的重离子束流具有准直特性；其中，光阑结构200包括一光阑件210，光阑件210包括多个探测光阑组(如图4所示210A-210D)，贯穿设置于光阑件210，其中每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑(如图4所示201a-201e)，且一个探测光阑组对应于多个探测器中的一个探测器；其中，光阑件210以光阑件210的中心线s1为转轴旋转，用以切换一个探测光阑组中不同孔径的一个探测光阑与一个探测器相对应。

具体地，探测结构100包括多个探测器110，用于实时监测重离子束流的注量率和均匀性；光阑结构200沿重离子束流的入射路径E设置于探测结构100之前，其中，光阑结构200包括光阑件210，光阑件210用于使得重离子束流具有准直特性。其中，光阑件210包括多个探测光阑组(如图4所示210A-210D)，多个探测光阑组贯穿光阑件210的外周区域；其中，在光阑件210以光阑件210的中心线s1为转轴旋转时，多个探测光阑组的每个探测光阑组与多个探测器110的每个探测器110一一对应，每个探测器110用于实时监测通过每个探测光阑组的重离子束流的注量率和均匀性。

重离子束流并非是简单的线性束，是具有一定横截面粒子束，并具有一定的传输方向。该重离子束流自加速器等粒子加速设备产生，并向本公开实施例的重离子束流实时监测装置进行辐照，相对于该装置的束流入射路径为图1-图8中的箭头E，其可以表明该束流具有能量E。

在本公开的实施例中，探测器110可以是具有重离子束流注量率和均匀性检测功能的传感器件。重离子束流沿入射路径E先入射至光阑结构200，然后经过光阑结构200入射至探测结构100，其中探测结构100用于实时监测该重离子束流的注量率和均匀性。通过光阑结构200的大部分的具有准直特性的重离子束流还可以用于直接辐照待测样品，因此，可以实现在辐照样品的同时，对重离子束流进行注量率和均匀性的实时监测。因此，在本公开实施例中，该装置的被重离子束流直接入射辐照的迎束面为正表面，而该迎束面对应的出束面作为背表面。此外，需要说明的是，光阑件210的外周区域为正表面上沿边缘的环形区域。

探测光阑组(如图4所示210A-210D)由多个探测光阑构成，光阑件210可以以光阑件210的中心线s1为转轴进行旋转，使得每个探测光阑组与每个探测器110一一对应。

因此，在但更多个探测光阑的孔径大小不一时，通过上述装置，可以实现在样品辐照过程中对重离子束流的注量率和均匀性进行实时的大范围探测，探测更加精准，且无需在辐照过程中频繁拆装以更换光阑，极大地提高了试验效率。

如图3-图5所示，根据本公开的实施例，多个探测光阑组均匀分布于光阑件210的外周区域。

如图4所示，多个探测光阑组可以为探测光阑组210A-210D，沿外周区域的环形均匀分布，以使得光阑结构200的光阑件210在以中心线s1旋转时，旋转固定的某单位角度时，每个探测光阑组与每个探测器110实现一一对应。

如图3-图5所示，根据本公开的实施例，每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑(如图4所示201a-201e)，多个探测光阑中的一个探测光阑与每个探测器110对应，使得每个探测器110用于实时监测通过一个探测光阑的重离子束流的注量率和均匀性；其中，在垂直于入射路径E方向上，每个探测器110的直径大于多个探测光阑的每个探测光阑的直径。

探测光阑实际上为光阑件210上开设的贯穿孔，具有一定直径和深度，能够使得经过探测光阑进入与之对应的探测器110的束流具有准直效果，进而提高束流的探测准确性。

其中，需要说明的是，在垂直于入射路径E方向上，每个探测器110的直径大于多个探测光阑的每个探测光阑的直径，以防止经过探测光阑的准直束流会发生泄漏。因此，对于没有被探测器对应的探测光阑，其可以被在该探测光阑的孔径入射处或出射处被封闭。

如图3-图5所示根据本公开的实施例，多个探测光阑(如图4所示201a-201e)依据孔径大小沿光阑件210的旋转方向顺序均匀分布。

其中，如图4所示，光阑件210的外周区域上上下左右均匀设置有4个探测光阑组，即210A-201D，因此，探测结构100对应具有4个与之分别对应的探测器。每个探测光阑组包括5个探测光阑，即如探测光阑组210A中所包括的探测光阑201a-201e，其中，当图4所示逆时针方向为光阑件210的旋转方向时，可以依据探测光阑孔径从大到小，依次沿旋转方向均匀设置201a-201e。因此，整个光阑件210上共具有20个孔径大小不一的探测光阑。其中，如图4所示，所有24个探测光阑的孔径中心在光阑件210上均匀分布在同一个圆上，即相邻两个探测光阑中心之间的夹角为15°。换言之，当光阑件210每旋转15°时，对应切换一个新孔径的探测光阑与相应探测器110对应。

可见，采用多孔旋转光阑件210，拓宽了探测结构100可监测的重离子辐照注量率范围，可以根据重离子注量率的需要以及探测器110的响应区间选择合适的光阑。在束流中心的上下左右四个方向放置四个相同的探测器，探测器前光阑孔径也相同，可以有效监督束流的均匀性。此外，采用多孔旋转光阑件210，实现了在不破化系统真空的情况下快速变换探测光阑，有效提高了辐照试验的效率，满足开展不同单粒子效应敏感度器件抗辐照性能试验评估的需要。

如图1-图4所示，根据本公开的实施例，光阑件210还包括辐照光阑202，辐照光阑202贯穿光阑件210的中心，用于使得通过辐照光阑202的重离子束流具有准直特性。

辐照光阑202为光阑件210中心的贯穿孔，其直径尺寸往往大于探测光阑组每个探测光阑的直径尺寸。换言之，光阑件210为中间具有贯穿开孔的环状结构，该环状结构直接形成辐照光阑202。辐照光阑202与探测光阑类似，都具有垂直于入射路径E方向上的一定直径尺寸，且在入射路径E方向上具有一定深度，该深度可以使得通过辐照光阑202的束流具有良好的准直特性。其中，该深度为光阑件210的在入射路径E方向上的厚度所决定，该厚度至少可以保证重离子束流不会在未经辐照光阑202或探测光阑的情况下，直接透穿光阑件210本体。

根据本公开的实施例，辐照光阑的中心轴线、光阑件的中心线以及入射路径相互重合。光阑件的中心线s1即辐照光阑202的中心轴线，其与入射路径E共轴重合，从而能够确保重离子束流可以垂直入射至光阑结构200，以保证束流实时监测的准确性，同时防止束流以非垂直角度入射至待测样品上，造成辐照试验的检测精度太差。

如图1-图7所示，根据本公开的实施例，光阑件210为板状环形结构，外周区域为板状环形结构的迎向重离子束流的环形面。光阑件210为一金属环，具体地，可以一金属圆环结构。在外周区域(即金属圆环的环形面)上开设多个探测光阑，以构成上述的多个探测光阑组，形成多孔光阑件210。其中，光阑件210的中心贯穿孔即为环形结构的内环孔构成上述的辐照光阑，该辐照光阑使得通过的束流具有准直特性，并使得该具有准直特性的束流辐照设置于探测结构100后的待测样品。

如图1-图7所示，根据本公开的实施例，光阑件210包括外环部211和内环部212，外环部211用于形成外周区域，多个探测光阑组贯穿设置于外周区域；内环部212与外环部211固定连接，用于以光阑件210的中心线s1为转轴，带动外环部211一起旋转。

外环部211上可以沿辐照光阑202的内边缘，向背表面朝向探测结构100凸出一环状结构，该内环部212与内环部212可以直接套设在该环状结构上，同时借助光阑件210上设置的固定件213(如螺钉)实现固定。其中，固定件213可以设置在相邻两个探测光阑组之间的外周区域上。因此，当内环部212以中心线s1为转轴进行旋转时，该外环部211也会同时一起进行旋转，进而实现了光阑件210的旋转。

如图1-图7所示，根据本公开的实施例，光阑结构200还包括支架220，支架220为板状架体结构，为光阑件210和探测结构100提供设置位并提供支撑作用。具体地，其中支架220的主体为与入射路径E相互垂直的板状结构。探测结构100的多个探测器110对应于支架220上相应的多个探测光阑组进行一一对应的设置。因此，支架220上可以具有对应探测器110的设置位。

如图1、图2、图5所示，根据本公开的实施例，支架220包括设置口203，设置口203设置于支架220上方，设置口203的中心线与光阑件210的中心线s1重合。

设置口203为支架220对应辐照光阑202设置的开孔，该开孔在垂直于入射路径E方向上的直径大于辐照光阑202的直径，从而可以在光阑件210与支架220结合为一体后，使得重离子束流在通过探测光阑组的各个探测光阑时，通过设置口203向对应的探测器110入射。其中，该设置口203也可以为圆形开孔。

如图1、图2、图5所示，根据本公开的实施例，多个探测器110沿设置口203的内壁均匀分布。

具体地，如图5所示，当探测光阑组为上述的4个时，对应地在设置口203的内壁面上对应设置相应的设置位，以均匀设置4个上下左右分布的探测器110。基于此，可以实现4个探测器，在上下左右4个方位及同时进行重离子束流注量率和均匀性的实时测量，通过比较4各方位的探测器110的测量数值之间的差异，实现束流分布均匀性的实时监测，具有更高的数据精确度。具体地，该探测器110可以采用耐辐照的塑料闪烁体探测器或法拉第筒。

如图1-图7所示，根据本公开的实施例，支架220包括环形轨，环形轨与内环部212滑动配合设置，并沿设置口203边缘设置于支架220朝向重离子束流的正表面上，用于实现光阑件210相对支架220进行旋转。

光阑件210与支架220之间的连接需要为滑动连接方式，具体地，需要光阑件210以中心线s1为转轴，实现相对支架220的迎向束流的正表面的旋转，也即为旋转滑动配合。具体地，内环部212可以具有一圆形闭合的外凸结构，或者具有多个沿圆形均匀分布的外凸结构，该外凸结构可以实现与环形轨的滑动限位配合，使得内环部212的外凸结构在环形轨上进行旋转滑动时，能够被环形轨所限定而不会发生环形轨与外凸结构的脱离。进而，借助于该内环部212与支架220的环形轨，可以实现实现光阑件210相对支架220进行旋转。

如图1-图6所示，根据本公开的实施例，光阑结构200还包括转动部，转动部穿设支架220主体，其中，转动部包括电机231和传动轮232，电机231设置于支架220上背向重离子束流的表面上；传动轮232设置于支架220上朝向重离子束流的表面上，固定于穿设出支架220主体的电机231的转轴上，用于在电机231旋转时，带动传动轮232旋转。

电机231主体设置于支架220的背表面上，并且电机231的转轴穿设支架220主体，与设置于支架220的正表面上的传动轮232固定连接，从而，在电机231转动时，实现传动轮232的同步旋转。

如图1-图6所示，根据本公开的实施例，转动部还包括传送带233，传送带233一端套设传动轮233，另一端套设光阑件210的内环部212，用于在传动轮232旋转时，带动光阑件210旋转。

其中，如图7所示，根据本公开的实施例，在垂直于入射路径E的方向上，外环部211的直径r1大于内环部212的直径r2。因此，外环部211可以在防止传送带233发生于光阑件210的脱离情况的同时，进一步保证重离子束流不会直接照射传送带233，以保证传送带233的使用寿命。

根据本公开的实施例，支架220还包括底座221，底座221为板状结构，垂直于支架主体设置于支架主体下方，用于为光阑结构200提供支撑。

根据本公开的实施例，支架220还包括多个支筋222，多个支筋222的每个支筋222设置于支架主体上，同时与底座221固定，从而为支架220提供支撑。支筋222为直角三角形的板状体，支筋222的一直角边固定于支架主体上，同时另一直角边设置于底座221的上表面上，以保证支架主体与底座221之间的垂直设置关系，加强支架220的支撑作用。

此外，需要说明的是，底座221可以直接设置于旋转平台上，该旋转平台可以提供用于安装探测结构100和光阑结构200的旋转平面，探测结构100沿入射路径E固定在旋转平台的后端，光阑结构200安装在旋转平台前端。其中，旋转平台带动光阑接哦古200旋转，可以使得具有不同孔径的探测光阑的多个探测光阑组与探测结构100的多个探测器一一对应配合，实现不同束斑大小的束流入射探测器，适应不同的辐照注量率范围。同时，采用远程控制进行光阑件的旋转，实现真空中快速更换不同孔径的探测光阑，并保持用于辐照样品的辐照光阑不会发生改变。

其中，在实际的束流辐照过程中，当采用上述的多孔旋转光阑件210的4个探测光阑组(如图4所示210A-210D)，针对每个探测光阑组均包含Φ5、Φ3、Φ1、Φ0.5和Φ0.1孔径的5个探测光阑201a-201e时，基于HI-13串列加速器上的所得到测试结果表明，本公开实施例的重离子束流实时监测装置可以实现重离子束流注量率的监测范围达到1x10⁰～1x10⁶ions·Gm^-2·s^-1，极大地提升了重离子单粒子效应试验注量率监测范围。

基于图1至图7所示的重离子束流实时监测装置，本公开的另一方面提供了一种重离子束流辐照试验系统，如图8所示，该系统包括上述的重离子束流实时监测装置和样品台300；样品台300沿重离子束流的入射路径E设置于装置的探测结构100之后，用于设置样品，使得样品接收通过装置的光阑结构200的辐照光阑202的重离子束流的辐照。其中，样品台300上可以设置待辐照样品310，该样品与入射路径垂直，并对应于辐照光阑202的中心线设置。因此，借助于本公开实施例的实时监测系统可以实现在实时监测束流的注量率的情况下，实现对待辐照样品的辐照试验，且无需频繁拆装以更换处于真空环境的光阑结构200的探测光阑，极大地提高了试验效率。

进一步地，该系统还可以包括一电子设备400，与光阑结构200和样品台300以及探测结构100分别实现控制连接，该电子设备400可以用于控制光阑结构200、样品台300以及探测结构100的相应位置，以实现光阑结构200和样品台300与束流入射路径垂直，同时保证探测结构100的探测器与光阑结构200的探测光阑的对应，而且电子设备400还用于控制光阑件210相对于光阑结构支架220的旋转，以相应调整对应孔径的探测光阑与探测器对应。最后，电子设备400还用于接收样品台300和光阑结构200以及探测结构100的反馈数据，例如样品表面的束流辐照强度、光阑件的旋转角度以及探测器的注量率反馈，进而对反馈数据进行处理、存储以及显示，以增强本公开实施例的系统的自动化、智能化，提高试验效率，节约人力成本。

需要说明的是，如图8所示，根据本公开的实施例，重离子束流辐照试验系统还包括准直结构500，准直结构500为设置于样品台300和重离子束流实时监测装置之间的板状结构，准直结构500具有一准直光阑501，准直结构500用于使得样品310接收通过所述装置的光阑结构200的辐照光阑202的重离子束流的辐照，同时准直结构500的板状结构具有可阻挡所述重离子束流穿透的厚度，用于防止未经过上述辐照光阑202的其他束流照射至样品310上，从而避免对实验数据的精准性产生影响。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种重离子束流实时监测装置，其特征在于，包括：

探测结构，包括多个探测器，用于实时监测所述重离子束流；

光阑结构，沿所述重离子束流的入射路径设置于所述探测结构之前，用于使得透过所述光阑结构入射至所述探测结构的重离子束流具有准直特性；

其中，所述光阑结构包括一光阑件，所述光阑件包括：

多个探测光阑组，贯穿设置于所述光阑件，其中每个探测光阑组包括多个孔径不一的探测光阑，且一个探测光阑组对应于所述多个探测器中的一个探测器；

其中，所述光阑件以所述光阑件的中心线为转轴旋转，用以切换所述一个探测光阑组中不同孔径的一个探测光阑与所述一个探测器相对应。

2.根据权利要求1所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，

在垂直于所述入射路径方向上，所述每个探测器的直径大于所述多个探测光阑组的每个探测光阑的直径。

3.根据权利要求2所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述多个探测光阑组均匀分布于所述光阑件的外周区域。

4.根据权利要求2所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述多个探测光阑依据孔径大小沿所述光阑件的旋转方向顺序均匀分布。

5.根据权利要求1所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述光阑件还包括：

辐照光阑，贯穿所述光阑件的中心，用于使得通过所述辐照光阑的重离子束流具有准直特性。

6.根据权利要求5所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述辐照光阑的中心轴线、所述光阑件的中心线以及所述入射路径相互重合。

7.根据权利要求3所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述光阑件为板状环形结构，所述外周区域为所述板状环形结构的迎向所述重离子束流的环形面。

8.根据权利要求7所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述光阑件还包括：

外环部，用于形成所述外周区域，所述多个探测光阑组贯穿设置于所述外周区域；

内环部，与所述外环部固定连接，用于以所述光阑件的中心线为转轴，带动所述外环部一起旋转。

9.根据权利要求8所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，在垂直于所述入射路径的方向上，所述外环部的直径大于所述内环部的直径。

10.根据权利要求8所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述光阑结构还包括：

支架，为板状架体结构，为所述光阑件和探测结构提供设置位并提供支撑作用。

11.根据权利要求10所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述支架包括：

设置口，设置于所述支架上方，所述设置口的中心线与所述光阑件的中心线重合。

12.根据权利要求11所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述多个探测器沿所述设置口的内壁均匀分布。

13.根据权利要求11所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述支架包括：

环形轨，与所述内环部滑动配合设置，并沿所述设置口边缘设置于所述支架朝向所述重离子束流的表面上，用于实现光阑件相对所述支架进行旋转。

14.根据权利要求10所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述光阑结构还包括：

转动部，穿设支架主体，其中，所述转动部包括：

电机，设置于所述支架上背向所述重离子束流的表面上；

传动轮，设置于所述支架上朝向所述重离子束流的表面上，固定于穿设出所述支架主体的所述电机的转轴上，用于在电机旋转时，带动所述传动轮旋转。

15.根据权利要求14所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述转动部还包括：

传送带，所述传送带一端套设所述传动轮，另一端套设所述光阑件的内环部，用于在所述传动轮旋转时，带动所述光阑件旋转。

16.根据权利要求10所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述支架还包括：

底座，为板状结构，垂直于支架主体设置于所述支架主体下方，用于为所述光阑结构提供支撑。

17.根据权利要求16所述的重离子束流实时监测装置，其特征在于，所述支架还包括：

多个支筋，所述多个支筋的每个支筋设置于所述支架主体上，同时与所述底座固定，从而为所述支架提供支撑。

18.一种重离子束流辐照试验系统，其特征在于，包括：

权利要求1-17中任一项所述的重离子束流实时监测装置；

样品台，沿所述重离子束流的入射路径设置于所述探测结构之后，用于设置样品，使得样品接收通过所述装置的光阑结构的辐照光阑的重离子束流的辐照。

19.根据权利要求18所述的重离子束流辐照试验系统，其特征在于，还包括：

准直结构，为设置于所述样品台和所述重离子束流实时监测装置之间的板状结构，具有一准直光阑，用于使得样品接收通过所述装置的光阑结构的辐照光阑的重离子束流的辐照。

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