一种质子源的获取方法与流程

本发明涉及中子散裂技术领域，尤指一种质子源的获取方法。

背景技术：

至今为止质子被认为是一种稳定的、不衰变的粒子，物理中质子常被用来在加速器中加速到近光速后用来与其它粒子碰撞，这为研究原子核结构提供了极其重要的数据。然而简易获取质子源的方法一直是世界性难题，目前实验室的质子源主要用于粒子加速器，产生质子束流。一种方法是利用电离氢气产生质子，这种利用氢气的方法，首先，将氢气注入到真空腔（一般称为放电室），再加高电压击穿氢气，使氢分子电离成质子；这样，空间中就形成质子、电子和氢离子组成的等离子体。然后，利用外加的电场将等离子体中的质子引出去，得到质子束流；另外一种方法是对负氢离子进行电子剥离得到质子，这种利用负氢离子方法，主要是利用离子源产生负氢离子束流，然后经过剥离膜，负氢离子的电子被剥离，转换为质子，虽然上述两种方案都能得到高流强的质子束流，对于一般的实验室而言，这两种方法的价格昂贵，技术难度较大，尤其是利用负氢离子源，所以在使用以上两种方案时只适合大科学装置，一般实验室难以实现。

虽然专利号为201711468135.0，专利名称为质子源的中国发明专利申请公开了一种质子源以及相配套的装置，虽然波导管和放电腔的尺寸得到相应的缩小，使得离子源也相应地小型化，紧凑化，但是由于放电腔的存在，整个设备的造价和结构也不会得到明显的优化。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种结构相对简单，造价相对低廉，适用于一般实验室配备的质子源获取方法和设备。

本发明采用的技术方案是：一种质子源的获取方法，所述的方法主要包括放射源、透光膜和用于支撑放射源和透光膜的源支撑装置，所述的放射源采用镅-241放射源用作α源，透光膜采用麦拉膜，源支撑装置用于固定α源和麦拉膜；将α源和麦拉膜按照发射的方向依次安装在源支撑装置上，使麦拉膜表面与α源表面平行；镅-241发生α衰变，放出的α粒子轰击麦拉膜使其分子结构中的碳氢键断裂，释放出自由质子。

所述的镅-241放射源从nis-09c型号烟雾传感器中获得。

本发明的有益效果：本发明中所采用到的放射源、透光膜和用于支撑放射源和透光膜的源支撑装置都是极易获得的，其中放射源采用镅-241放射源用作α源，可由市场上的离子式烟雾传感器中获得，其活度低，产生γ射线的剂量也很低，所以对人体几乎没有什么影响，属于放射性豁免管理的范围，容易获得，透光膜采用的麦拉膜是一种氢含量丰富的双向拉伸聚酯薄膜，源支撑装置采用的也是简单的机械原理，利用四个固定基座固定，所以整体上，本发明仅需要一个镅-241放射源、一块麦拉膜以及一个源支撑装配，制作简单、成本低、操作灵活度高，产生的质子通量可满足一般实验需要，可用于产生低能量（kev）质子束流，测量低能量质子与物质相互作用的截面，以及探测器的能量标定等等。

附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。

图2是本发明装配后的整体结构示意图。

图3是本发明的分解结构示意图。

图4是本发明的装配后的截面图。

附图标注说明：1-第一源固定基座，2-第二源固定基座，3-第三源固定基座，4-第四源固定基座，5-放射源，6-麦拉膜。

具体实施方式

以下结合说明书附图详细说明本发明的具体实施方式：

预先需要说明的是本文件中所述的发射的方向，以源支撑装置为例，是由源支撑装置的较小端往较大端发射，以图4为例，发射的方向是由上往下。

如图1所示，本发明的工作原理是，一种质子源的获取方法，所述的方法主要包括放射源5、透光膜和用于支撑放射源5和透光膜的源支撑装置，所述的放射源5采用镅-241放射源5用作α源，透光膜采用麦拉膜6，源支撑装置用于固定α源和麦拉膜6；将α源和麦拉膜6按照发射的方向依次安装在源支撑装置上，安装时使麦拉膜6表面与α源表面平行；当镅-241发生α衰变时，放出的α粒子轰击麦拉膜6使其分子结构中的碳氢键断裂，释放出自由质子。

本发明中将镅-241放射源5用作α源，可由市场上的离子式烟雾传感器中获得，本发明中采用的是日本nemoto公司的nis-09c型号烟雾传感器中的镅-241放射源5，其平均放射量为33.3kbq，镅-241主要发射α粒子（能量约为5.5mev），和少量的γ射线(能量约为60kev)。由于其活度非常低，产生γ射线的剂量也很低，所以对人体几乎没有什么影响，属于放射性豁免管理的范围，在市面上比较容易获得，由于它的半衰期较长（432.2年，19年只减少4.4%，32年只减少7.4%），使得使用寿命很长，目前镅-241作为α粒子和γ射线的便携式源已经广泛应用于医疗和工业方面。

本发明中所采用的麦拉膜6是一种氢含量丰富的双向拉伸聚酯薄膜，化学式为(c10h8o4)n。根据发射的α粒子的能量，麦拉膜6的厚度一般选为几十微米，在本发明中，采用的是30微米厚的麦拉膜6。

如图2-4所示，所述的源支撑装置整体呈中通管状，采用电绝缘性较好的聚醚醚酮材料制作，包括四个固定基座，分别是第一源固定基座1、第二源固定基座2、第三源固定基座3和第四源固定基座4；第一源固定基座1呈中通且设置有内螺纹的套筒状，上表面设置有沉头槽，沉头槽的形状与第四源固定基座4的形状相匹配；第四源固定基座4为带有中通孔的垫片状，垫片的外形与第一源固定基座1的沉头槽相匹配，使得第四源固定基座4可恰好匹配安装在第一源固定基座1的沉头槽内；所述的第二源固定基座2呈中通的阶梯轴状，外表面设置有外螺纹；第三源固定基座3呈中通且设置有内螺纹的套筒状；组装时，将麦拉膜6放在第一源固定基座1带沉头槽的上表面，然后用第四源固定基座4压住麦拉膜6，成部件一，第四源固定基座4的圆周边将麦拉膜6压住固定在第一源固定基座1上，由于第一源固定基座1和第四源固定基座4都是中通结构，所以两者中间中通的部分布有压紧的麦拉膜6；将镅-241放射源5放在第二源固定基座2孔径较大一端的上表面成为部件二，由于部件一中的第一源固定基座1有内螺纹，部件二中的第二源固定基座2有外螺纹，将第一源固定基座1旋进第二源固定基座2，使得部件一覆盖住部件二；由于第三源固定基座3有内螺纹，将第三源固定基座3旋进第二源固定基座2覆盖住部件一和部件二，如此装配后，放射源5和麦拉膜6被支撑固定在源支撑装置上，并且麦拉膜6表面与放射源5表面平行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及中子散裂技术领域，尤指一种质子源的获取方法；所述的方法主要包括放射源、透光膜和用于支撑放射源和透光膜的源支撑装置，所述的放射源采用镅‑241放射源用作α源，透光膜采用麦拉膜，源支撑装置用于固定α源和麦拉膜；将α源和麦拉膜按照发射的方向依次安装在源支撑装置上，使麦拉膜表面与α源表面平行；镅‑241发生α衰变，放出的α粒子轰击麦拉膜使其分子结构中的碳氢键断裂，释放出自由质子；本发明制作简单、成本低、操作灵活度高，产生的质子通量可满足一般实验需要，可用于产生低能量（keV）质子束流，测量低能量质子与物质相互作用的截面，以及探测器的能量标定等等。

技术研发人员：李样;鲍煜;樊睿瑞;宁常军;王鹏程
受保护的技术使用者：中国科学院高能物理研究所
技术研发日：2019.01.19
技术公布日：2019.05.24