平面型射頻離子源自成靶中子管的制作方法
【專利摘要】本發明屬于中子源，具體涉及一種可關斷平面型射頻離子源自成靶中子管，本發明主要由平面型射頻離子源、儲氣元件、加速電極、靶和真空系統構成。用平面型射頻離子源代替潘寧源，平面型射頻離子源由復合系數小的石英放電杯、緊貼杯底的平面型螺旋天線和封住杯口的可伐材料引出極構成，沿放電杯管徑向由若干塊磁鐵構成會切磁場，提高等離子密度，以及通過限制電子運動和減少管壁復合損耗。射頻功率以電感耦合的方式從天線傳遞到等離子體。在離子源外部增加屏蔽罩，減少射頻電場對其他設備的影響，內置儲氣器飽和吸附氘氚氣體，加熱釋放。本發明大幅提高單原子離子的比例，提高反應氣體的利用率，減少引出孔的濺射，從而提高中子管產額、壽命。
【專利說明】平面型射頻離子源自成靶中子管
[0001]
【技術領域】
本發明屬于中子源，具體涉及一種可關斷平面型射頻離子源自成靶中子管。
【背景技術】
[0002]中子源在石油測井，煤質分析，國土安全、無損成像檢測等方面應用廣泛。天然放射源總是處于放射性狀態，無脈沖類型，限制了分析應用，其在制造、保管和使用上易造成人員危險。基于加速器技術和聚合反應的緊湊型中子發生器能夠避免天然放射性源的相關問題，與反應堆和大型加速器系統相比，還具有尺寸和能耗方面的優勢。
[0003]中子管是中子發生器的核心部件。當前國內商業化的中子管多采用潘寧離子源，其具有結構簡單緊湊、低功耗的優點。但引出的氘氚離子束流含有多種離子，其中分子離子占90%以上，而單原子尚子不足10%，多原子尚子擊中祀核時,參與核反應的能量約占全部能量的1/=(11是離子中原子的個數)，對中子產額的貢獻也很小，降低了加速器的效率。此夕卜，多原子離子對引出陰極孔材料和靶膜產生濺射損耗，影響中子管的壽命和穩定性。能夠引出高比例單原子離子的離子源是決定中子管的性能的關鍵。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有潘寧型中子管的不足，提供一種平面型射頻離子源中子管，以提聞中子管的廣額、壽命和穩定性。
[0006]由于平面型射頻離子源具有單原子離子比高、束流密度大、壽命長、工作穩定可靠的特點，在大型加速器上應用很廣，等離子體密度大，單原子離子比高達到80%以上。鑒于平面型射頻離子源可以克服潘寧源的缺陷，采用13.561取的小型平面射頻離子源替代潘寧離子源作為中子管的離子源，產生氘氚的正離子。平面射頻離子源是利用高頻能量使放電管內的氣體放電，充分電離，形成等離子體，然后通過弓丨出極引出束流的。由于放電管是非金屬材料制成，雜質含量比較低。更主要的是由于沒有燈絲和放電電極，具有較高的可靠性和較長的壽命。平面型射頻離子源產生的氘氚正離子，也存在分子離子和三原子離子，但分子離子和三原子離子在引出束流中所占比例不足20%。由于束流利用率高，產生相同產額中子所需的氘氚離子的束流量比較小，對靶的濺射損傷非常小，靶的壽命可以得到顯著延長，同時能夠解決目前中子管壽命短、穩定性不高的問題。
[0007]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
平面型射頻離子源中子管主要由平面型射頻離子源、儲氣元件、加速電極、靶和真空系統構成。用平面型射頻離子源代替潘寧源，平面型射頻離子源由復合系數小的石英放電杯、緊貼杯底的平面型螺旋天線和封住杯口的可伐材料引出極構成，沿放電杯管徑向由若干塊磁鐵構成會切磁場，來提高等離子密度，以及通過限制電子運動和減少管壁復合損耗。射頻功率以電感耦合的方式從天線傳遞到等離子體。在離子源外部增加屏蔽罩，減少射頻電場對其他設備的影響，內置儲氣器飽和吸附氘氚氣體，加熱釋放。
[0008]本發明的有益效果是大幅提高單原子離子的比例，提高反應氣體的利用率，減少引出孔的濺射，對提高中子管產額、壽命和穩定性有積極意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]附圖是平面型射頻離子源自成靶中子管結構示意圖。
[0010]其中1.平面天線，2.陶瓷固片，3.射頻電極，4.會切磁鐵，5.屏蔽罩，6.放電杯，7.儲氣器，8.引出極，9.儲氣電極，10.排氣管，11.加速電極，12.陶瓷殼，13.下封罩，14.靶。
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
【具體實施方式】
[0011]本發明中子管是圓柱體軸對稱結構，如附圖，首先選用可伐合金和陶瓷、石英玻璃等材料加工各部件，并將各部件清洗干凈，然后將儲氣器7、儲氣電極9、排氣管10和引出極8焊接在一起，接著先后分別將加速電極11、引出極8與陶瓷外殼12封接在一起，再將放電杯6杯口端與引出極8封接在一起。引出極8、加速電極11均中心開孔，加速電極11孔徑是引出極8的1.5倍，封接要求加速電極11、引出極8和放電杯6嚴格同軸，同軸裝調精度小于0.再將下封罩13、靶14和加速電極11用氬弧焊焊接在一起，排氣管10完成自成靶排氣工藝、抽低真空后將排氣管封口。在離子源端，將平面天線1在放電杯6杯底均勻螺旋分布，安裝陶瓷固片2，確保平面天線1和放電杯6杯底穩固緊密接觸。在屏蔽罩5圓筒內壁安放若干會切磁鐵4，將整個屏蔽罩5罩在放電管6外壁，保證二者緊密接觸。最后將射頻電極3固定在屏蔽罩5上，屏蔽罩5下端與引出極8緊固在一起。
[0012]和傳統潘寧源中子管相比，在吸附相同氣體情況下，本發明中子管壽命提高5倍以上，產額提高至少2個數量級。
【權利要求】
1.一種平面型射頻離子源自成靶中子管，其特征是:中子管是圓柱體軸對稱結構，主要選用可伐合金和陶瓷、石英玻璃材料加工各部件，儲氣器(7)、儲氣電極(9)、排氣管(10)和引出極(8)焊接在一起，先后分別將加速電極(11)、引出極(8)與陶瓷外殼(12)封接在一起，再將放電杯(6)杯口端與引出極(8)封接在一起，引出極(8)、加速電極(1) 1均中心開孔，加速電極(11)孔徑是引出極(8)的1.5倍，封接要求加速電極(11)、引出極(8)和放電杯(6)同軸，再將下封罩(13)、靶(14)和加速電極(11)焊接在一起，排氣管(10)抽低真空后將排氣管封口，在離子源端，將平面天線(1)在放電杯(6)杯底均勻螺旋分布，安裝陶瓷固片(2),在屏蔽罩(5)圓筒內壁安放若干會切磁鐵(4),將整個屏蔽罩(5)罩在放電管(6)外壁，二者緊密接觸，將射頻電極(3)固定在屏蔽罩(5)上，屏蔽罩(5)下端與引出極(8)緊固在一起。
2.按權利要求1所述的中子管，其特征是:引出極(8)和放電杯(6)同軸，同軸裝調精度小于0.2mm。
【文檔編號】H05H3/06GK104363693SQ201410470953
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】黃繼鵬 申請人:東北師范大學