磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置的制作方法

本发明属于放射源制备技术领域，具体涉及一种磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置。

背景技术：

近年来随着核能利用的增加，α能谱法已经广泛应用于各领域的放射性测量中，比如核保障分析、核安全、核裂变、核数据和环境监测等领域。α能谱法在锕系元素的定性和定量分析中起着越来越重要的作用。目前，在对α放射源进行α能谱测量时，测量准确度主要依赖于所制备的α放射源的质量，高质量的固体放射源通常是放射性物质形成一种均匀一致的薄层。目前制备放射源的各种技术中电沉积常用来制备极薄的固体放射源，但是在一些含有多种放射性核素的放射性物质中，它们的能谱是叠加的，用传统电沉积方法制备的放射源在α能谱测量中能量分辨率不高，且操作仍以人工操作实践经验为主，因而不仅操作人员接触放射性的几率较大，操作的精度及沉积结果的重复性也很差，所以亟待建立一种能够明显的提高所制源的能量分辨率的新的制源方法和操作调控装置。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种磁流体动力学电沉积法制备α放射源的调控装置，以提高所制备α放射源的能量分辨率和装置的操作安全性。

本发明的技术方案如下：一种磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，包括二维定位支架和设置在二维定位支架上的永磁体调控台面，所述的永磁体调控台面包括底座，所述底座上设有用于固定沉积槽的孔，在孔的两侧设置用于固定永磁体的磁铁固定板和用于调节永磁体位置的位移传动装置；在所述二维定位支架的上部设有电极和电极旋转电机，并外置调整电极高度和旋转速度的控制器，电极的下端安装阳极丝，所述电极的中心位于永磁体调控台面底座上沉积槽固定孔中心的正上方。

进一步，如上所述的磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，其中，所述的用于调节永磁体位置的位移传动装置包括轴承座、丝杠和滑块，丝杠设置在轴承座上，滑块与丝杠螺纹连接，磁铁固定板固定在滑块上。

进一步，如上所述的磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，其中，所述永磁体调控台面的底座上设有用于读取永磁体轴向端面中心与沉积槽中阴极沉积源片中心之间距离的刻度线。

进一步，如上所述的磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，其中，位于沉积槽固定孔两侧的位移传动装置对称设置。

进一步，如上所述的磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，其中，所述的二维定位支架包括底板和垂直固定架，永磁体调控台面安装在所述底板上，垂直固定架上设有呈水平状的垂直升降臂，所述电极和电极旋转电机均设置在垂直升降臂上，垂直升降臂的升降由外置的控制器进行操作，并通过电动调节丝杠螺母传动装置来实现其上下移动。

进一步，如上所述的磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，其中，所述的二维定位支架和永磁体调控台面均采用无磁性材料。

本发明的有益效果如下：

(1)在磁流体动力学电沉积制备放射源时由于永磁体为强磁，在操作过程中存在较大的危险性，通过磁铁控制台面可以方便的对永磁体进行固定，也可以通过丝杠实现永磁体与阴极沉积源片之间距离的灵活调控，避免在操作过程中因强磁相吸而引起人员受伤或放射性溶液洒落的危险。另外由于调控装置中心沉积槽固定孔两边的装置对称，所以可以在沉积槽两边对称地施加磁场，且可以方便地调控永磁体与沉积槽的间距，因此在获得好的沉积效率和能量分辨率的同时，大大提高了操作的安全性。

(2)该调控装置中的高精度二维定位支架可通过辅助装置控制器实现对电极间距和阳极转速的准确定位和方便调控，与传统沉积方法比，大大提高了实验精度和沉积效果的同时，也减小了操作人员接触放射性的几率，从而使操作更加方便安全。

(3)整套调控装置使放射源制备过程中许多之前不可控的变化因素变得可以准确调节控制，因而使沉积的重复性提高的同时，沉积效率和源的能量分辨率也有很大提高。

附图说明

图1为本发明具体实施例中调控装置的正面结构示意图；

图2为本发明具体实施例中调控装置的侧面结构示意图。

图中，1-永磁体调控台面的底座；2-二维定位支架的底板；3-电极；4-阳极丝；5-磁铁固定板；6-丝杠；7-滑块；8-轴承座；9-垂直固定架；10-垂直升降臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明提供了一种磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，该调控装置包括高精度二维定位支架和永磁体调控台面。

如图1、图2所示，高精度二维定位支架包括底板2、垂直固定架9、垂直升降臂10、电极3、电极旋转电机和调整电极高度和电极旋转速度的控制器等。在电极3的下端安装清洗干净的铂阳极丝4，铂丝可以弯曲成不同的形状。通过高精度二维定位支架的控制器，可以方便地调节阳极的升降进而调节阳极与阴极沉积源片的间距，还可调节阳极转速。该高精度二维定位支架主体结构采用了铝、灰塑料、碳钢等无磁性材料，以减少在磁流体动力学电沉积法制备放射源过程中对磁场的干扰。

永磁体调控台面包括底座1、磁铁固定板5、轴承座8、丝杠6和滑块7等部件。底座1可以为一长方形铝板，在板的对角线中心处有一个圆形的孔，用于固定沉积槽，在孔的左右两侧对称的安装有轴承座8、滑块7、磁铁固定板5和丝杠6，丝杠6设置在轴承座8上，滑块7与丝杠6螺纹连接，磁铁固定板5固定在滑块7上。永磁体固定在磁铁固定板5上，使其n-s极方向垂直于沉积槽的轴线方向，永磁体可以通过丝杠6随滑块7在丝杠上左右移动，进而可以调节永磁体与沉积槽的距离，根据底座1上的长度刻度可以准确的读出永磁体轴向端面中心与阴极沉积源片中心的距离，从而可求出沉积源片中心处的磁通密度。装置左右对称，不仅可以在沉积槽的两边对称的施加磁场，还可以方便地调控永磁体距离沉积槽的距离，实现不同磁场大小及磁场不同施加方式对磁流体动力学电沉积的影响的全面研究。永磁体调控台面的材料选用铝、铜、灰塑料，这些材料均无磁性，以避免对磁场的干扰。

将永磁体调控台面的底座1置于高精度二维定位支架底板2的表面，使高精度二维定位支架上电极的中心在永磁体调控台面中心沉积槽孔圆心的正上方，即两圆心在同一垂直线上。在其位置调节好之后，用四个铝质螺母将高精度二维定位支架和永磁体调控台面进行固定。

实施例1

本实施例提供的磁流体动力学电沉积法制备α放射源的调控装置，包括高精度二维定位支架、永磁体调控台面。其结构参见图1、图2，永磁体调控台面包括底座1，所述底座1上设有用于固定沉积槽的圆孔，在圆孔的两侧对称设置用于固定永磁体的磁铁固定板5和用于调节永磁体位置的位移传动装置。位移传动装置包括轴承座8、丝杠6和滑块7，丝杠6设置在轴承座8上，滑块7与丝杠6螺纹连接，磁铁固定板5固定在滑块7上。高精度二维定位支架包括底板2和垂直固定架9，永磁体调控台面安装在所述底板2上，垂直固定架9上设有呈水平状的垂直升降臂10，电极3、电极旋转电机均设置在垂直升降臂10上，并设有外置的调整电极高度和旋转速度的控制器，垂直升降臂的升降由外置的控制器进行操作，并通过电动调节丝杠螺母传动装置来实现其上下移动，电极3的下端安装阳极丝4。

将永磁体调控台面的底座1置于高精度二维定位支架底板2的表面，使高精度二维定位支架上电极3的中心在永磁体调控台面中心沉积槽孔圆心的正上方，即两中心在同一垂直线上。在其位置调节好之后，用四个铝质螺母将高精度二维定位支架和永磁体调控台面进行固定。

在电极3的下端安装清洗干净的铂阳极丝4，铂丝可以弯曲成l形状。通过高精度二维定位支架的控制器，可以方便地调节阳极与阴极沉积源片之间的间距为5mm，还可调节阳极转速为60r/min。

将磁通密度为0.7t的永磁体固定在磁铁固定板5上，使其n-s极方向垂直于铂阳极，永磁体可以通过丝杠6随滑块7在丝杠上左右移动，进而可以调节永磁体与沉积槽的距离，根据底座上的长度刻度可以准确的读出永磁体轴向端面中心与阴极沉积源片中心的距离为14mm，从而可求出沉积源片中心处的磁通密度。装置左右对称，所以还可以在沉积槽的两边对称的施加磁场，且可方便地调控永磁体距离沉积槽的距离，实现不同磁场大小及磁场不同施加方式对磁流体动力学电沉积的影响的全面研究。

实施例2

本实施例的装置结构与实施例1相同，与实施例1不同的是，调节铂阳极使其与阴极沉积源片间距为7mm；电沉积过程中电极的转速为50r/min。在阴极沉积源片两侧对称的施加两块永磁体，其磁通密度都为0.7t，且使沉积源片中心位置和每侧永磁体轴向端面的中心之间距离都为14mm。

实施例3

本实施例的装置结构与实施例1相同，与实施例1不同的是，调节铂电极使其与阴极沉积源片间距为9mm；电沉积过程中铂电极的转速为40r/min。单侧施加永磁体，永磁体的磁通密度为0.7t，且使沉积源片中心位置和永磁体轴向端面的中心之间距离为18mm。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。