一種強(qiáng)流中子發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種采用微波離子源產(chǎn)生并加速氘離子，利用氘氘(氘氚)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)流中子的裝置。氫吸收能力很強(qiáng)的固體安裝在低溫冷卻靶上面，微波離子源將氘電離，然后加速到很高的能量打到靶上，打到靶上的高能離子與吸附在靶上的氘發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生中子。本發(fā)明與目前通常采用的潘寧離子源方案相比，設(shè)備體積略有增大，但氘離子束流強(qiáng)度增強(qiáng)幾倍到數(shù)十倍，從而使中子產(chǎn)量成倍增加，并且微波離子源為長壽命離子源，整個(gè)設(shè)備使用壽命可長達(dá)幾年。
【專利說明】一種強(qiáng)流中子發(fā)生裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氘氘(或氘氚)反應(yīng)產(chǎn)生中子的裝置，主要應(yīng)用于中子相關(guān)研究、如探傷、材料分析等方向，涉及核物理、材料分析、礦物勘探等方面。

【背景技術(shù)】
[0002]中子是一種電中性的粒子，具有質(zhì)子相同的質(zhì)量，它在很多核反應(yīng)中扮有重要的角色，許多核素可以俘獲中子，生產(chǎn)活化產(chǎn)物，進(jìn)而放出T射線，它是中子活化分析的基礎(chǔ)。中子活化分析在石油等多種資源的勘探、材料元素含量的分析、安防爆炸物的探測(cè)等方面有重要作用。
[0003]自由中子半衰期比較短(10分鐘11秒)，因此只能現(xiàn)制現(xiàn)用。在實(shí)驗(yàn)室中，最常用的中子源是某些衰變時(shí)釋放中子的核素。比如锎-252(半衰期為2.65年)的自發(fā)裂變，100個(gè)原子中有3個(gè)锎原子核裂變時(shí)會(huì)釋放中子，每次裂變會(huì)平均產(chǎn)生3.7個(gè)中子；還有直接將核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中子引出，用于相關(guān)的研究。前者價(jià)格昂貴，后者只有在一些特定的地方才能獲得。
[0004]采用離子源加速氘離子進(jìn)行氘氘反應(yīng)或氘氚反應(yīng)獲得中子是一種價(jià)格低廉、安全可靠的方法，目前這種裝置通常采用潘寧離子源，主要是由于其具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。但這種離子源壽命較低，產(chǎn)生的離子束很小，最大只有幾百微安，對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)或分析工作，效率很低。本發(fā)明采用微波離子源作為中子發(fā)生器離子的產(chǎn)生和加速裝置，引出粒子束可以達(dá)到幾十到上百毫安，中子產(chǎn)生效率大大提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種價(jià)格相對(duì)低廉、安全可靠的強(qiáng)流中子發(fā)生裝置。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]I)裝置采用全密閉結(jié)構(gòu)，微波離子源主體、水冷氫氣吸附靶、渦輪分子泵等裝置與外界均沒有氣體交換。
[0008]2)工作時(shí)，離子源產(chǎn)生并將離子加速到很高能量，打到低溫旋轉(zhuǎn)氘氣體吸收靶上。這些高能離子，會(huì)有部分與工件靶上吸附的氣體發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生中子。離子打到靶上產(chǎn)生中子的同時(shí)還會(huì)有一些氘(或氚)氣體放出，放出的氣體被吸入分子泵，從分子泵排氣孔進(jìn)入微波離子源，又變?yōu)殡x子，這樣既保證微波離子源氣體的濃度，又能保證真空室處于較好的真空環(huán)境。
[0009]3)工作一定時(shí)間以后，當(dāng)氘氣濃度降低或真空室內(nèi)真空度降低到一定水平時(shí)可以打開真空結(jié)構(gòu)，更換吸附盤并重新獲取真空環(huán)境。
[0010]4)本發(fā)明也可以用于氘氚反應(yīng)。
[0011]5)本發(fā)明也可以采用普通真空獲取結(jié)構(gòu)，但是氣體消耗較大。

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的強(qiáng)流中子發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:
[0013]I)如圖1所示，真空腔體I為圓柱形，直徑300mm，微波離子源2安裝在它的頂部，安裝位置偏離軸心70mm。低溫氘吸附靶3安裝在真空腔體I底部中心位置，它通過磁密封傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部通有冷卻液降溫。
[0014]2)分鐘泵4通過一個(gè)90度彎管連接在真空腔體I上面，分子泵的排氣孔通過輸氣管道3連接微波離子源2的進(jìn)氣口，排出的氣體再進(jìn)入離子源，在離子源內(nèi)變?yōu)殡x子，再次進(jìn)行注入。
[0015]3)在輸氣管道3內(nèi)部置有一個(gè)低溫吸附靶5同材質(zhì)的氫調(diào)節(jié)物質(zhì)，通過在輸氣管道3外的加熱和冷卻，調(diào)節(jié)真空腔I內(nèi)的真空度和微波離子源2的進(jìn)氣量。當(dāng)中子發(fā)生器初始工作時(shí)，真空腔體I內(nèi)真空度高，分子泵4排出氣體較少，通過輸氣管道3進(jìn)入微波源3氣體不足時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)塊加熱，產(chǎn)生氫氣，使離子源正常工作。當(dāng)設(shè)備長時(shí)間工作，低溫氘吸附靶5放出氣體較多時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)塊降溫，使其吸附氫氣，使離子源工作在比較穩(wěn)定的氣壓環(huán)境下。
[0016]4)如圖1所示，微波離子源2與低溫吸附靶5偏心放置，微波離子源2引出系統(tǒng)采用散焦設(shè)計(jì)，離子束發(fā)散，可防止轟擊后工件靶局部溫度過高；并且注入過程中，低溫氘吸附靶5不斷旋轉(zhuǎn)，改變注入位置，使其照射均勻。
[0017]本發(fā)明與常用的潘寧源中子發(fā)生器相比，使用壽命更長，而中子的產(chǎn)額比它高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.一種采用微波離子源產(chǎn)生并加速氘離子，利用氘氘(或氘氚)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)流中子的裝置。如圖1所示，氘(或氚)吸附在低溫冷卻靶上面，由微波離子源產(chǎn)生氘離子，經(jīng)過高壓加速打到冷卻靶上，與冷卻靶吸附的氘(或氚)原子發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子。
2.根據(jù)權(quán)利I所述方法，微波離子源采用2.45GHz微波，磁場由永磁體或螺線管線圈產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利I所述方法，氘氣吸附在靶上面，靶體低溫冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利I所述方法，低溫冷卻盤為圓形，可繞其中心旋轉(zhuǎn)，氘離子束對(duì)其偏心輻照。
5.根據(jù)權(quán)利I所述方法，為了減少氣體消耗，本中子發(fā)生裝置整體全密閉設(shè)計(jì)，為了提高微波離子源離子束流，設(shè)備內(nèi)置一臺(tái)小型分子泵，抽取真空室內(nèi)氣體，然后送入離子源，氣體循環(huán)使用，并能保持真空室內(nèi)真空。
6.根據(jù)權(quán)利I所述方法，離子源進(jìn)氣管道內(nèi)置溫度可以調(diào)節(jié)的氫吸附物質(zhì)，用于離子源與真空室內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】H05H3/06GK104378905SQ201410437059
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】明建川 申請(qǐng)人:常州博銳恒電子科技有限公司