一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统及方法

技术特征：
1.一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，包括：外壳、若干个测量层、插槽和多路电流计；所述测量层设置在所述外壳中，其包括金属层和绝缘层，所述金属层设置在所述绝缘层上，所述金属层的测量平面与所述碳离子束的入射方向垂直；所述插槽设置在所述外壳上，其与各组测量层中的所述金属层连接，用于将所述金属层获得的电荷信号传输至所述多路电流计；所述多路电流计用于对所述金属层获得的电荷信号进行分析，获得电荷量曲线的峰值位置，所述峰值位置为所述碳离子束的射程，根据所述射程计算所述碳离子束的能量。2.如权利要求1所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，所述测量层为覆铜板，所述覆铜板的铜箔作为金属层，所述覆铜板的基板作为绝缘层，所述基板为pcb板。3.如权利要求2所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，所述基板的面积大于所述铜箔的面积。4.如权利要求2所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，所述基板等效为铜箔的等效厚度为：其中，d1为基板等效为铜箔之后的等效厚度，d2为基板的实际厚度，r1为预设能量的碳离子束在铜箔中的射程，r2为预设能量的碳离子束在基板中的射程。5.如权利要求2所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括降能片，入射的所述碳离子束通过降能片后，照射在所述测量层上。6.如权利要求5所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，所述降能片包括若干厚度不同的pmma板，所述pmma板的厚度由入射的所述碳离子束的能量确定，确定方法为根据待测碳离子束能量在铜箔中的射程，减去覆铜板的总的等效厚度，得到需要设置的等效厚度，将其转换为降能片的实际厚度。7.如权利要求1-6任一项所述的多层法拉第筒测量系统，其特征在于，将若干个所述测量层分为若干组，每组中测量层数量相同，在所述测量层的金属层设置信号引出端子，每一层的信号引出端子数等于所述测试层在该组中的位置序号。8.一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量方法，其特征在于，包括：确定降能片的厚度，并设置对应厚度的降能片；碳离子束通过所述降能片照射在所述如权利要求1-6任一项所述的多层法拉第筒测量系统的测量层上，所述测量层将检测到的电信号传输至插槽，并通过所述插槽将电信号传输至多路电流计；所述多路电流计测量碳离子束在不同测量层上的电荷分布，得到所述碳离子束的电荷分布曲线；获得所述电荷分布曲线上的测量峰位置和信号值，并确定所述测量峰对应的测量层；根据各个测量层的所述信号值，计算碳离子束的射程，并根据碳离子束的射程获得所述碳离子束的能量。9.如权利要求8所述的多层法拉第筒测量方法，其特征在于，所述确定降能片的厚度的方法为：
当碳离子束的能量处于80～286.715mev/u区间时，不使用降能片，直接对碳离子束进行检测；当碳离子束的能量处于286.715～349.525mev/u区间时，使用第一厚度的降能片，然后对碳离子束进行检测；当碳离子束的能量处于349.525～430mev/u区间时，使用第二厚度的降能片，然后对碳离子束进行检测；所述第一厚度小于第二厚度。10.如权利要求8所述的多层法拉第筒测量方法，其特征在于，所述射程的计算公式为：r＝r1 r2 z其中，r1为降能片的等效厚度，r2为n2层之前所有测量层的等效厚度，i1、i2和i3分别为第n1层、第n2层和第n3层的信号值，电荷分布曲线峰值所在的测量层为n2层、n2层的前一测量层为n1层，n2层的后一测量层为n3层。

技术总结
本发明属于加速器技术领域，涉及一种用于碳离子束测量的多层法拉第筒测量系统和方法，包括：外壳、若干组测量层、插槽和多路电流计；测量层设置在外壳中，其包括金属层和绝缘层，金属层设置在绝缘层上，金属层的测量平面与碳离子束的入射方向垂直；插槽设置在外壳上，其与各组测量层中的金属层连接，用于将金属层获得的电荷信号传输至多路电流计；多路电流计用于对金属层获得的电荷信号进行分析，获得电荷量曲线的峰值位置，峰值位置为碳离子束的射程。其能够快速获取能量为80～430MeV碳离子束的射程，同时具有较高的射程分辨率。同时具有较高的射程分辨率。同时具有较高的射程分辨率。


技术研发人员：唐凯 赵祖龙 丁家坚 陈玉聪 胡正国 毛瑞士 徐治国 康新才 杨永良 李娟 刘通 冯永春
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/6/24