Ni同位素靶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靶的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]61Ni是重要的核材料之一，61Ni的(η，α )反應(yīng)截面數(shù)據(jù)(即單能快中子引起的α粒子出射核反應(yīng)截面數(shù)據(jù))，對(duì)于核反應(yīng)模型理論的完善、核能開發(fā)、核工程應(yīng)用、核裝置的研制設(shè)計(jì)及核試驗(yàn)診斷分析起著重要的支撐作用，可用來定量分析加速器、反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的輻射損傷(氦脆等)。61Ni靶要滿足以下幾個(gè)要求:①薄，自支撐(即無襯底)。為了盡量降低α粒子從同位素靶中出射時(shí)的能量損失和自吸收，就必須把同位素靶非常薄且不需襯底。②由于加速器中子源強(qiáng)低，反應(yīng)截面小，為了獲得足夠多的核反應(yīng)事件以便確定核反應(yīng)截面，就要求同位素靶的面積足夠大。③制備方法的原料利用率高。由于61Ni靶的單價(jià)是天然Ni的幾百萬倍，要盡可能降低原材料消耗、提高原材料利用率。④均勻度高且不含氧。
[0003]目前在公開文獻(xiàn)和報(bào)道中未見過自支撐61Ni靶制備方法的報(bào)道。其主要原因?yàn)?商用的61Ni同位素原材料的形態(tài)一般是粉末狀的，不易制備成箔狀靶；自支撐靶在面積大且靶厚度薄的情況下極易破裂，制作過程中容易破裂，進(jìn)一步加大了制作難度。因此，現(xiàn)在急需尋求一種能夠滿足61Ni的(η，α )反應(yīng)截面數(shù)據(jù)測量要求的自支撐61Ni靶的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明提供了一種能夠兼顧靶面積和靶厚度且使得材料利用率高達(dá)95%的自支撐61Ni同位素靶的制備方法。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟:
[0009](I)同位素粉末的凝結(jié)
[0010]在真空度好于3 X 10_4Pa的真空室內(nèi)，利用電加熱裝置將61Ni同位素粉末材料加熱至1450°C使其蒸發(fā)并冷凝至收集器上，凝結(jié)成團(tuán)聚狀；
[0011](2)軋制與真空退火交替進(jìn)行2?5次
[0012]將步驟(I)得到的團(tuán)聚狀61Ni同位素材料，進(jìn)行軋制與真空退火過程，得到箔狀61Ni同位素材料，并且軋制與真空退火按先后順序交替進(jìn)行2?5次；其中真空退火所需的真空好于5 X ICT4Pa,退火溫度為580?600°C，每次退火時(shí)間30?35min ；
[0013](3)軋制
[0014]將步驟(2)得到的箔狀61Ni同位素材料進(jìn)行軋制，得到所需厚度和面積的61Ni同位素靶；
[0015]步驟(2)?(3)所述的軋制過程是在軋輥機(jī)中進(jìn)行的，乳輥間距初始設(shè)為1.5?2mm ο
[0016]優(yōu)選地，步驟(I)中電加熱裝置的加熱過程為:加熱電流以每分鐘I?5A的速度提高，加熱61Ni同位素粉末至1450°C后停止加大電流并將電流維持20?40min后將電流降為O ;
[0017]優(yōu)選地，步驟⑵?(3)所述的軋制，是將61Ni同位素材料放入兩片不銹鋼夾片中進(jìn)行軋制的。
[0018]優(yōu)選地，步驟(I)所述的收集器為鉭針，且鉭針與冷凝結(jié)構(gòu)相連。
[0019]優(yōu)選地，步驟(2)中所述的退火溫度為580°C，退火時(shí)間為30min。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明提供的制備61Ni同位素靶的方法具有以下有益效果:
[0022](I)面積可達(dá)6000mm2且厚度可小至0.5 Um0采用乳制和真空退火相交替的工藝，其中退火操作可以修復(fù)薄膜材料的內(nèi)部晶格缺陷，避免軋制過程中會(huì)破裂。
[0023](2)同位素原材料的利用率高達(dá)95%以上，極大地節(jié)約了成本。本方法步驟(I)中由于采用先高溫蒸發(fā)后冷卻凝結(jié)的方式使同位素團(tuán)聚后再進(jìn)行后續(xù)操作，不但使得同位素的利用率大幅提高至95%以上而且還利于后續(xù)的軋制，其中利用鉭針為收集器，鉭針非收集的一端與冷凝裝置相連，使得同位素材料蒸發(fā)的蒸汽凝結(jié)至溫度較低的鉭針收集器上。另外，步驟(2)?步驟(3)中軋制和退火操作，同位素材料的利用率為99%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0025]實(shí)施例1
[0026]一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，該方法包括以下幾個(gè)步驟:
[0027](I)同位素粉末的凝結(jié)
[0028]在真空度為2.8 X 10_4Pa的真空室內(nèi)，利用電加熱裝置將61Ni同位素粉末材料加熱至1450?使其蒸發(fā)并冷凝至鉭針收集器上，鉭針與銅冷凝管相連，使得同位素材料蒸發(fā)的蒸汽凝結(jié)至溫度較低的鉭針收集器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末狀同位素原料的凝結(jié)、團(tuán)聚。
[0029]其中電加熱裝置的加熱過程為:加熱電流以每分鐘3A的速度提高，加熱61Ni同位素粉末至1450°C后停止加大電流并將電流維持30min后將電流降為O ;
[0030](2)軋制與真空退火交替進(jìn)行3次
[0031]將步驟⑴得到的團(tuán)聚狀61Ni同位素材料，進(jìn)行軋制與真空退火過程使其軋成箔狀，并且軋制與真空退火按先后順序交替進(jìn)行3次；其中真空退火所需的真空為4.5 X l(T4Pa，退火溫度為580°C，每次退火時(shí)間30min ；
[0032](3)軋制
[0033]將步驟(2)得到的箔狀61Ni同位素材料進(jìn)行軋制，得到所需厚度和面積的61Ni同位素靶；
[0034]其中步驟(2)?(3)所述的軋制過程是在軋輥機(jī)中進(jìn)行的，乳輥間距初始設(shè)為
1.5mm，并且是將61Ni同位素材料放入兩片不銹鋼夾片中進(jìn)行軋制的。
[0035]利用本發(fā)明提供的方法制備出面積為3000?6000mm2、厚度為0.5?I μπι的61Ni自支撐靶，利用率高達(dá)95 %，促使核物理實(shí)驗(yàn)課題組能夠?qū)σ幌盗型凰氐闹凶雍朔磻?yīng)截面開展實(shí)驗(yàn)研宄。
[0036]實(shí)施例2
[0037]與實(shí)施例1的方法相同，不同的是步驟⑵中退火溫度為600°C，時(shí)間為35min ;乳制過程是在軋輥機(jī)中進(jìn)行的，乳輥間距初始設(shè)為2mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)步驟: (1)同位素粉末的凝結(jié) 在真空度好于3X10_4Pa的真空室內(nèi)，利用電加熱裝置將61Ni同位素粉末材料加熱至1450°C使其蒸發(fā)并冷凝至收集器上，凝結(jié)成團(tuán)聚狀； (2)軋制與真空退火交替進(jìn)行2?5次 將步驟(I)得到的團(tuán)聚狀61Ni同位素材料，進(jìn)行軋制與真空退火過程得到箔狀61Ni同位素材料，并且軋制與真空退火按先后順序交替進(jìn)行2?5次；其中真空退火所需的真空好于5X l(T4Pa，退火溫度為580?600°C，每次退火時(shí)間30?35min ； (3)軋制 將步驟(2)得到的箔狀61Ni同位素材料進(jìn)行軋制，得到所需厚度和面積的61Ni同位素靶； 步驟(2)?(3)所述的軋制過程是在軋輥機(jī)中進(jìn)行的，乳輥間距初始設(shè)為1.5?2_。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述電加熱裝置的加熱過程為:加熱電流以每分鐘I?5A的速度提高，加熱61Ni同位素粉末至1450°C后停止加大電流并將電流維持20?40min后將電流降為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，其特征在于，步驟(2)?(3)所述的軋制，是將61Ni同位素材料放入兩片不銹鋼夾片中進(jìn)行軋制的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的收集器為鉭針，且鉭針與冷凝裝置相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的退火溫度為580°C，退火時(shí)間為30min。
【專利摘要】本發(fā)明屬于靶的制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種自支撐型61Ni同位素靶的制備方法。該方法包括的步驟為：(1)同位素粉末的凝結(jié)；(2)軋制與真空退火交替進(jìn)行2～5次；(3)軋制。該方法能夠制備面積可達(dá)6000mm2且厚度可小至0.5μm的61Ni同位素靶且使得材料利用率高達(dá)95％。
【IPC分類】B22F3-10, C22F1-10, B22F3-18
【公開號(hào)】CN104785783
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510153491
【發(fā)明人】樊啟文, 杜英輝, 張榕, 胡躍明
【申請(qǐng)人】中國原子能科學(xué)研究院
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日