[发明专利]一种应用于重离子微束辐照装置的温度控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种应用于重离子微束辐照装置的温度控制系统及方法，包括无氧铜底座、电阻加热器、温度计、PID温控仪；无氧铜底座位于重离子微束辐照装置靶室内；设有液氮腔；在底座上设置电阻加热器及温度计，通过与PID温控仪连接监测底座上的温度，控制电阻加热器的输出加热功率，控制加热温度，结合液氮降温实现无氧铜底座上的温度精确控制；本发明在结构复杂，布局紧凑的重离子微束辐照装置靶室内有效的实现了对温度的精确控制，可实现有效模拟在100K～450K内太空高低温环境，为单粒子效应的温度效应研究提供重要技术支撑。

技术领域

本发明属于辐射技术领域，具体涉及一种应用于重离子微束辐照装置的温度控制系统及方法。

背景技术

重离子微束可在微米及更小尺度上定位器件单粒子效应的敏感区，帮助人们理解单粒子效应中电荷产生、输运和收集的物理机制。目前产生微束的方法主要有两种：聚焦型微束——利用电磁元件(如磁四极透镜组)将束流聚焦成微米或亚微米束；准直型微束——利用针孔准直器将大部分入射粒子挡住，仅让极少的粒子通过狭小针孔辐照样品以限制束流。目前国际上大约有50多个实验室拥有加速器微束装置，主要在美国、欧洲、日本等发达国家和地区。国内应用于单粒子效应研究的主要有针孔型微束装置和聚焦型微束装置。

太空中的高低温环境十分恶劣，探月工程、深空探测等航天任务均面临着极端温度的挑战。因此，温度效应已成为单粒子效应物理机制的重要组成部分，对研究单粒子效应机理具有重要意义。但微束装置内往往安装有多个位移平台，结构复杂，布局紧凑，精确控制芯片的温度具有很高的技术难度。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可有效模拟太空中的高低温环境，应用于重离子微束辐照装置的温度控制系统及方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种应用于重离子微束辐照装置的温度控制系统，包括无氧铜底座、电阻加热器、温度计、PID温控仪；所述无氧铜底座位于重离子微束辐照装置靶室内；设有液氮腔，所述液氮腔与外部液氮杜瓦连接；被测芯片位于无氧铜底座上；所述电阻加热器位于所述无氧铜底座底部；所述温度计位于所述无氧铜底座上；所述电阻加热器、温度计均与所述PID温控仪连接。

本发明还提供了一种应用于重离子微束辐照装置的温度控制方法，包括以下步骤：

(1)在重离子微束辐照装置靶室内设置带液氮腔的无氧铜底座；

(2)在无氧铜底座的底部设置电阻加热器，电阻加热器与PID温控仪连接；

(3)将被测芯片紧贴于所述无氧铜底座上；

(4)在所述无氧铜底座上连接铂电阻温度计，监测无氧铜底座上的温度，并将温度信息传输至PID温控仪；

(5)根据温度计监测的温度向液氮腔内输入液氮对被测芯片进行降温或采用所述电阻加热器对被测芯片进行加热升温。

进一步地，所述步骤(4)中，所述温度计设有2个，一为控制温度计，另一为参考温度计，均与PID温控仪连接。

进一步地，所述步骤(5)中，在对被测芯片进行温度调节时，温度计监测温度在室温以上时，停止输入液氮。

进一步地，所述步骤(5)中，温度计监测的温度值在设定值以上，需要对被测芯片进行降温时，PID温控仪控制电阻加热器的输出功率停止加热，液氮由自增压液氮罐内流出，经液氮管道流入靶室内液氮腔，冷却无氧铜样品座上的器件。

进一步地，所述步骤(5)中，无氧铜底座上的温度下降至设置时，所述PID温控仪驱动电阻加热器工作进行温度补偿，同时降低液氮流速，使无氧铜底座温度稳定在设定温度。