本申請(qǐng)涉及電子剝離膜檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種用于電子剝離膜測(cè)試的裝置。

背景技術(shù)：

電子剝離膜是散裂中子源中保障束流質(zhì)量的重要因素，其主要作用是剝離重粒子上的電子。此外，在重離子加速器、醫(yī)用加速器等強(qiáng)流質(zhì)子加速器中，電子剝離膜也是關(guān)鍵組成部件。因此，電子剝離膜的質(zhì)量和性能是影響束流質(zhì)量的關(guān)鍵因素。而電子剝離膜的厚度只有幾十至幾百納米，剛度和強(qiáng)度都很低、易碎，并且，在對(duì)束流的電子剝離過(guò)程中，核反應(yīng)、溫升、內(nèi)應(yīng)力釋放等作用，導(dǎo)致電子剝離膜片的狀態(tài)十分復(fù)雜，膜片材質(zhì)的蒸發(fā)、膜片的伸縮、膜片的擺動(dòng)等復(fù)雜現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)，若能通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得電子剝離膜的性能，不僅可更好的保證散裂中子源的束流質(zhì)量及可靠性，而且也能夠最大限度的減小因電子剝離膜性能所造成的機(jī)械故障。但是，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)對(duì)電子剝離膜進(jìn)行測(cè)試的相關(guān)裝置和研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的是提供一種新的用于電子剝離膜性能測(cè)試的裝置。

本申請(qǐng)采用了以下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于電子剝離膜測(cè)試的裝置，包括腔體1、抽真空設(shè)備、電子剝離膜夾持組件、電子槍4、第一法拉第杯和第二法拉第杯52；腔體1具有一個(gè)可開(kāi)合的頂蓋11，蓋合頂蓋11后形成封閉的密封腔體；抽真空設(shè)備安裝于腔體1的側(cè)壁上，用于為腔體1抽真空；電子剝離膜夾持組件安裝于腔體1內(nèi)，用于夾持待測(cè)的電子剝離膜；電子槍4安裝于腔體1的內(nèi)側(cè)壁上，用于轟擊待測(cè)電子剝離膜；第一法拉第杯和第二法拉第杯52同樣安裝于腔體1的內(nèi)側(cè)壁上，并且，第一法拉第杯固定在電子槍4的束流出口，用于測(cè)定入射電子剝離膜的粒子數(shù)量；第二法拉第杯52設(shè)置在電子槍4相對(duì)的側(cè)壁上，用于測(cè)定穿越電子剝離膜后的粒子數(shù)量，從而計(jì)算出電子剝離膜的剝離效率。

本申請(qǐng)的測(cè)試裝置，整個(gè)測(cè)試是在腔體1中進(jìn)行的，測(cè)試時(shí)先采用抽真空設(shè)備對(duì)腔體1進(jìn)行抽真空，然后采用電子槍4轟擊待測(cè)電子剝離膜，通過(guò)兩個(gè)法拉第杯計(jì)算電子剝離膜的剝離效率。本申請(qǐng)的裝置，模擬散裂中子源中電子剝離膜的真實(shí)工作環(huán)境，能夠更真實(shí)的反應(yīng)電子剝離膜在使用環(huán)境下的真實(shí)情況。

優(yōu)選的，抽真空設(shè)備由分子泵21和離子泵22組成，分子泵21和離子泵22分別安裝在腔體1的側(cè)壁上，并且，與分子泵的接口處還安裝有真空計(jì)23。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)的抽真空設(shè)備由分子泵21和離子泵22組成，其中分子泵21用于實(shí)現(xiàn)高真空度的抽真空，而離子泵22用于實(shí)現(xiàn)超高真空度的抽真空，兩者相互補(bǔ)充，以營(yíng)造出適合的真空環(huán)境。真空計(jì)23用于檢測(cè)和顯示腔體1內(nèi)的真空情況。

優(yōu)選的，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置還包括照明設(shè)備6和攝像設(shè)備7，照明設(shè)備6和攝像設(shè)備7安裝于腔體1的內(nèi)側(cè)壁上，攝像設(shè)備7用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電子剝離膜的情況，照明設(shè)備6用于為攝像設(shè)備7提供照明。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中，還特別采用了攝像設(shè)備7對(duì)待測(cè)電子剝離膜進(jìn)行實(shí)時(shí)的攝像和監(jiān)控，通過(guò)對(duì)采集的圖形進(jìn)行分析，可以實(shí)時(shí)的了解電子剝離膜在工作時(shí)的形狀變化。

優(yōu)選的，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置還包括溫度檢測(cè)設(shè)備8，溫度檢測(cè)設(shè)備8安裝于腔體1的內(nèi)側(cè)壁上，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電子剝離膜的溫度。

優(yōu)選的，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置中，電子剝離膜夾持組件包括機(jī)械手31和驅(qū)動(dòng)組件32，機(jī)械手31設(shè)置于腔體1內(nèi)，用于夾持待測(cè)電子剝離膜，驅(qū)動(dòng)組件32設(shè)置于頂蓋11的上端，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手31在腔體1內(nèi)進(jìn)行前、后、左、右、上、下移動(dòng)。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)的優(yōu)選方案中，通過(guò)設(shè)計(jì)可移動(dòng)的機(jī)械手31，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子剝離膜的不同部位進(jìn)行測(cè)試，從而更有效的測(cè)試整塊電子剝離膜的性能。

優(yōu)選的，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置還包括電子屏蔽塊，電子屏蔽塊固定安裝于腔體1的側(cè)壁上，并且，設(shè)置于第二法拉第杯52的正后方，用于防止電子外溢。

優(yōu)選的，電子屏蔽塊為鉛塊。

優(yōu)選的，本申請(qǐng)的電子槍4為轟擊型電子槍，轟擊型電子槍包括熱子、陰極和電源，電源在熱子和陰極間加轟擊電壓，使熱子發(fā)射電子轟擊陰極，再由陰極表面發(fā)射出大量電子，形成電子束。

需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中，電子槍的作用就是提供電子束流，用于轟擊待測(cè)電子剝離膜，可以理解，各種型號(hào)結(jié)構(gòu)的電子槍都可以用于本申請(qǐng)，并不僅限于轟擊型電子槍；本申請(qǐng)優(yōu)選采用轟擊型電子槍，是為了更方便的改變電子槍的束流能量，從而可以模擬多種重粒子加速器的束流剝離效應(yīng)及不同能量下電子剝離膜的狀態(tài)。

可以理解，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置，可以預(yù)先對(duì)用于散裂中子源或重離子加速器或醫(yī)用加速器的電子剝離膜進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè)，因此，可以作為散裂中子源或加速器的輔助設(shè)備使用。

本申請(qǐng)的測(cè)試裝置，在使用時(shí)，將待測(cè)電子剝離膜固定在電子剝離膜夾持組件3上，蓋合頂蓋，通過(guò)抽真空設(shè)備對(duì)腔體1進(jìn)行抽真空，在真空條件下，用電子槍4對(duì)待測(cè)電子剝離膜進(jìn)行轟擊測(cè)試。

本申請(qǐng)的測(cè)試裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在超高真空環(huán)境下，對(duì)不同材質(zhì)、不同制備方法、不同厚度的電子剝離膜在束流注入過(guò)程中內(nèi)部核反應(yīng)、溫升、內(nèi)應(yīng)力釋放及膜片失效效應(yīng)，及其對(duì)束流損失、剝離效率等進(jìn)行測(cè)試；并且，通過(guò)改變電子槍的束流能量可以模擬多種重粒子加速器的束流剝離效應(yīng)及不同能量下電子剝離膜的狀態(tài)。

本申請(qǐng)的有益效果在于：

本申請(qǐng)的電子剝離膜測(cè)試裝置，在真空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，能較好模擬電子剝離膜工作的真空環(huán)境、束流注入環(huán)境，與其真實(shí)狀態(tài)相近；并且，裝置采用電子束流代替離子束流，大大降低了裝置造價(jià)，降低輻射劑量，有效提高設(shè)備的安全性。本申請(qǐng)的電子剝離膜測(cè)試裝置，對(duì)電子剝離膜進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，能夠更好更準(zhǔn)確的掌握膜片的性能，對(duì)散裂中子源的電子剝離膜選擇及設(shè)計(jì)具有重要意義，有效的降低了電子剝離膜的研制成本，提高了研制效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本申請(qǐng)實(shí)施例中電子剝離膜測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本申請(qǐng)實(shí)施例中電子剝離膜測(cè)試裝置頂蓋開(kāi)啟的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本申請(qǐng)實(shí)施例中電子剝離膜的升溫曲線圖；

圖中，1為腔體、11為頂蓋、21為分子泵、22為離子泵、23為真空計(jì)、31為機(jī)械手、32為驅(qū)動(dòng)組件、4為電子槍、52為第二法拉第杯、6為照明設(shè)備、7為攝像設(shè)備、8為溫度檢測(cè)設(shè)備。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N在真空條件下測(cè)試電子剝離膜性能的裝置，其中包括腔體、抽真空設(shè)備、電子剝離膜夾持組件、電子槍、第一法拉第杯和第二法拉第杯等?？梢岳斫?，本申請(qǐng)的具體實(shí)現(xiàn)方式中，抽真空設(shè)備、電子剝離膜夾持組件、電子槍等都是采用統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行控制的，而第一法拉第杯和第二法拉第杯所采集的數(shù)據(jù)也是統(tǒng)一輸送到系統(tǒng)里面進(jìn)行計(jì)算獲得所需結(jié)果的，包括在改進(jìn)的方案中，本申請(qǐng)的測(cè)試裝置還包括照明設(shè)備、攝像設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備，這些設(shè)備的開(kāi)啟或數(shù)據(jù)采集都是由統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行管理的；甚至電子剝離膜夾持組件的機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)組件，也是有統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行控制的。因此，本申請(qǐng)的裝置，在更優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括一個(gè)中央控制系統(tǒng)，整套裝置由控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。

可以理解，本申請(qǐng)的電子剝離膜測(cè)試裝置不僅可以用于電子剝離膜的生產(chǎn)廠家，以監(jiān)控其生產(chǎn)的電子剝離膜的質(zhì)量；也可以用于電子剝離膜的用戶，以預(yù)先測(cè)試所選購(gòu)的電子剝離膜，從而選擇適用電子剝離膜。

此外，需要說(shuō)明的是，本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，在腔體的側(cè)壁上均勻開(kāi)設(shè)了八個(gè)接口，分別用于安裝抽真空設(shè)備、電子槍、法拉第杯、照明設(shè)備、攝像設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備等。因此，可以理解，本申請(qǐng)中各設(shè)備的安裝位置并不是唯一的，例如攝像設(shè)備和照明設(shè)備的位置可對(duì)換，只要能夠有效的獲取電子剝離膜的影像信息即可，同樣的，溫度檢測(cè)設(shè)備的位置也是可以變換的，只要不影響溫度的檢測(cè)即可，抽真空設(shè)備只要能夠完整抽真空的目的即可。另外，本申請(qǐng)的電子槍也是可以替換的，可以根據(jù)不同能量需求更換不同功率或者不同類型的電子槍；當(dāng)然，電子槍和第一法拉第杯的安裝位置是一起的，并且與第二法拉第杯的位置必須是相對(duì)的，同時(shí)，電子屏蔽塊也必須安裝于第二法拉第杯之后，這是為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，并防止電子外溢。另外，電子剝離膜夾持組件中，電子剝離膜位置調(diào)整的機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)組件等可根據(jù)需求更換不同行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。溫度檢測(cè)設(shè)備可根據(jù)需求更換不同量程設(shè)備。抽真空設(shè)備可根據(jù)需求更換不同抽速真空獲得設(shè)備。電子屏蔽塊可根據(jù)束流功率更換不同厚度的鋁塊。而圖像獲得設(shè)備也可以根據(jù)具體的測(cè)試可選用或不用像素成像設(shè)備。

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例僅對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。

實(shí)施例

本例的電子剝離膜測(cè)試裝置，如圖1所示，包括腔體1、抽真空設(shè)備、電子剝離膜夾持組件、電子槍4、第一法拉第杯、第二法拉第杯52、照明設(shè)備6、攝像設(shè)備7、溫度檢測(cè)設(shè)備8、電子屏蔽塊。腔體1具有一個(gè)可開(kāi)合的頂蓋11，蓋合頂蓋11后形成封閉的密封腔體；本例中，腔體1的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有八個(gè)外接口，用于連接抽真空設(shè)備、電子槍4、第一法拉第杯、第二法拉第杯52、照明設(shè)備6、攝像設(shè)備7、溫度檢測(cè)設(shè)備8、電子屏蔽塊等。其中，抽真空設(shè)備由分子泵21和離子泵22組成，分子泵21和離子泵22分別安裝在腔體1的側(cè)壁上的兩個(gè)外接口上，在分子泵21的接口處還安裝有真空計(jì)23，通過(guò)分子泵和離子泵為腔體1抽真空，以達(dá)到符合檢測(cè)需求的真空度。電子剝離膜夾持組件安裝于腔體1內(nèi)，用于夾持待測(cè)的電子剝離膜。電子槍4安裝于腔體1的側(cè)壁上其中一個(gè)外接口中，用于轟擊待測(cè)電子剝離膜；第一法拉第杯和第二法拉第杯52同樣安裝于腔體1的內(nèi)側(cè)壁上，并且，第一法拉第杯固定在電子槍4的束流出口，用于測(cè)定入射電子剝離膜的粒子數(shù)量；第二法拉第杯52設(shè)置在電子槍4相對(duì)的側(cè)壁上的外接口中，用于測(cè)定穿越電子剝離膜后的粒子數(shù)量，從而計(jì)算出電子剝離膜的剝離效率。照明設(shè)備6和攝像設(shè)備7分別安裝于腔體1的側(cè)壁上的兩個(gè)外接口中，攝像設(shè)備7用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電子剝離膜的情況，照明設(shè)備6用于為攝像設(shè)備7提供照明。溫度檢測(cè)設(shè)備8安裝于腔體1的側(cè)壁上的一個(gè)外接口中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電子剝離膜的溫度。本申請(qǐng)的電子剝離膜夾持組件包括機(jī)械手31和驅(qū)動(dòng)組件32，機(jī)械手31在腔體1內(nèi)，用于夾持待測(cè)電子剝離膜，驅(qū)動(dòng)組件32設(shè)置在頂蓋11上端，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手31在腔體1內(nèi)進(jìn)行前、后、左、右、上、下移動(dòng)。電子屏蔽塊固定安裝于腔體1的側(cè)壁上，并且，設(shè)置于第二法拉第杯52的正后方，用于防止電子外溢，本例的電子屏蔽塊具體為鉛塊。

本例的電子槍4為轟擊型電子槍，轟擊型電子槍包括熱子、陰極和電源，電源在熱子和陰極間加轟擊電壓，使熱子發(fā)射電子轟擊陰極，再由陰極表面發(fā)射出大量電子，形成電子束。

本例中，抽真空設(shè)備、電子剝離膜夾持組件、電子槍4、第一法拉第杯、第二法拉第杯52、照明設(shè)備6、攝像設(shè)備7和溫度檢測(cè)設(shè)備8都是通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；例如在放置好電子剝離膜并蓋上頂蓋后，控制抽真空設(shè)備開(kāi)啟，對(duì)腔體進(jìn)行抽真空，控制電子剝離膜夾持組件調(diào)整電子剝離膜的位置，控制電子槍進(jìn)行轟擊，采集第一法拉第杯、第二法拉第杯和溫度檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)，在需要攝像時(shí)，控制照明設(shè)備進(jìn)行照明，并控制攝像設(shè)備開(kāi)啟。

本例的電子剝離膜測(cè)試裝置，使用時(shí)，先將待測(cè)電子剝離膜固定在電子剝離膜夾持組件的機(jī)械手31上，蓋合頂蓋，通過(guò)驅(qū)動(dòng)組件32調(diào)整電子剝離膜的位置，通過(guò)抽真空設(shè)備2對(duì)腔體1進(jìn)行抽真空，在真空條件下，用電子槍4對(duì)待測(cè)電子剝離膜進(jìn)行轟擊測(cè)試；通過(guò)兩個(gè)法拉第杯檢測(cè)電子束流入射電子剝離膜前后的粒子數(shù)量，從而計(jì)算電子剝離膜的剝離效率，剝離效率＝(入射前的粒子數(shù)量-穿過(guò)電子剝離膜后的粒子數(shù)量)/入射前的粒子數(shù)量。與此同時(shí)，通過(guò)攝像設(shè)備7觀察電子剝離膜的形狀變化情況，并通過(guò)溫度檢測(cè)設(shè)備8實(shí)時(shí)記錄電子剝離膜的溫度變化。

對(duì)本例的電子剝離膜測(cè)試裝置進(jìn)行模擬測(cè)試，以能量為10kev的電子束注入電子剝離膜，當(dāng)電子束注入電子剝離膜時(shí)，電子停止能將轉(zhuǎn)換為膜片的熱能，從而引起膜片表面溫度上升。隨著電子束流的注入，剝離膜溫度從環(huán)境溫度急劇升高至1400K左右，而當(dāng)束流停止注入時(shí)，剝離膜溫度隨著熱輻射及熱傳導(dǎo)緩慢下降，下一周期又將重復(fù)這一過(guò)程，電子剝離膜隨電子束流脈沖變化的升溫曲線如圖3所示。通過(guò)攝像機(jī)及熱成像可以記錄到該過(guò)程。根據(jù)熱成像記錄結(jié)果顯示，在電子束注入點(diǎn)溫度最高，以注入點(diǎn)為圓心，溫度迅速向外遞減擴(kuò)散，形成同心圓狀的溫度梯度。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。