質子單粒子效應試驗束流強度監(jiān)測系統(tǒng)研制

王 迪， 王敏文， 楊 業(yè)， 王忠明， 閆逸花，王茂成， 劉臥龍， 趙銘彤， 呂 偉， 王百川， 陳 偉

(西北核技術研究所， 西安 710024； 強脈沖輻射環(huán)境模擬與效應國家重點實驗室， 西安 710024)

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，近年來一些單位初步建立了可用于輻照效應試驗的模擬裝置，其中，質子加速器為開展質子單粒子效應研究提供了重要的試驗平臺。輻照樣品前的質子束流強度是加速器調試人員和試驗用戶最關心的束流參數(shù)之一，它表示單位時間內引出的質子數(shù)，因此準確測量束流強度具有重要意義。一般采用慢引出技術引出束流用于質子單粒子效應試驗，注量率范圍建議為105～108cm-2·s-1[1]。傳統(tǒng)的法拉第筒可用于束流強度測量，輸出電流與束流電流信號相等，測量范圍下限取決于噪聲和弱電流測量水平，但其為阻擋式的測量手段，不再適用于試驗過程中束流強度監(jiān)測[2]。閃爍體探測器通過計數(shù)直接測量束流強度，適用的束流強度小于106s-1；二次電子探測器通過收集束流在電極上產(chǎn)生的二次電子電荷得到信號，適用的束流強度超出了單粒子效應試驗的范圍[2]。

本文研制的基于平板電離室的束流強度監(jiān)測系統(tǒng)，使用薄膜材料制作電極，作為穿透型探測器，對束流本身幾乎沒有影響，且測量質子束流強度的范圍為106～1010s-1，通過適當調節(jié)束斑面積可基本滿足試驗要求的注量率范圍。本文利用西安200 MeV質子應用裝置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility, XiPAF)輻照終端提供的質子束流，對該監(jiān)測系統(tǒng)進行了測試和分析，測試結果表明，該系統(tǒng)在單粒子效應試驗束流強度測量方面具有良好的應用前景，測量結果的相對不確定度小于10%。……