[发明专利]一种离子源束流诊断用张角测量仪控制系统

说明书

技术领域

本发明属于同位素电磁分离器技术领域，具体涉及一种离子源束流诊断用张角测量仪控制系统。

背景技术

电磁分离方法在同位素分离领域具有不可或缺的地位，电磁分离法是利用能量相同、质量不同的离子在横向磁场中旋转半径不同实现同位素分离的。同位素电磁分离器就是采用电磁分离方法分离得到同位素的设备。待分离的离子束从同位素电磁分离器的离子源中引出，经同位素电磁分离器中的磁场分离，再被接收装置接收，完成同位素的分离工作。

其中，本发明所采用的同位素电磁分离器的分析磁场对离子束张角在14.5°以内的离子束能够实现方向聚焦，可以进行同位素分离，否则离子束散焦，不能实现同位素分离。所以需要对离子源束流张角进行测量。

本发明所采用的离子源是弧放电离子源，具有三电极引出系统，离子束是由离子源出口缝通过三电极系统引出的。离子束在纵向会聚束，有利于纵向聚焦(由电极曲率决定的)，横向是发散束，张角为d，张角α是由引出系统参数和放电参数决定的，它不是恒定量，而是随着引出参数，放电参数变化，即随着引出的离子束的束流的大小而变化，通过张角测量可以获得离子源各参数对张角的影响，为获得最佳的分离运行参数提供依据。

在本发明所采用的同位素电磁分离器中，设置有张角测量仪，专门用于离子束的张角的测量。

发明内容

张角测量仪需要配备专门的控制系统，以便控制张角测量仪对张角的测量操作，控制张角测量仪的各个部件的运行，获得实时的离子束张角的测量数据及其二维分布显示。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种离子源束流诊断用张角测量仪控制系统，包括连接有显示控制设备的PLC模块，其中，所述PLC模块与设置在同位素电磁分离器上的离子源束流诊断用张角测量仪相连；所述离子源束流诊断用张角测量仪包括第一探头、第二探头，所述第一探头探测到的电流信号能够获得所述同位素电磁分离器分离后的离子束的束流流强，所述第二探头探测到的电流信号能够获得所述离子束的束流的空间密度分布，通过所述空间密度分布能够得到所述离子束的束流张角；还包括能够带动所述第一探头翻转、带动所述第二探头做二维运动的探头运动装置；所述PLC模块能够采集、记录所述第一探头、第二探头的空间位置信号和所述第一探头、第二探头探测到的电流信号；所述显示控制设备用于显示所述探头运动装置的运动和位置数据、所述PLC模块获得的信号数据，还用于输入控制所述探头运动装置的控制指令、通过所述PLC模块控制所述探头运动装置的运行。

进一步，所述探头运动装置包括控制所述第一探头进行翻转的第一步进电机、控制所述第二探头进行二维运动的第二步进电机、第三步进电机。

进一步，所述离子束在Y轴方向上收拢，在X轴方向上发散，所述Y轴方向为所述离子束的发射方向，所述探头运动装置能够带动所述第二探头的二维运动范围包括沿所述X轴方向运动±115mm，沿垂直于所述X轴、Y轴的Z轴方向运动±100mm。

进一步，通过所述显示控制设备输入的控制指令包括：

设置所述第二步进电机、第三步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

读取第二步进电机、第三步进电机的当前的位置坐标、运行速度；

控制所述第二步进电机、第三步进电机的运动与停止，实现所述第二探头的二维运动；

还包括：

设置所述第一步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

读取所述第一步进电机的当前的位置坐标、运行速度；

控制所述第一步进电机的运动与停止，实现所述第一探头的翻转。

进一步，所述显示控制设备显示的所述探头运动装置的运动和位置数据、所述PLC模块获得的信号数据包括：

所述第二步进电机、第三步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

所述第二步进电机、第三步进电机的当前的位置坐标、运行速度；

所述第二探头探测得到的所述离子束的电流信号，所述电流信号包括所述离子束的电流值、电压值；

对所述电流值、电压值进行处理后形成的与所述第二探头的所述空间位置信号一一对应的束流密度分布图像；

还包括：

所述第一步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

所述第一步进电机的当前的位置坐标、运行速度；

所述第一探头探测得到的所述离子束的电流信号，所述电流信号包括所述离子束的电流值。

进一步，还包括对所述第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机进行屏蔽。