一种用于同位素电磁分离器的接收口袋的制作方法

本实用新型属于同位素电磁分离器技术领域，具体涉及一种用于同位素电磁分离器的接收口袋。

背景技术：

电磁分离方法在同位素分离领域具有不可或缺的地位，电磁分离法是利用能量相同、质量不同的离子在横向磁场中旋转半径不同实现同位素分离的。同位素电磁分离器就是采用电磁分离方法分离得到同位素的设备。待分离的离子束从同位素电磁分离器的离子源中射出，经同位素电磁分离器中的磁场分离，再被接收装置接收，完成同位素的分离工作。

接收器是同位素电磁分离器的核心部件之一，用于接收经过离子光学系统后分离的同位素束流。它必须满足保持率高、同位素相互沾污小、可同时收集多种同位素、能够长时间稳定运行等要求。

接收器口袋安装在接收器内部，是接收器的核心部件，用于接收经过离子光学系统后分离的同位素离子束。一般接收器能同时安装多个接收器口袋，因此能同时接收多种同位素，并且保持率高、同位素相互沾污小，能长时间稳定运行。美国与俄罗斯是电磁同位素分离大国，最早使用电磁分离法分离同位素，因此，他们所使用的接收器口袋具有先进的水平。我们设计制造的接收器口袋在结构上与美国和俄罗斯的在结构和尺寸规格上有所不同，本实用新型中的接收器口袋用于铷(Rb)元素分离后的稳定同位素的接收。在同位素电磁分离器中，铷同位素离子束的能量一般为30keV左右，对接收器口袋产生较明显的轰击和溅射。因此需要加厚接收器口袋的壁厚。但同时铷同位素离子束进入接收器口袋后，轰击造成接收口袋内的温度升高，形成饱和蒸汽，导致已经收集到的铷同位素被蒸发而造成损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种接收器口袋，实现同位素的稳定接收，避免溅射和温度过高导致同位素的损失，并保证接收同位素的丰度。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是一种用于同位素电磁分离器的接收口袋，安装在同位素电磁分离器的接收器上，用于接收通过所述同位素电磁分离器分离后的铷同位素的离子束，所述接收器处于真空环境中，所述铷同位素包括⁸⁵Rb和⁸⁷Rb，其中所述接收口袋的袋体采用紫铜材料制作，包括位于所述接收口袋一侧的第一盒板，位于所述接收口袋另一侧的第二盒板，所述接收口袋能在收集所述离子束的同时检测所述离子束的束流流强。

进一步，所述接收口袋的袋体采用3mm厚的紫铜材料制作，所述接收口袋具有弯曲弧度，所述弯曲弧度的曲率半径为980mm。

进一步，所述接收口袋上设有冷却水管。

更进一步，所述冷却水管设置在所述接收口袋的外围。

进一步，所述接收器上设有水冷接头，所述冷却水管通过水管接头和水管接头螺母与所述水冷接头相连，所述冷却水管能够耐0.6MPa水压。

进一步，还包括设置在所述接收口袋外围的上固定板、下固定板、接线柱，所述上固定板、下固定板用于将所述接收口袋固定在所述接收器上，所述接线柱用于将所述离子束的束流强度输出为电流信号，所述电流信号用于检测所述离子束的所述束流流强。

进一步，还包括设置在所述下固定板上的螺母、螺钉、陶瓷环、陶瓷圈，所述螺母和螺钉用于固定所述接收口袋，所述陶瓷环和所述陶瓷圈用于将所述接收口袋与所述下固定板的绝缘。

更进一步，所述接收口袋的高度为250mm，内部深度为100mm，能够接收最大离子流为≤50mA，能够耐受最大功率为2kW的离子束的轰击，真空度能够达到1～3×10^-3Pa。

进一步，用于接收所述⁸⁵Rb的接收口袋，厚度为25mm。

进一步，用于接收所述⁸⁷Rb的接收口袋，厚度为20mm。

本实用新型的有益效果在于：

解决了同位素电磁分离器内离子束能量为25～35keV的轰击和溅射问题。避免了温度过高引起的同位素蒸发的问题，并能够方便的更换。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中所述接收口袋的侧视图；

图2是本实用新型具体实施方式中所述接收口袋的俯视图；

图3是本实用新型具体实施方式中所述接收口袋的前视图；

图4是本实用新型具体实施方式中所述接收口袋的仰视图；

图5是本实用新型具体实施方式中所述接收口袋的与所述接收器的连接示意图；

图中：1-第一盒板，2-第二盒板，3-上固定板，4-接线柱，5-底板，6-下固定板，7-螺母，8-螺钉，9-陶瓷环，10-陶瓷圈，11-冷却水管，12-水管接头，13-水管接头螺母，14-水冷接头、15-接收口袋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型提供的一种用于同位素电磁分离器的接收口袋，安装在同位素电磁分离器的接收器上(如图5所示)，用于接收通过同位素电磁分离器分离后的铷同位素的离子束。其中接收器处于真空环境中，铷同位素包括⁸⁵Rb和⁸⁷Rb两种。接收口袋15的袋体采用紫铜材料制作，包括位于顶部的第一盒板1，位于底部的第二盒板2，接收口袋15能收集全部分离的同位素的离子束，同时还能够检测离子束的束流流强(实现方法为通过接收器口袋15上的接线柱4，将离子束的束流强度输出为电流信号，再由PLC模块检测)。接收口袋15具有弯曲弧度，弯曲弧度的曲率半径为980mm，该弯曲弧度是根据离子束束流截面形状而确定，有利于均匀接收束流、降低同位素蒸发。

接收口袋15的袋体采用3mm厚的紫铜材料制作，在本实施例中，通过弯制焊接的方法将3mm厚的铜板加工成为接收口袋15的袋体，能够有效应对离子束的轰击和溅射，同时还具有良好的导热性，方便对接收口袋内部进行冷却。因为长时间的轰击和溅射，接收口袋会受到损坏，因此接收口袋15还能够方便的进行更换，保证同位素分离工做的顺利进行。

如图2-图4所示，接收口袋15上设有冷却水管11。冷却水管11设置在接收口袋15的外围。冷却水管11通过水管接头12和水管接头螺母13与接收器的水冷接头14相连，冷却水管11能够耐0.6MPa水压。理论计算表明，降低接收器口袋的温度可提高接收器口袋保持率。在接收器扣口袋温度不超过25℃时，保持率满足需求。在本实施例中，冷却水管11为铜制，能够通过强制水冷使接收器口袋温度低于25℃，避免同位素因蒸发造成的损失。

如图2-图4所示，还包括设置在接收口袋15外围的上固定板3、下固定板6、接线柱4，上固定板3、下固定板6用于将接收口袋15固定在接收器上，接线柱4用于将进入接收口袋15的离子束的束流强度输出为电流信号，此电流信号再由PLC模块检测，得到进入接收口袋15的离子束的束流流强。还包括设置在下固定板6上的螺母7、螺钉8、陶瓷环9、陶瓷圈10。

接收口袋15的高度为250mm，内部深度为100mm，能够接收最大离子流为≤50mA，能够耐受最大功率为2kW的离子束(解决了分离器内离子束能量为25～35keV的溅射问题)，真空度能够达到1～3×10-3Pa。“高度”见图2中“d1”所示、“深度”见图1中“d2”所示。

铷同位素共有两种，因此需要两个接收口袋15(每分离一种元素的同位素，均需重新设计接收口袋)，其中用于接收⁸⁵Rb的接收口袋的厚度为25mm，用于接收⁸⁷Rb的接收口袋的厚度为20mm。除“厚度”外，其他细节和部件一致，“厚度”见图3中“d3”所示。

本实用新型所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。