束流收集器的测量基本原理是将束流能量转化为可测量的信号,通过特定装置实现束流强度、位置等参数的获取,以下是详细介绍:
能量转化与信号测量
束流本身不可见、不可直接测量,需将其转化为可观测的光信号或可处理的电信号,以此反馈束流特征。例如法拉第筒法,当被测电子束入射到法拉第筒的电荷收集体中,与收集体物质发生相互作用而被阻止时,产生激励电流,电流流经低感电阻,产生正比于束流强度的瞬时电位,从这个电位可以推算出所测束流强度。
束流位置探测原理
电子束团在运动过程中,在其周围会产生电场和磁场。在高能束流的情况下,这些场是纯横电磁场。如果束流偏离真空室中心,由耦合器件从束流电磁场中耦合出来的信号将被调制,通过对耦合出来的信号进行处理就可以得到束流位置的相关信息。通常采用探测电极测量束流的电磁场,探测电极的感应信号是被束流调制的时域信号。束流位置探测电极通常有静电探测电极、钮扣(Button)电极和条带(Stripline)电极等。束流位置检测器由一对电极或两对电极(可同时测量水平和垂直位置)构成,属于非拦截型的束流测量手段。
束流强度与位置综合测量
主径向探针可将束流流强转化为电流强度信号,以反应束流在加速器中某一位置的束流强度。其原理是选择适当厚度的靶,使束流中的带电粒子无法穿透靶体,最终全部停留在靶体里,单位时间内靶体内新增的粒子所携带的电荷数就是束流的强度。同时,通过优化机械结构、改良小车设计,使靶在曲线轨道上高精度平稳运动,可实现束流流强和位置的精准测量。