[发明专利]一种基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置

权利要求书

1.一种基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述装置包括混合束切换模块、束流线扩束模块、诊断靶室(7)和辐照靶室(8)，所述诊断靶室(7)内设置有束流在线监督模块，所述辐照靶室(8)内设置有束流测量模块，所述混合束切换模块和所述束流线扩束模块之间、所述束流线扩束模块和所述诊断靶室(7)之间、所述诊断靶室(7)和所述辐照靶室(8)之间通过管道连接；

待测器件放置在所述辐照靶室(8)内，所述混合束切换模块用于快速提供辐射所需要的单离子束流，所述束流线扩束模块对所述单离子束流进行扩束，从而获得大面积均匀化的单离子束流，扩束后的单离子束流辐照到所述辐照靶室(8)内的待测器件上；

辐照过程中，通过所述束流在线监督模块实现对单离子束流的注量/注量率及束斑均匀性的监督，通过所述束流测量模块实现对待测器件辐照前束流能量和注量率的测量。

2.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述辐照靶室(8)为卧式靶室，所述辐照靶室(8)内设置有推拉式滑轨，所述推拉式滑轨上设置有用于安装待测器件的样品支架。

3.根据权利要求1或2所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述混合束切换模块包括ECR离子源(1)和回旋加速器(2)，所述ECR离子源(1)用于将注入到其内的多种气体混合、电离形成高电离态的混合离子，并同时引出形成混合离子束流，所述混合离子束流沿所述回旋加速器(2)的轴向注入到回旋加速器(2)中；通过微调所述回旋加速器(2)的高频频率，可快速分选出需要的单离子束流。

4.根据权利要求3所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，注入到所述ECR离子源(1)中的多种气体的荷质比近似相同，同时满足单粒子的线性能量密度传输要求。

5.根据权利要求4所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述束流线扩束模块沿光路主要依次设置有第一四级磁铁(3)、第一八级磁铁(4)、第二四级磁铁(5)和第二八级磁铁(6)，其中所述第一四级磁铁(3)和所述第二四级磁铁(5)均包括在垂直于束流方向的圆上均匀分布的四个磁极，所述四个磁极上串联安装有线圈；所述第一八级磁铁(4)和所述第二八级磁铁(6)均包括八个对称安装的磁极，所述八个磁极上串联安装有线圈，通过所述束流线扩束模块使单离子束流发生设定角度的偏转，从而在靶上形成设定面积的均匀化的质子束流。

6.根据权利要求1所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述束流在线监督模块采用S-Mon监督探测器对辐照过程中束流注量/注量率及束斑均匀性进行监督。

7.根据权利要求6所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述束流测量模块采用金硅面垒探测器对引出束流的能量进行测量。

8.根据权利要求7所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，所述束流测量模块采用多个塑料闪烁体探测器对引出束流的注量率进行测量。

9.根据权利要求8所述的基于重离子回旋加速器的单粒子效应模拟辐照装置，其特征在于，采用比例系数换算法来间接测量待测器件的辐照总注量，所述比例系数换算法具体为：

在待测器件辐照之前，将所述塑料闪烁体探测器移至束流中心，打开束流开关开启辐照探测，此时所述塑料闪烁体探测器和所述S-Mon监督探测器同时被辐照，注量比例系数K为：

其中，N_S1为塑料闪烁体探测器计数，N_SMon为S-Mon监督探测器计数，S为塑料闪烁体探测器的准直孔面积；

之后将所述塑料闪烁体探测器移到避束位置，将待测器件移到束流中心位置，此时待测器件和所述S-Mon监督探测器同时被辐照，利用所述S-Mon监督探测器的计数反推得到待测器件上的总注量F_DUT：

F_DUT＝K×N′_SMon

其中，F_DUT表示待测器件辐照总注量，N’_SMon表示待测器件辐照过程中S-Mon监督探测器的计数。