本發(fā)明涉及一種中子管，具體涉及一種超高產(chǎn)額中子管及其安裝方法。

背景技術(shù)：

1、目前，市場上使用的或研究的中子管，產(chǎn)額基本集中在1.5×108n/s的水平，例如公開號(hào)為cn?113543448?a中國發(fā)明專利，公開了一種高產(chǎn)額自成靶d-d中子管及其制作方法，該中子管的d-d中子產(chǎn)額能達(dá)到1×107n/s以上，但隨著中子照相、無損技術(shù)的發(fā)展，迫切需要更高產(chǎn)額中子管，現(xiàn)有中子管的中子產(chǎn)額無法滿足使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有中子管的中子產(chǎn)額較低的問題，而提出了一種超高產(chǎn)額中子管及其安裝方法，該超高產(chǎn)額的中子管的產(chǎn)額能夠達(dá)到1×1010n/s以上。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種超高產(chǎn)額中子管，包括外殼、加熱激發(fā)組件、加速組件和靶接收組件；所述加熱激發(fā)組件安裝在外殼的下端并向上延伸至外殼內(nèi)部；所述加速組件位于外殼的內(nèi)部，且加速組件的輸入端與加熱激發(fā)組件的輸出端對(duì)應(yīng)；所述靶接收組件安裝在外殼的上端，且加速組件的輸出端與靶接收組件相對(duì)應(yīng)，使得位于加熱激發(fā)組件中的激發(fā)的離子經(jīng)過加速組件加速后到達(dá)靶接收組件；

4、其特殊之處于：

5、所述加熱激發(fā)組件包括用于密封外殼下端的密封單元、用于存儲(chǔ)介質(zhì)的儲(chǔ)存器以及用于電離和激發(fā)介質(zhì)的離子單元；

6、所述儲(chǔ)存器安裝在密封單元內(nèi)，且與離子單元連通，用于向離子單元內(nèi)釋放氣體；

7、所述離子單元包括圓筒狀的離子源罩；所述離子源罩位于所述外殼內(nèi)部；所述儲(chǔ)存器的輸出端與所述離子源罩的輸入端連通；所述離子源罩內(nèi)部由下而上設(shè)置有依次連接的離子源底盤、后陰極、陽極結(jié)構(gòu)、前陰極、磁鋼環(huán)以及柵網(wǎng)；所述離子源罩的上端面上設(shè)置有第二通孔，所述第二通孔分別與加速組件輸入端設(shè)置的第四通孔和所述磁鋼環(huán)上設(shè)置的第三通孔對(duì)應(yīng)，所述柵網(wǎng)位于第二通孔和第三通孔之間。

8、進(jìn)一步地，所述加速組件包括錐形臺(tái)狀的加速極，所述加速極的輸出端直徑大于輸入端直徑；所述加速極的輸入端開設(shè)置有與加熱激發(fā)組件輸出端對(duì)應(yīng)的第四通孔，所述加速極的輸出端與所述外殼的內(nèi)壁連接，且與靶接收組件的輸入端相對(duì)應(yīng)。

9、進(jìn)一步地，所述靶接收組件包括靶子、靶基底、靶底磁鋼和上端密封可伐；

10、所述加速極的輸出端與靶子的下端面對(duì)應(yīng)；

11、所述上端密封可伐的下端與外殼的上端連接，用于將外殼的上端密封；

12、所述靶基底安裝在上端密封可伐內(nèi)，所述靶子設(shè)置在靶基底的下表面，靶子下端面的軸向截面為圓弧形；所述靶底磁鋼安裝在靶基底與上端密封可伐之間，用于在靶子的下端形成磁場，使得離子通過磁場向靶底磁鋼的方向運(yùn)動(dòng)轟擊靶子的靶面；

13、所述靶基底的上端面設(shè)置有外置式磁鋼環(huán)結(jié)構(gòu)；

14、所述外置式磁鋼環(huán)結(jié)構(gòu)下端側(cè)壁與靶底磁鋼的內(nèi)表面連接，上端穿過上端密封可伐向機(jī)殼的上端外部延伸。

15、進(jìn)一步地，所述柵網(wǎng)的骨架孔徑比例為d/d＝4.0，其中d為柵網(wǎng)小方孔的邊長，d為小方孔間的骨架寬度。

16、進(jìn)一步地，所述密封單元包括下端密封可伐和排氣管；

17、所述下端密封可伐的直徑與外殼的直徑相等，且下端密封可伐與外殼的下端連接；

18、所述下端密封可伐內(nèi)安裝有芯柱盤，所述儲(chǔ)存器安裝在芯柱盤的上端面上；

19、所述排氣管的一端穿過芯柱盤與儲(chǔ)存器連通，另一端與外部環(huán)境連通，用于向儲(chǔ)存器內(nèi)輸送介質(zhì)；

20、所述儲(chǔ)存器通過金屬線與外部電源裝置連接。

21、進(jìn)一步地，所述加熱激發(fā)組件還包括磁鋼結(jié)構(gòu)；

22、所述磁鋼結(jié)構(gòu)包括由下而上依次設(shè)置在磁鋼罩中的磁鋼套、導(dǎo)磁片和磁鋼柱，所述磁鋼罩的頂端與后陰極接觸；磁鋼罩的下端設(shè)置在芯柱盤上。

23、進(jìn)一步地，所述陽極結(jié)構(gòu)包括大陽極磁環(huán)、陽極和小陽極磁環(huán)，大陽極磁環(huán)和小陽極磁環(huán)均與離子源罩的內(nèi)壁連接，大陽極磁環(huán)的一端和后陰極連接，另一端和小陽極磁環(huán)的一端連接，小陽極磁環(huán)的另一端和前陰極連接，陽極分別與大陽極磁環(huán)和小陽極磁環(huán)的內(nèi)壁連接；

24、所陽極通過引線與外部電源連接。

25、進(jìn)一步地，所述加速極入口的直徑為16-19mm，所述靶子的直徑為42-47mm。

26、進(jìn)一步地，所述加速極入口的直徑為18mm，所述靶子的直徑為45mm，所述超高產(chǎn)額中子管的外形尺寸為φ65×320mm。

27、一種超高產(chǎn)額中子管的安裝方法，其特殊之處在于，基于上述所述的一種超高產(chǎn)額中子管，安裝步驟如下：

28、步驟1，將柵網(wǎng)裝入離子源罩內(nèi)部的上端，且與第二通孔相貼合。

29、步驟2，將磁鋼環(huán)裝入離子源罩內(nèi)部，使得磁鋼環(huán)上表面和柵網(wǎng)的下表面貼合在一起。

30、步驟3，向離子源罩內(nèi)依次裝入前陰極、小陽極磁環(huán)、陽極以及和小陽極磁環(huán)直徑相同的大陽極磁環(huán)，前陰極與磁鋼環(huán)的下表面接觸；

31、步驟4，陽極與小陽極磁環(huán)和大陽極磁環(huán)的內(nèi)壁連接，使得陽極被固定；

32、步驟5，用鎳絲或不銹鋼絲焊接在陽極上形成陽極引線，使陽極引線穿過外殼用于與外部電源連接；

33、步驟6，將離子源罩的上端與離子源罩底盤的上端對(duì)齊后連接；

34、步驟7，將儲(chǔ)存器安裝在密封單元上；

35、步驟8，將密封單元與外殼的下端連接，使得儲(chǔ)存器的輸出端與離子源罩底盤上的輸入口對(duì)應(yīng)，并且靶接收組件與外殼的上端連接，使得中子管成型；

36、步驟9，高溫除氣，將成型后的中子管放置在至少450℃以上的環(huán)境內(nèi)保持一個(gè)小時(shí)，用于高溫除氣。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

38、1、本發(fā)明中為了避免加速間隙陶瓷外殼內(nèi)壁可能形成的濺射污染，因此加速極采用錐形形狀，并加大了加速極入口的尺寸，將入口的尺寸由φ8增大至φ18mm，進(jìn)而縮短了加速電極長度，導(dǎo)致增大了靶子尺寸，靶子由φ38增大至φ45mm，同時(shí)也縮短了中子管長度。

39、2、本發(fā)明中為得到較大離子流，在考慮避免加速電場對(duì)離子源影響的情況下，采用了柵網(wǎng)輸出孔結(jié)構(gòu)，并且調(diào)整柵網(wǎng)骨架孔徑比例，使得離子透過率為最大值。

40、3、本發(fā)明中靶子結(jié)構(gòu)采用外置式磁鋼環(huán)結(jié)構(gòu)，在靶面形成足夠強(qiáng)度磁場的同時(shí)，最大限度地增加靶基底散熱面積，降低因較大的靶功率帶來的局部高溫問題。

41、4、本發(fā)明中對(duì)陶瓷外殼以及相應(yīng)的密封可伐進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化，強(qiáng)化了真空封接強(qiáng)度以及陶瓷外殼的電絕緣強(qiáng)度，最終樣管外形尺寸由原始設(shè)計(jì)的φ80×400調(diào)整為φ65×320mm。

42、5、本發(fā)明中通過設(shè)置改進(jìn)的柵網(wǎng)以及改進(jìn)后的加速極，實(shí)現(xiàn)了中子大量輸出，使得本發(fā)明超高產(chǎn)額的中子管的產(chǎn)額能夠達(dá)到1×1010n/s以上。

技術(shù)特征：

1.一種超高產(chǎn)額中子管，包括外殼(11)、加熱激發(fā)組件、加速組件和靶接收組件；所述加熱激發(fā)組件安裝在外殼(11)的下端并向上延伸至外殼(11)內(nèi)部；所述加速組件位于外殼(11)的內(nèi)部，且加速組件的輸入端與加熱激發(fā)組件的輸出端對(duì)應(yīng)；所述靶接收組件安裝在外殼(11)的上端，且加速組件的輸出端與靶接收組件相對(duì)應(yīng)，使得位于加熱激發(fā)組件中的激發(fā)的離子經(jīng)過加速組件加速后到達(dá)靶接收組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述加速組件包括錐形臺(tái)狀的加速極(12)，所述加速極(12)輸出端的直徑大于輸入端的直徑；所述加速極(12)的輸入端設(shè)置有與加熱激發(fā)組件輸出端對(duì)應(yīng)的第四通孔，所述加速極(12)的輸出端與所述外殼(11)的內(nèi)壁連接，且與靶接收組件的輸入端相對(duì)應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述柵網(wǎng)(10)的骨架孔徑比例為d/d＝4.0，其中d為柵網(wǎng)(10)小方孔的邊長，d為小方孔間的骨架寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述密封單元包括下端密封可伐(1)和排氣管(15)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述加熱激發(fā)組件還包括磁鋼結(jié)構(gòu)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述加速極(12)入口的直徑為16-19mm，所述靶子(13)的直徑為42-47mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超高產(chǎn)額中子管，其特征在于：所述加速極(12)入口的直徑為18mm，所述靶子(13)的直徑為45mm，所述超高產(chǎn)額中子管的外形尺寸為φ65×320mm。

10.一種超高產(chǎn)額中子管的安裝方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1所述的一種超高產(chǎn)額中子管，安裝步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種超高產(chǎn)額中子管及其安裝方法，用于解決現(xiàn)有中子管的中子產(chǎn)額較低的問題。本發(fā)明包括外殼、加熱激發(fā)組件、加速組件和靶接收組件；加熱激發(fā)組件安裝在外殼的下端并向上延伸至外殼內(nèi)部；加速組件位于外殼的內(nèi)部，且加速組件的輸入端與加熱激發(fā)組件的輸出端對(duì)應(yīng)；靶接收組件安裝在外殼的上端，且加速組件的輸出端與靶接收組件相對(duì)應(yīng)；靶接收組件包括靶子、靶基底、靶底磁鋼和上端密封可伐；上端密封可伐的下端與外殼的上端連接；靶基底安裝在上端密封可伐內(nèi)，靶子設(shè)置在靶基底的前表面；靶底磁鋼安裝在靶基底的上端，使得在靶子的下端形成磁場，使得離子通過磁場轟擊靶子的靶面。

技術(shù)研發(fā)人員：李康,李剛,劉洋,閆星泉,曹虎,劉綺天
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安冠能中子探測技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19