一种强流中子发生装置制造方法
【专利摘要】本发明为一种采用微波离子源产生并加速氘离子，利用氘氘(氘氚)反应产生强流中子的装置。氢吸收能力很强的固体安装在低温冷却靶上面，微波离子源将氘电离，然后加速到很高的能量打到靶上，打到靶上的高能离子与吸附在靶上的氘发生反应，产生中子。本发明与目前通常采用的潘宁离子源方案相比，设备体积略有增大，但氘离子束流强度增强几倍到数十倍，从而使中子产量成倍增加，并且微波离子源为长寿命离子源，整个设备使用寿命可长达几年。
【专利说明】一种强流中子发生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氘氘(或氘氚)反应产生中子的装置，主要应用于中子相关研究、如探伤、材料分析等方向，涉及核物理、材料分析、矿物勘探等方面。
【背景技术】
[0002]中子是一种电中性的粒子，具有质子相同的质量，它在很多核反应中扮有重要的角色，许多核素可以俘获中子，生产活化产物，进而放出T射线，它是中子活化分析的基础。中子活化分析在石油等多种资源的勘探、材料元素含量的分析、安防爆炸物的探测等方面有重要作用。
[0003]自由中子半衰期比较短(10分钟11秒)，因此只能现制现用。在实验室中，最常用的中子源是某些衰变时释放中子的核素。比如锎-252(半衰期为2.65年)的自发裂变，100个原子中有3个锎原子核裂变时会释放中子，每次裂变会平均产生3.7个中子；还有直接将核反应堆产生的中子引出，用于相关的研究。前者价格昂贵，后者只有在一些特定的地方才能获得。
[0004]采用离子源加速氘离子进行氘氘反应或氘氚反应获得中子是一种价格低廉、安全可靠的方法，目前这种装置通常采用潘宁离子源，主要是由于其具有体积小，结构简单的特点。但这种离子源寿命较低，产生的离子束很小，最大只有几百微安，对于一些实验或分析工作，效率很低。本发明采用微波离子源作为中子发生器离子的产生和加速装置，引出粒子束可以达到几十到上百毫安，中子产生效率大大提高。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种价格相对低廉、安全可靠的强流中子发生装置。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]I)装置采用全密闭结构，微波离子源主体、水冷氢气吸附靶、涡轮分子泵等装置与外界均没有气体交换。
[0008]2)工作时，离子源产生并将离子加速到很高能量，打到低温旋转氘气体吸收靶上。这些高能离子，会有部分与工件靶上吸附的气体发生反应，产生中子。离子打到靶上产生中子的同时还会有一些氘(或氚)气体放出，放出的气体被吸入分子泵，从分子泵排气孔进入微波离子源，又变为离子，这样既保证微波离子源气体的浓度，又能保证真空室处于较好的真空环境。
[0009]3)工作一定时间以后，当氘气浓度降低或真空室内真空度降低到一定水平时可以打开真空结构，更换吸附盘并重新获取真空环境。
[0010]4)本发明也可以用于氘氚反应。
[0011]5)本发明也可以采用普通真空获取结构，但是气体消耗较大。
【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明的强流中子发生装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:
[0013]I)如图1所示，真空腔体I为圆柱形，直径300mm，微波离子源2安装在它的顶部，安装位置偏离轴心70mm。低温氘吸附靶3安装在真空腔体I底部中心位置，它通过磁密封传动旋转，内部通有冷却液降温。
[0014]2)分钟泵4通过一个90度弯管连接在真空腔体I上面，分子泵的排气孔通过输气管道3连接微波离子源2的进气口，排出的气体再进入离子源，在离子源内变为离子，再次进行注入。
[0015]3)在输气管道3内部置有一个低温吸附靶5同材质的氢调节物质，通过在输气管道3外的加热和冷却，调节真空腔I内的真空度和微波离子源2的进气量。当中子发生器初始工作时，真空腔体I内真空度高，分子泵4排出气体较少，通过输气管道3进入微波源3气体不足时，对调节块加热，产生氢气，使离子源正常工作。当设备长时间工作，低温氘吸附靶5放出气体较多时，对调节块降温，使其吸附氢气，使离子源工作在比较稳定的气压环境下。
[0016]4)如图1所示，微波离子源2与低温吸附靶5偏心放置，微波离子源2引出系统采用散焦设计，离子束发散，可防止轰击后工件靶局部温度过高；并且注入过程中，低温氘吸附靶5不断旋转，改变注入位置，使其照射均匀。
[0017]本发明与常用的潘宁源中子发生器相比，使用寿命更长，而中子的产额比它高约两个数量级，具有很高的经济价值。
【权利要求】
1.一种采用微波离子源产生并加速氘离子，利用氘氘(或氘氚)反应产生强流中子的装置。如图1所示，氘(或氚)吸附在低温冷却靶上面，由微波离子源产生氘离子，经过高压加速打到冷却靶上，与冷却靶吸附的氘(或氚)原子发生核反应，产生中子。
2.根据权利I所述方法，微波离子源采用2.45GHz微波，磁场由永磁体或螺线管线圈产生。
3.根据权利I所述方法，氘气吸附在靶上面，靶体低温冷却。
4.根据权利I所述方法，低温冷却盘为圆形，可绕其中心旋转，氘离子束对其偏心辐照。
5.根据权利I所述方法，为了减少气体消耗，本中子发生装置整体全密闭设计，为了提高微波离子源离子束流，设备内置一台小型分子泵，抽取真空室内气体，然后送入离子源，气体循环使用，并能保持真空室内真空。
6.根据权利I所述方法，离子源进气管道内置温度可以调节的氢吸附物质，用于离子源与真空室内的真空度调节。
【文档编号】H05H3/06GK104378905SQ201410437059
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】明建川 申请人:常州博锐恒电子科技有限公司