品台4的工作面，电流探针5的另一端从准直器6的上端伸出与安装于真空室2外侧壁上的同轴电缆3相连接，同轴电缆3与静电计11相连接；静电计11通过RS232串行通信接口 COM2与计算机10信号连接。
[0022]底座I内设有无油涡旋真空泵12和涡轮分子泵15，无油涡旋真空泵12和涡轮分子泵15通过第一插板阀13相连接；涡轮分子泵15通过第二插板阀14与真空室2连接；第二插板阀14上设有防护罩16，防护罩16位于真空室2内。
[0023]防护罩16能够防止异物掉入涡轮分子泵15内。
[0024]通过第一步进电机9使位移样品台4沿X轴往复移动，通过第二步进电机19使准直器6沿Y轴方向往复移动。
[0025]本发明还提供了一种利用上述检测系统对金属氚化物薄膜靶表面氚分布进行检测的方法，具体按以下步骤进行:
步骤1:打开真空室2，将图3所示的金属氚化物薄膜靶样品固定在位移样品台4朝向准直器6的台面上，关闭真空室2 ;
步骤2:启动无油涡旋真空泵12，当真空室2内的真空度< 2Pa时，启动涡轮分子泵
15 ；
步骤3:当真空室2内的真空度彡1.0 X KT3Pa时，启动计算机10，首先初始化串行通信接口 COMl与串行通信接口 COM2，然后设定扫描步长，扫描初始位置，对静电计11进行零点校正；然后通过串行通信接口 COMl给步进电机控制器发送X轴控制命令，第一步进电机9启动，驱动第一研磨丝杠17旋转，旋转的第一研磨丝杆17驱动第一位移块18移动，进而通过第一位移块18带动第一真空波纹管8移动，第一真空室波纹管8通过第一连接杆23推动位移样品台4同向移动，使得位移样品台4沿X轴步进运动，电流探针5完成对金属氚化物薄膜靶表面X轴方向一行扫描；计算机10通过串行通信接口 COMl给步进电机控制器发送Y轴控制命令，第二步进电机19启动，第二步进电机19通过第二研磨丝杠20、第二位移块21和第二真空波纹管22驱动第二连接杆24移动，带动准直器6沿Y轴步进运动，电流探针5完成对金属氚化物薄膜靶表面Y轴方向一行扫描；然后开始X轴方向下一行的扫描；在扫描过程中，计算机10通过串行通信接口 COM2控制静电计11读取金属氚化物薄膜靶表面每一个扫描位置的电流信号，并将数据保存在以X轴和Y轴坐标为地址的二维数组中，当金属氚化物薄膜靶表面全部扫描完成后，计算机10将保存的扫描数据进行作图得到金属氚化物薄膜靶表面氚分布的图像。
[0026]将图3所示的金属氚化物薄膜靶样品置于本发明检测系统的位移样品台4上，该金属氚化物薄膜靶样品为氚钛靶，衬底为钼，衬底的直径37mm、厚度1mm，钼衬底中央为直径20mm的氚化钛膜，厚度5 μ m，按本发明检测方法进行对该金属氚化物薄膜靶样品进行测试，设定扫描步长为1mm，准直孔面积1mm2，扫描间隔I秒，均匀扫描整个靶面，得到靶面各点(面积Imm2)的β射线通量，测试结果如图4、图5所示，图4是氚钛靶样品表面β射线通量分布的二维重建图，图5是三维重建图，由于靶表面β射线通量与氚的含量成正比关系，所以从图中可以清晰地反映出靶表面氚的分布情况。
[0027]现有的β射线自显影方法尚不能得到金属氚化物薄膜靶表面氚分布的二维和三维重建的数字化图像。
【主权项】
1.一种金属氚化物薄膜靶表面氚分布的二维扫描成像检测系统，其特征在于，包括底座(1)，底座(I)上安装有真空室(2)和两台步进电机；真空室(2)与步进电机之间设有真空波纹管和驱动机构，真空波纹管的一端与真空室(2)相连接，真空波纹管的另一端密封，真空波纹管的密封端与连接杆的一端相连接，连接杆的另一端穿过真空波纹管和真空室(2)的侧壁伸入真空室(2)内，该两根连接杆相互垂直，其中一根连接杆伸入真空室(2)内的一端与位移样品台(4)相连接，另一根连接杆与竖直设置于真空室(2)内的准直器(6)相连接，准直器(6)内设有电流探针(5)，电流探针(5)的一端伸入准直器(6)内，并朝向位移样品台(4)的工作面，电流探针(5)的另一端与同轴电缆(3)相连接，同轴电缆(3)与静电计(11)相连接；驱动机构和真空波纹管驱动连接杆沿自身轴线方向往复移动；两台步进电机均与步进电机控制器相连，该步进电机控制器和静电计(11)均与计算机(10)信号连接；底座(I)内设有无油涡旋真空泵(12)和涡轮分子泵(15)，无油涡旋真空泵(12)和涡轮分子泵(15)通过第一插板阀(13)相连接；涡轮分子泵(15)通过第二插板阀(14)与真空室(2)连接。
2.根据权利要求1所述的金属氚化物薄膜靶表面氚分布的二维扫描成像检测系统，其特征在于，所述的驱动机构包括位移块和研磨丝杆，研磨丝杆由步进电机驱动，位移块位于研磨丝杆和真空波纹管之间，位移块的一端与研磨丝杆相连接，另一端与真空波纹管的密封端相连。
3.根据权利要求1所述的金属氚化物薄膜靶表面氚分布的二维扫描成像检测系统，其特征在于，第二插板阀(14)上设有防护罩(16)，防护罩(16)位于真空室(2)内。
4.一种用权利要求1所述检测系统对金属氚化物薄膜靶表面氚分布的检测方法，其特征在于，该检测方法具体按以下步骤进行: 步骤1:打开真空室(2)，将金属氚化物薄膜靶样品固定在位移样品台(4)朝向准直器(6)的台面上，关闭真空室(2); 步骤2:启动无油涡旋真空泵(12)，当真空室(2)内的真空度彡2Pa时，启动涡轮分子泵(15)； 步骤3:当真空室(2)内的真空度< 1.0XKT3Pa时，启动计算机(10)，初始化串行通信接口，设定扫描步长，扫描初始位置，对静电计(11)进行零点校正；然后给步进电机控制器发送X轴控制命令，一台步进电机启动，该步进电机通过驱动机构推动位移样品台(4)沿X轴步进运动，电流探针(5)完成对金属氚化物薄膜靶表面X轴方向一行扫描；计算机(10)给步进电机控制器发送Y轴控制命令，另一台步进电机启动，该步进电机驱动机构通过另一套驱动机构带动准直器(6)沿Y轴步进运动，电流探针(5)完成对金属氚化物薄膜靶表面Y轴方向一行扫描；然后开始X轴方向下一行的扫描；扫描过程中，计算机(10)通过静电计(11)读取金属氚化物薄膜靶表面每一个扫描位置的电流信号，并将数据保存在以X轴和Y轴坐标为地址的二维数组中，当金属氚化物薄膜靶表面全部扫描完成后，计算机(10)将保存的扫描数据进行作图得到金属氚化物薄膜靶表面氚分布的图像。
5.根据权利要求4所述的对金属氚化物薄膜靶表面氚分布的检测方法，其特征在于，步骤3所述的驱动机构包括位移块和研磨丝杆，研磨丝杆由步进电机驱动，位移块位于研磨丝杆和真空波纹管之间，位移块的一端与研磨丝杆相连接，另一端与真空波纹管的密封端相连。
【专利摘要】金属氚化物薄膜靶表面氚分布的二维扫描成像检测系统及检测方法，系统包括真空室和两台与计算机相连的步进电机；真空室与步进电机之间有驱动机构，驱动连接杆往复移动，两根连接杆分别与位移样品台和准直器相连，准直器内有电流探针；还有无油涡旋真空泵和涡轮分子泵。在位移样品台上放置金属氚化物薄膜靶；抽真空；一台步进电机推动位移样品台沿X轴步进运动，对金属氚化物薄膜靶表面X轴方向一行扫描；另一台步进电机带动准直器沿Y轴步进运动，对金属氚化物薄膜靶表面Y轴方向一行扫描；计算机读取电流信号，并得到金属氚化物薄膜靶表面氚分布的图像。该检测系统通过直接扫描测量样品的β射线通量的二维分布，测量准确度高，成像效果好。
【IPC分类】G01T1-36
【公开号】CN104833998
【申请号】CN201510238460
【发明人】杨磊
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月12日