CN112786231B - 光阑结构及质子束流辐照装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光阑结构及质子束流辐照装置。其中，光阑结构包括通束件和支撑件，通束件具有通束光阑，用于使得入射的质子束流具有准直特性；支撑件在垂直于质子束流的入射路径的方向上，与通束件相互交错设置；其中：通束光阑的中心线与质子束流的束斑中心线重合；以及通束件与支撑件之间具有可拆装关系。因此，通过本公开的光阑结构，可以实现在光阑结构上对不同孔径的通束件的快速拆装切换，使得光阑的切换更为快捷，极大地缩短了光阑切换的时间，减少了实验人员的辐射暴露时间，降低辐射影响，同时也提高了实验效率。

Description

光阑结构及质子束流辐照装置

技术领域

本公开涉及原子能技术领域，尤其涉及一种光阑结构及质子束流辐照装置。

背景技术

在中能质子器件辐射损伤效应研究中，为了将辐照束斑限定在器件灵敏区，需要建立用于束流准直的准直光阑。现有技术中准直光阑的光阑尺寸通常为某一种或两种固定尺寸，无法满足根据不同尺寸的器件灵敏区，快捷变换质子束流束斑的大小的需求；而且，现有光阑结构所采用的材质多以铝和铜等金属材料为多，存在材料活化的风险，在实验人员进入该光阑设置环境时，就会带来一定的辐射安全问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中无法快捷变换准直光阑，使得实验人员进入光阑设置环境时会受到辐射影响的技术问题，本公开提供了一种光阑结构及质子束流辐照装置。

(二)技术方案

本公开的一个方面提供了一种光阑结构，其中包括通束件和支撑件，通束件具有通束光阑，用于使得入射的质子束流具有准直特性；支撑件在垂直于质子束流的入射路径的方向上，与通束件相互交错设置，避免自支撑件与通束件的结合处漏束；其中：通束光阑的中心线与质子束流的束斑中心线重合；以及通束件与支撑件之间具有可拆装关系。

根据本公开的实施例，通束件包括第一光阑件和第二光阑件，第二光阑件在垂直于质子束流的入射路径的方向上，与第一光阑件相互交错设置，以形成通束光阑。

根据本公开的实施例，第一光阑件包括多个第一凸棱，多个第一凸棱设置于第一光阑件背向通束光阑的表面上，用于与支撑件相互交错设置。

根据本公开的实施例，第一光阑件还包括多个凸块，多个凸块凸设于朝向第二光阑件的第一光阑件的凸面上，用于与第二光阑件相互交错设置。

根据本公开的实施例，第一光阑件还包括第一凹槽，第一凹槽凹设于第一光阑件上，与第二光阑件相互匹配形成通束光阑。

根据本公开的实施例，第一光阑件还包括至少一个第一光阑片和至少一个第二光阑片，至少一个第一光阑片用于形成第一凸棱；至少一个第二光阑片用于形成第一光阑件的表面；其中，在入射路径方向上，至少一个第二光阑片与至少一个第一光阑片之间彼此相互交错叠层设置。

根据本公开的实施例，第二光阑件包括多个第二凸棱，多个第二凸棱设置于第二光阑件背向通束光阑的表面上，用于与支撑件相互交错设置。

根据本公开的实施例，第二光阑件还包括多个凹口，多个凹口凹设于朝向第一光阑件的第二光阑件的凸面上，用于与第一光阑件相互交错设置。

根据本公开的实施例，第二光阑件还包括第二凹槽，第二凹槽凹设于第二光阑件上，与第一光阑件相互匹配形成通束光阑。

根据本公开的实施例，第二光阑件还包括至少一个第三光阑片和至少一个第四光阑片，至少一个第三光阑片用于形成第二凸棱；至少一个第四光阑片用于形成第二光阑件的表面；其中，在入射路径方向上，至少一个第三光阑片与至少一个第四光阑片之间彼此相互交错叠层设置。

根据本公开的实施例，通束件还包括固定件，固定件朝向支撑件的中心，与支撑件交错设置，以将通束件限定于支撑件上。

根据本公开的实施例，固定件包括多个侧棱和多个第三凸棱，多个侧棱凸设于固定件的两侧面上，与支撑件的相互交错设置；多个第三凸棱凸设于朝向支撑件中心的固定件的表面上，与通束件相互交错设置。

根据本公开的实施例，固定件、第一光阑件和第二光阑件为一体成型设置；或者第一光阑件和第二光阑件为一体成型设置。

根据本公开的实施例，支撑件包括开口，开口自支撑件的一侧面向支撑件的中心位置内凹设置，用于实现通束件与支撑件之间的可拆装关系。

根据本公开的实施例，支撑件还包括多个滑槽，多个滑槽在与入射路径相垂直的方向上，多个滑槽之间彼此平行凹设于开口的内表面上，用于与通束件相互交错设置。

根据本公开的实施例，光阑结构还包括支撑架，支撑架与支撑件相互固设，用于支撑光阑结构，使得质子束流的束斑中心线与通束光阑的中心线相重合。

根据本公开的实施例，通束件材质为有机玻璃。

本公开的另一方面提供了一种质子束流辐照装置，其中包括样品架和上述的光阑结构，样品架设置待辐照样品；光阑结构沿质子束流的入射路径，设置于样品架之前，用于使得辐照至待辐照样品的质子束流具有准直特性。

(三)有益效果

本公开提供了一种光阑结构及质子束流辐照装置。其中，光阑结构包括通束件和支撑件，通束件具有通束光阑，用于使得入射的质子束流具有准直特性；支撑件在垂直于质子束流的入射路径的方向上，与通束件相互交错设置，避免自支撑件与通束件的结合处漏束；其中：通束光阑的中心线与质子束流的束斑中心线重合；以及通束件与支撑件之间具有可拆装关系。因此，通过本公开的光阑结构，可以实现在光阑结构上对不同孔径的通束件的快速拆装切换，使得光阑的切换更为快捷，极大地缩短了光阑切换的时间，减少了实验人员的辐射暴露时间，降低辐射影响，同时也提高了实验效率。

附图说明

图1示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的立体结构组成图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的平面结构组成图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的立体结构爆炸图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的第一光阑件的立体结构图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的第二光阑件的立体结构图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的固定件的立体结构图；

图7A示意性示出了根据本公开另一实施例的光阑结构的平面结构图；

图7B示意性示出了根据本公开另一实施例的光阑结构的平面结构图；

图8示意性示出了根据本公开实施例的光阑结构的支撑件的立体结构图；

图9示意性示出了根据本公开实施例的质子束流辐照装置的组成图。

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项来具体体现。

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。

为了满足多个用户、不同需求的批量样品的辐照需求，需要确保能够在短时间内完成束流束斑辐照面积大小等束流条件的变换，以及待辐照样品的更换，以提高实验效率。现有技术中所采用的准直用光阑结构为一体化结构，中间具有一用于准直作用的固定孔径光阑，通过该光阑所形成的束流辐照面积为固定尺寸。因此，若样品辐照的需求不同，则需要加工不同光阑孔径尺寸的光阑结构，极大增加了光阑制作成本。由于光阑结构的整体拆装步骤较为繁琐，使得在实验过程中为适应不同光阑孔径的需求对光阑结构进行拆换时，所需要的时间较长。这就导致新换的光阑结构需要与束流中心位置重新进行校正，同时增加了实验人员的光阑结构拆装的准备时间，造成实验人员在辐射环境中所停留的时间过长。其中，现有技术中的光缆结构一般采用金属材质制备，易于活化产生缓发γ射线，造成实验环境辐射本底较高。

为解决现有技术中无法快捷变换准直光阑，使得实验人员进入光阑设置环境时会受到辐射影响的技术问题，本公开提供了一种光阑结构及质子束流辐照装置。

如图1-图8所示，本公开的一个方面提供了一种光阑结构，其中包括通束件100和支撑件200，通束件100具有通束光阑101，用于使得入射的质子束流具有准直特性；支撑件200在垂直于质子束流的入射路径E的方向上，与通束件100相互交错设置，避免自支撑件200与通束件100的结合处漏束；其中：通束光阑101的中心线s1与质子束流的束斑中心线重合；以及通束件100与支撑件200之间具有可拆装关系。

通束光阑101为贯穿通束件100的贯穿孔，自通束件100的迎束面贯穿至通束件100的背束面。其中，质子束流的入射路径E可以用于描述质子束流相对通束光阑101的入射方向，也用于反映质子束流的束斑中心线，E用于代指该质子束流的入射路径。

通束件100与支撑件200之间的可拆装关系可以包括固定-拔插结构关系，即通束件100可以实现相对支撑件200的固定-拔插，在固定状态下，通束件100与支撑件200之间相互匹配吻合，实现安装固定；在拔插状态下，通束件100可以相对支撑件200作嵌合性的拔插动作，实现拆卸或安装过程。拔插方向可以如图1-图3、图7A-图8所示的双向箭头，朝向支撑件200的中心插入通束件100时完成安装，相反，背向支撑件200的中心拔出通束件100时完成拆卸。

支撑件200与通束件100之间的交错设置为二者的结合处具有交错设置结构，例如凸-凹的配合结构设计，用于使得在支撑件200与通束件100完成安装时，使得二者具有砌合效果，最好能够达到二者贴合无缝。其中，该交错的配合结构用于阻挡垂直于支撑件200和通束件100入射的质子束流沿二者的结合缝等结合处通过，从而避免导致漏束现象。需要说明的是，通束件100的迎束面与支撑件200的迎束面处于同一垂直于入射路径E的平面，同样，通束件100的背束面和支撑件200的背束面处于同一垂直于入射路径E的平面，也即该交错设置结构并非是支撑件200与通束件100的整体交错。

进一步地，通束件100因与支撑件200具有可拆装的交错结构，可以在通束件100和支撑件200的整体外形尺寸不作改变的情况下，实现具有不同形状、直径大小的通束光阑101的多个通束件100与支撑件200分别各自实现交错安装，从而实现相对支撑件200的不同形状、孔径的通束光阑101的通束件100的替换，即实现对不同通束光阑101的切换。相对于整体的光阑结构的拆装，通束件100的切换过程更为简单快捷，极大缩短拆装切换时间。

因此，通过本公开的光阑结构，可以实现在光阑结构上对不同孔径的通束件100的快速拆装切换，使得通束光阑101的切换更为快捷，极大地缩短了通束光阑101的切换时间，进而减少了实验人员的辐射暴露时间，降低辐射影响，同时也提高了实验效率。

如图1-图3所示，根据本公开的实施例，通束件100包括第一光阑件110和第二光阑件120，第二光阑件120在垂直于质子束流的入射路径E的方向上，与第一光阑件110相互交错设置，以形成通束光阑101。

第一光阑件110的迎束面与第二光阑件120的迎束面处于同一垂直于入射路径E的平面，同样，第一光阑件110的背束面和第二光阑件120的背束面处于同一垂直于入射路径E的平面。其中，第一光阑件110的迎束面和第二光阑件120的迎束面构成通束件100的迎束面，第一光阑件110的背束面和第二光阑件120的背束面构成通束件100的背束面。第一光阑件110和所述第二光阑件120可以相对通束光阑101进行形状大小的对称设计。

因此，基于上述第一光阑件110和第二光阑件120可以使得通束件100的形成更加模块化，使得通束件100相对支撑件200的可拆装关系更易于实现，同时便于控制通束件100的不同孔径或形状的通束光阑101的形成。

如图3、图4和图8所示，根据本公开的实施例，第一光阑件110包括多个第一凸棱111，多个第一凸棱111设置于第一光阑件110背向通束光阑101的表面上，用于与支撑件200相互交错设置。

具体地，支撑件200上需要具有与该多个第一凸棱111一一对应的多个滑槽202，多个滑槽202在与入射路径E相垂直的方向上，多个滑槽202之间彼此平行凹设于开口201的内表面上，多个第一凸棱111用于与多个滑槽202相互一一对应交错砌合，实现上述的通束件100与支撑件200的交错设置结构关系。

因此，基于上述第一凸棱111的结构设计，可以确保通束件100与支撑件200之间的结合缝贴合紧密，不易于出现缝隙，从而避免漏束。

如图3-图5所示，根据本公开的实施例，第一光阑件110还包括多个凸块112，多个凸块112凸设于朝向第二光阑件120的第一光阑件110的凸面113上，用于与第二光阑件120相互交错设置。

具体地，第二光阑件120还设置有与多个凸块112一一对应的多个凹口122，多个凹口122凹设于朝向第一光阑件110的第二光阑件120的凸面123上，多个凸块112用于与多个凹口122相对一一对应交错砌合，实现上述的第一光阑件110与第二光阑件120之间的相互交错设置。其中，凸面113和凸面123相互抵接贴合。

因此，基于上述多个凸块112的设计，可以确保第一光阑件110与第二光阑件120之间的结合缝贴合紧密，不易于出现缝隙空间，从而避免漏束。

如图1-图5所示，根据本公开的实施例，第一光阑件110还包括第一凹槽101a，第一凹槽101a凹设于第一光阑件110上，与第二光阑件120相互匹配形成通束光阑101。

具体地，第二光阑件120还包括第二凹槽101b，第二凹槽101b凹设于第二光阑件120上，第二凹槽101b与第一光阑件110的第一凹槽101a相互匹配形成通束光阑101。其中，第一凹槽101a和第二凹槽101b为直条形的凹道设计，具有彼此相对对称的结构设计。

因此，借助于第一凹槽101a和第二凹槽101b，可以使得第一光阑件110和第二光阑件120的交错砌合形成通束光阑101。

如图1-图5所示，根据本公开的实施例，第一光阑件110还包括至少一个第一光阑片111a和至少一个第二光阑片111b，至少一个第一光阑片111a用于形成第一凸棱111；至少一个第二光阑片111b用于形成第一光阑件110的表面；其中，在入射路径E方向上，至少一个第二光阑片111b与至少一个第一光阑片111a之间彼此相互交错叠层设置。

具体地，如图4所示，第一光阑片111a和第二光阑片111b在通束光阑101的延伸方向(即入射路径E方向)上交错叠层设置，可以实现对第一光阑件110的构成。这进一步增强了第一光阑件110甚至光阑结构的模块化，使得第一光阑件110的构成更加简易。其中，第一光阑片111a和第二光阑片111b用于形成第一凹槽101a的内表面，第一光阑片111a还用于形成朝向第二光阑件120的凸面113，第二光阑片111b则用于形成第一光阑件110的表面，第一光阑片111a相对该表面向外凸出，以构成第一凸棱111。

如图3、图5和图8所示，根据本公开的实施例，第二光阑件120包括多个第二凸棱121，多个第二凸棱121设置于第二光阑件120背向通束光阑101的表面上，用于与支撑件200相互交错设置。

具体地，支撑件200上需要具有与该多个第二凸棱121一一对应的多个滑槽202，多个滑槽202在与入射路径E相垂直的方向上，多个滑槽202之间彼此平行凹设于开口201的内表面上，多个第二凸棱121用于与多个滑槽202相互一一对应交错砌合，实现上述的通束件100与支撑件200的交错设置结构关系。

因此，基于上述第二凸棱121的结构设计，可以确保通束件100与支撑件200之间的结合缝贴合紧密，不易于出现缝隙，从而避免漏束。

如图1-图5所示，根据本公开的实施例，第二光阑件120还包括多个凹口122，多个凹口122凹设于朝向第一光阑件110的第二光阑件120的凸面123上，用于与第一光阑件110相互交错设置。

具体地，第一光阑件110还设置有与多个凹口122一一对应的多个凸块112，多个凸块112凸设于朝向第二光阑件120的第一光阑件110的凸面113上，多个凸块112用于与多个凹口122相对一一对应交错砌合，实现上述的第一光阑件110与第二光阑件120之间的相互交错设置。其中，凸面113和凸面123相互抵接贴合。

因此，基于上述多个凹口122的设计，可以确保第一光阑件110与第二光阑件120之间的结合缝贴合紧密，不易于出现缝隙空间，从而避免漏束。

如图1-图5所示，根据本公开的实施例，第二光阑件120还包括第二凹槽101b，第二凹槽101b凹设于第二光阑件120上，与第一光阑件110相互匹配形成通束光阑101。

具体地，第一光阑件110还包括第一凹槽101a，第一凹槽101a凹设于第一光阑件110上，第一凹槽101a与第二光阑件120的第二凹槽101b相互匹配形成通束光阑101。其中，第一凹槽101a和第二凹槽101b为直条形的凹道设计，具有彼此相对对称的结构设计。

因此，借助于第一凹槽101a和第二凹槽101b，可以使得第一光阑件110和第二光阑件120的交错砌合形成通束光阑101。

如图1-图5所示，根据本公开的实施例，第二光阑件120还包括至少一个第三光阑片121a和至少一个第四光阑片121b，至少一个第三光阑片121a用于形成第二凸棱121；至少一个第四光阑片121b用于形成第二光阑件120的表面；其中，在入射路径E方向上，至少一个第三光阑片121a与至少一个第四光阑片121b之间彼此相互交错叠层设置。

具体地，如图5所示，第三光阑片121a和第四光阑片111b在通束光阑101的延伸方向(即入射路径E方向)上交错叠层设置，可以实现对第二光阑件120的构成。这进一步增强了第二光阑件120甚至光阑结构的模块化，使得第二光阑件120的构成更加简易。其中，第三光阑片121a和第四光阑片121b用于形成第二凹槽101b的内表面，第三光阑片121a还用于形成朝向第一光阑件110的凸面123，第四光阑片121b则用于形成第二光阑件120的表面，第三光阑片121a相对该表面向外凸出，以构成第二凸棱121。

如图1-图3和图6所示，根据本公开的实施例，通束件100还包括固定件130，固定件130朝向支撑件200的中心，与支撑件200相互交错设置，以将通束件100限定于支撑件200上。

固定件130与支撑件200交错设置，并且可以沿支撑件200的多个滑槽202作如图1-3中所示的双向箭头的滑动或拔插，同时可以保证固定件130与支撑件200之间的结合处实现贴合，以避免漏束。

此外，固定件130与第一光阑件110和第二光阑件120的组合体之间也同样实现交错砌合，以保证固定件130与该组合体之间的结合处实现贴合，避免漏束。

如图6所示，根据本公开的实施例，固定件130包括多个侧棱131和多个第三凸棱132，多个侧棱131凸设于固定件130的两侧面上，与支撑件200的相互交错设置；多个第三凸棱132凸设于朝向支撑件200中心的固定件130的表面上，与通束件相互交错设置。

具体地，多个侧棱131与支撑件200的开口201的内表面上的两侧多个滑槽202相互交错一一对应，同时多个侧棱131在对应开口201的单侧内表面上沿多个滑槽202的对应滑槽与第一光阑件110上的多个第一凸棱111一一对应；多个侧棱131在对应开口201的另一单侧内表面上沿多个滑槽202的对应滑槽与第二光阑件120上的多个第二凸棱121一一对应。

此外，多个第三凸棱132朝向支撑件200的中心与处于支撑件200的中心位置的第一光阑件110和第二光阑件120的组合体的上表面，相对第一凸棱111和第二凸棱121相互交错砌合，以确保固定件130与该组合体的结合处不会出现漏束现象。

因此，可以确保在第一光阑件110、第二光阑件120和固定件130的组合结构上，三者之间两两相互交错砌合，同时确保了三者与支撑件200之间的交错砌合，避免了模块化光阑结构产生漏束。同时，三者的砌合使得本发明实施例的光阑结构具有更好的模块化，组合更为简易，取用极为方便快捷。

如图7A和图7B所示，根据本公开的实施例，固定件130、第一光阑件110和第二光阑件120为一体成型设置，如图7A所示；或者相对固定件130，第一光阑件110和第二光阑件120为一体成型设置，如图7B所示。

具体地，当固定件130、第一光阑件110和第二光阑件120为一体成型，也即通束件100为一体成型结构，其一端的通束光阑101在与支撑件200完成安装砌合之后，可以实现通束光阑101的中心线与入射路径E重合，相当于在通束件100上直接形成通束光阑101即可以实现固定件130以及第一光阑件110和第二光阑件120的整体作用和功能。此时，第一凸棱111与对应第一凸棱111一侧的侧棱131为一体成型的凸棱，第二凸棱121与对应第二凸棱121一侧的侧棱131为一体成型的凸棱。因此，可以使得通束件100与支撑件200之间的结合边缘长度更小，更不易于出现漏束现象，保证二者的结合更为紧密。

进一步地，当第一光阑件110和第二光阑件120为一体成型，也即通束件100仍需要固定件130将用于形成通束光阑101的第一光阑件110和第二光阑件120的一体成型结合体固定在支撑件200的中心。此时，第一凸棱111与第二凸棱121为一体成型的凸棱。因此，可以避免第一光阑件110与第二光阑件120之间的砌合，更不易于出现漏束现象，保证二者的结合更为紧密。

因此，基于上述一体成型结构，可以使得本发明实施例的光阑结构具有更为简单的结构组合形式，易于实现通束件100与支撑件200之间的无缝匹配砌合，避免漏束，同时确保每次更换不同形状或尺寸通束光阑的通束件100时，都能确保通束光阑101的中心线与入射路径E相互重合，节约了拆装整体光阑结构的时间，使得实验人员暴露于辐射环境的时间更短。

如图1-图8所示，根据本公开的实施例，支撑件200包括开口201，开口201自支撑件200的一侧面向支撑件200的中心位置内凹设置，用于实现通束件100与支撑件200之间的可拆装关系。

如前述所言，开口201在垂直于入射路径E的支撑件200的迎束面上为一缺口，该缺口相对迎束面的一边缘(对应上述的支撑件200的一侧面)沿双向箭头所示的拔插方向向支撑件200的中心内凹。该开口201用于通束件100相对于支撑件200主体结构210作相对的拔插拆装动作，并为通束件100与支撑件200的主体结构210之间的交错砌合提供设置位置和配合结构。其中，支撑件200的主体结构210为一板状结构，该板状结构具有相对于入射路径E方向上的厚度，该厚度尺寸需要满足可以阻挡入射的质子束流的直接透穿。

其中，需要说明的是，在该开口201所对应的支撑件200的一侧面上还设置有限位件，该限位件用于将固定件130限位固定于开口201中，以使得固定件130实现将通束件100与支撑件200之间的交错砌合。

如图1-图8所示，根据本公开的实施例，支撑件200还包括多个滑槽202，多个滑槽202在与入射路径E相垂直的方向上，多个滑槽202之间彼此平行凹设于开口201的内表面上，用于与通束件100相互交错设置。

相对于第一光阑件110的一侧滑槽202，用于与第一光阑件110的第一凸棱111相互交错砌合，相对于第二光阑件120的一侧滑槽202，用于与第二光阑件120的第二凸棱121相互交错砌合，并与固定件130的多个侧棱分别对应相互交错砌合。因此，该支撑件200的滑槽202可以用于避免漏束现象，为固定件130、第一光阑件110和第二光阑件120沿拔插方向进出开口201提供滑轨作用，同时为通束件100安装于支撑件200上提供安装位。

如图9所示，根据本公开的实施例，光阑结构还包括支撑架300，支撑架300与支撑件200的主体结构210相互固设，用于支撑光阑结构，使得质子束流的束斑中心线与通束光阑101的中心线相重合。

支撑件200的主体结构210用于与支撑件300相互固定，例如采用螺钉固设，使得支撑件200的中心位置与入射路径E对应的质子束流的束斑中心线重合。其中，光阑结构的通束件100的整体外形尺寸不发生改变，不同孔径和形状的通束光阑101在对应不同通束件100上的中心线s1均与质子束流的束斑中心线和支撑件200的中心线相互相重合。因此，无论更换的通束件100的通束光阑孔径或形状，其都能够满足入射的质子束流的束斑中心与通束光阑101的中心相重合。因此，既保证了实验人员的可操作性和快捷更换通束件100，其设计的反复子口结构，也能够同时避免漏束现象的发生。

根据本公开的实施例，通束件100材质为有机玻璃。

表1

具体地，如表1所示，有机玻璃材质原子序数较低，铝次之，铜最高。由于原子序数越高在核反应中越易被活化，对应的次级粒子产额越大。因此，由于有机玻璃与质子发生核反应所产生的次级粒子产额较金属材料更低，为了在质子束流的辐照过程中，减少中能质子与金属材料发生核反应产生次级中子和γ射线，造成本底辐射剂量增加，给实验人员造成潜在的辐射危害，本发明实施例的通束件100和支撑件200以及支撑架300均可以采用有机玻璃材料，而且可以采用上述叠层的设计以达到辐照所用的最高能质子束流的全阻止厚度，其中叠层结构设计可以采用螺栓(如尼龙螺栓)串接固定或者胶粘固定等方式实现，以减少残留活化剂量。

如图9所示，本公开的另一方面提供了一种质子束流辐照装置，其中包括样品架20和上述的光阑结构10，样品架20设置待辐照样品21；光阑结构10沿质子束流的入射路径E，设置于样品架20之前，用于使得辐照至待辐照样品21的质子束流具有准直特性。

其中，该待辐照样品21可以是应用于航空领域的微电子器件或者生物组织样品。本领域技术人员依据上述关于光阑结构10的具体公开，应当可以对该质子束流辐照装置具有全面系统的理解，在此不作赘述。

根据本公开实施例的光阑结构10，只需一次性实现光阑结构10的安装固定，之后不需要再次对光阑结构的支撑件200拆卸安装。只需根据通束光阑101的尺寸、形状要求，快速更换通束件100，便可简便快速实现针对待辐照样品21上辐照束斑面积、形状变换的要求，满足多个用户、不同需求的待辐照样品批量辐照要求，在短时间内完成如辐照面积大小等束流条件的变换和样品的更换，且不会带来束流中心位置与通束光阑101的中心偏离的情况，显著提高实验效率。而且，光阑结构10选用的有机玻璃材质，能极大地降低中能质子与材料发生核反应所产生的次级中子和γ射线的产额，减少辐射危害。同时，避免了加工不同通束光阑101的光阑结构，只需要加工通束件100即可，加工成本更低，在减少实验人员的准备时间情况下，进一步降低了实验人员收到残余活化剂量辐照的危险。因此，本公开实施例的光阑结构具有更高的实际应用价值。

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 (16)

1.一种光阑结构，其特征在于，包括：

通束件，具有通束光阑，用于使得入射的质子束流具有准直特性；

支撑件，在垂直于所述质子束流的入射路径的方向上，与所述通束件相互交错设置，避免自所述支撑件与所述通束件的结合处漏束；

其中，所述通束光阑的中心线与所述质子束流的束斑中心线重合，所述通束件与所述支撑件之间具有可拆装关系；

所述通束件包括：

第一光阑件、第二光阑件，

所述第一光阑件包括：

多个第一凸棱，设置于所述第一光阑件背向所述通束光阑的表面上，用于与所述支撑件相互交错设置；

所述第二光阑件包括：

多个第二凸棱，设置于所述第二光阑件背向所述通束光阑的表面上，用于与所述支撑件相互交错设置。

2.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，

所述第二光阑件，在垂直于所述质子束流的入射路径的方向上，与所述第一光阑件相互交错设置，以形成所述通束光阑。

3.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述第一光阑件还包括：

多个凸块，凸设于朝向所述第二光阑件的第一光阑件的凸面上，用于与所述第二光阑件相互交错设置。

4.根据权利要求3所述的光阑结构，其特征在于，所述第一光阑件还包括：

第一凹槽，凹设于所述第一光阑件上，与所述第二光阑件相互匹配形成所述通束光阑。

5.根据权利要求4所述的光阑结构，其特征在于，所述第一光阑件包括：

至少一个第一光阑片，用于形成所述第一凸棱；

至少一个第二光阑片，用于形成所述第一光阑件的表面；

其中，在所述入射路径方向上，所述至少一个第二光阑片与所述至少一个第一光阑片之间彼此相互交错叠层设置。

6.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述第二光阑件还包括：

多个凹口，凹设于朝向所述第一光阑件的所述第二光阑件的凸面上，用于与所述第一光阑件相互交错设置。

7.根据权利要求6所述的光阑结构，其特征在于，所述第二光阑件还包括：

第二凹槽，凹设于所述第二光阑件上，与所述第一光阑件相互匹配形成所述通束光阑。

8.根据权利要求7所述的光阑结构，其特征在于，所述第二光阑件包括：

至少一个第三光阑片，用于形成所述第二凸棱；

至少一个第四光阑片，用于形成所述第二光阑件的表面；

其中，在所述入射路径方向上，所述至少一个第三光阑片与所述至少一个第四光阑片之间彼此相互交错叠层设置。

9.根据权利要求2所述的光阑结构，其特征在于，所述通束件还包括：

固定件，朝向所述支撑件的中心，与所述支撑件交错设置，以将所述通束件限定于所述支撑件上。

10.根据权利要求9所述的光阑结构，其特征在于，所述固定件包括：

多个侧棱，凸设于所述固定件的两侧面上，与所述支撑件的相互交错设置；

多个第三凸棱，凸设于朝向所述支撑件中心的所述固定件的表面上，与所述通束件相互交错设置。

11.根据权利要求9所述的光阑结构，其特征在于，

所述固定件、所述第一光阑件和所述第二光阑件为一体成型设置；或者

所述第一光阑件和所述第二光阑件为一体成型设置。

12.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述支撑件包括：

开口，自所述支撑件的一侧面向所述支撑件的中心位置内凹设置，用于实现所述通束件与所述支撑件之间的可拆装关系。

13.根据权利要求12所述的光阑结构，其特征在于，所述支撑件还包括：

多个滑槽，在与所述入射路径相垂直的方向上，所述多个滑槽之间彼此平行凹设于所述开口的内表面上，用于与所述通束件相互交错设置。

14.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述光阑结构还包括：

支撑架，与所述支撑件相互固设，用于支撑所述光阑结构，使得所述质子束流的束斑中心线与所述通束光阑的中心线相重合。

15.根据权利要求1所述的光阑结构，其特征在于，所述通束件材质为有机玻璃。

16.一种质子束流辐照装置，包括：

样品架，设置待辐照样品；

权利要求1-15中任一项所述的光阑结构，沿所述质子束流的入射路径，设置于所述样品架之前，用于使得辐照至所述待辐照样品的所述质子束流具有准直特性。

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