质子单粒子效应试验束流强度监测系统研制

王 迪， 王敏文， 杨 业， 王忠明， 闫逸花，王茂成， 刘卧龙， 赵铭彤， 吕 伟， 王百川， 陈 伟

(西北核技术研究所， 西安 710024； 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024)

随着航天事业的发展，近年来一些单位初步建立了可用于辐照效应试验的模拟装置，其中，质子加速器为开展质子单粒子效应研究提供了重要的试验平台。辐照样品前的质子束流强度是加速器调试人员和试验用户最关心的束流参数之一，它表示单位时间内引出的质子数，因此准确测量束流强度具有重要意义。一般采用慢引出技术引出束流用于质子单粒子效应试验，注量率范围建议为105～108cm-2·s-1[1]。传统的法拉第筒可用于束流强度测量，输出电流与束流电流信号相等，测量范围下限取决于噪声和弱电流测量水平，但其为阻挡式的测量手段，不再适用于试验过程中束流强度监测[2]。闪烁体探测器通过计数直接测量束流强度，适用的束流强度小于106s-1；二次电子探测器通过收集束流在电极上产生的二次电子电荷得到信号，适用的束流强度超出了单粒子效应试验的范围[2]。

本文研制的基于平板电离室的束流强度监测系统，使用薄膜材料制作电极，作为穿透型探测器，对束流本身几乎没有影响，且测量质子束流强度的范围为106～1010s-1，通过适当调节束斑面积可基本满足试验要求的注量率范围。本文利用西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility, XiPAF)辐照终端提供的质子束流，对该监测系统进行了测试和分析，测试结果表明，该系统在单粒子效应试验束流强度测量方面具有良好的应用前景，测量结果的相对不确定度小于10%。……