專利名稱:中子半影成像的編碼孔徑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種中子半影成像技術(shù)領(lǐng)域：
的編碼孔徑制備方法，具體是ー種雙圓錐型厚孔徑的制備方法。
背景技術(shù)：
聚變能作為ー種原料儲(chǔ)量豐富的清潔能源，日益引起人們的重視。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，慣性約束受控?zé)岷司圩?ICF)已成為實(shí)現(xiàn)熱核聚變反應(yīng)的ー個(gè)重要的手段。在ICF實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)中子成像技術(shù)，能夠獲得內(nèi)爆中子產(chǎn)生區(qū)域圖像，從而獲得燃料內(nèi)爆壓縮尺寸、形狀、均勻性、DT燃料粒子溫度隨半徑的分布等信息，了解靶丸壓縮與產(chǎn)額之間的關(guān)系，獲得各種黑腔、靶丸設(shè)計(jì)的性能參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化靶丸及黑腔設(shè)計(jì)等目的。在幾種中子成像技術(shù)中，半影成像由于其孔徑加工簡(jiǎn)單、造價(jià)低、中子收集率高、對(duì)中子產(chǎn)額要求低等原因，較適合ICF驅(qū)動(dòng)器。為了對(duì)熱核中子有足夠大的散射界面，半影孔的材料一般是鎢、金、鉛等重金屬，由于中子的穿透性非常強(qiáng)，半影孔的孔徑必須制作的足夠厚。檢測(cè)中，源的信息主要包含在半影區(qū)中，因此必須選擇合適的半影孔形狀以形成盡量大的半影區(qū)，一般選用錐孔結(jié)構(gòu)，獲得的半影像半影區(qū)面積大，半影孔點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF，point spread function)空間不變性較好。如何在一個(gè)幾十毫米厚的基片上加工出ー個(gè)幾十到幾百微米左右孔徑的雙圓錐型孔徑是個(gè)很大的難題。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，L. Disdier, A. Rouyer等在Nuclear Instrumentsand Methods in Physics Research A 489 (2002) 496-502 撰文“High-resolution neutronimaging of laser imploded DT targets”(“激光內(nèi)瀑的氣氣祀丸的高分辨率中子成像”)。該文獻(xiàn)中提及的雙圓錐型厚孔徑的制備方法是電火花加工電火花加工是ー種直接利用電能進(jìn)行加工的方法。它通過(guò)加工過(guò)程中工具和エ件之間不斷產(chǎn)生脈沖火花放電產(chǎn)生的局部高溫把金屬除蝕下來(lái)。使用這種方法只能加工出孔徑大于0. 6mm的小孔，且加工的孔精度及表面質(zhì)量較差，另外，電火花加工用的電極制備不易、加工效率較低，無(wú)法廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供ー種中子半影成像技術(shù)編碼孔徑的制備方法，制備得到直徑變化可控的雙圓錐型厚孔徑。本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，采用玻璃管拉制技術(shù)和金屬模腔成型技術(shù)結(jié)合的方法制備此編碼孔徑，成本低且便于普及。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明首先通過(guò)激光拉管儀拉制玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態(tài)重金屬，待重金屬冷卻成為固態(tài)后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的玻璃管溶解即得到具有雙圓錐型厚孔徑的半影孔。
本發(fā)明所述方法包括以下步驟
第一歩、拉制微玻璃管。打開(kāi)激光拉管儀，放入玻璃管，進(jìn)行功率測(cè)試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率。換入新的玻璃管，進(jìn)入拉管工作程序，設(shè)定工作參數(shù)進(jìn)行拉制，程序運(yùn)行結(jié)束后取下拉制成型的玻璃管；所述拉制成型的玻璃管的形狀為從中間切斷后可得到兩個(gè)相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管；
所述玻璃管為石英玻璃管。
所述玻璃管可以選用實(shí)心玻璃管，也可以選用空心玻璃管。
所述工作參數(shù)中的功率小于臨界功率。
第二步、用丙酮、酒精和去離子水對(duì)玻璃管進(jìn)行清洗，通過(guò)模具中央的小孔，將之對(duì)稱固定在模具中央。
所述模具上下兩面中央均有和玻璃管直徑相同的小孔。
第三步、向模具中澆鑄重金屬熔液，待熔液冷卻凝結(jié)后取出成型模塊。所述的重金屬熔液是熔點(diǎn)低于石英玻璃的軟化點(diǎn)的重金屬，可以采用AiuPb等。
第四步、將裸露在金屬模塊外部的玻璃管切割去除，用氫氟酸溶液將金屬塊內(nèi)部的玻璃管去除，即可得到帶有孔徑的金屬模塊。
所述玻璃管是空心石英玻璃管，則在玻璃管中通入氫氟酸去除。
所述玻璃管是實(shí)心石英玻璃管，則在恒溫水槽中，將金屬塊放入氫氟酸刻蝕液中去除。所述孔徑的形狀和玻璃管留在金屬模塊內(nèi)部部分的形狀相同。
第五步、將金屬塊從中部切斷，獲得兩個(gè)相同的帶有雙圓錐型孔徑的金屬塊，即可作為半影成像的半影孔。
所述雙圓錐型孔徑是兩個(gè)相聯(lián)接的圓錐形。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果
本發(fā)明以拉制變形后的石英玻璃為孔芯利用模具進(jìn)行澆鑄成型，再將石英玻璃腐蝕去除，制成帶有雙圓錐型孔徑的半影孔，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在干拉制后石英玻璃管的形狀符合中子半影成相技術(shù)對(duì)半影孔的形狀要求；玻璃管的形狀可以通過(guò)改變拉制程序的參數(shù)進(jìn)行改變，直徑范圍可在幾微米至幾百微米之間變化，進(jìn)而有效控制孔徑的形狀；石英玻璃具有較高軟化點(diǎn)，該技術(shù)對(duì)很多重金屬都適用；玻璃管硬度較大，形成的孔徑對(duì)中性良好；加工的孔精度及表面質(zhì)量好，表面粗糙度小。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯
圖I為拉制成型后的玻璃管圖；
圖2為澆鑄使用的模具圖；
其中1和所用玻璃管直徑相同的小孔、2澆鑄管道
圖3為脫模后的金屬塊
其中3金屬塊剖面、4中通孔徑
圖4為成型后的半影孔
其中3金屬塊剖面、5雙圓錐孔徑
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一歩理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例I
本實(shí)施例包括以下步驟
第一歩、拉制微玻璃管。打開(kāi)激光拉管儀，放入玻璃管，進(jìn)行功率測(cè)試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率。換入新的玻璃管，進(jìn)入拉管工作程序，設(shè)定工作參數(shù)進(jìn)行拉制，程序運(yùn)行結(jié)束后取下拉制成型的玻璃管。
所述玻璃管為直徑1_的空心石英玻璃管。
所述RAMP TEST 結(jié)果為 692。
所述拉制成型的玻璃管形狀如圖I所示，從中間切斷后可得到兩個(gè)相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管。
所述工作參數(shù)如下
權(quán)利要求
1.一種中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征在于，首先通過(guò)激光拉管儀拉制玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態(tài)重金屬，待重金屬冷卻成為固態(tài)后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的玻璃管溶解即得到具有雙圓錐型厚孔徑的半影孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、拉制微玻璃管打開(kāi)激光拉管儀，放入玻璃管，進(jìn)行功率測(cè)試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率；換入新的玻璃管，進(jìn)入拉管工作程序，設(shè)定工作參數(shù)進(jìn)行拉制，程序運(yùn)行結(jié)束后取下拉制成型的玻璃管；所述拉制成型的玻璃管的形狀為從中間切斷后能得到兩個(gè)相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管； 第二步、用丙酮、酒精和去離子水對(duì)玻璃管進(jìn)行清洗，通過(guò)模具中央的小孔，將之對(duì)稱固定在|吳具中央； 第三步、向模具中澆鑄重金屬熔液，待熔液冷卻凝結(jié)后取出成型模塊； 第四步、將裸露在金屬模塊外部的玻璃管切割去除，用氫氟酸溶液去除金屬塊內(nèi)部的玻璃管； 第五步、將金屬塊從中部切斷，獲得兩個(gè)相同的帶有雙圓錐型孔徑的金屬塊，即可作為半影成像的半影孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述玻璃管為石英玻璃管。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述玻璃管選用實(shí)心玻璃管或空心玻璃管。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述拉制玻璃管工作參數(shù)中的功率小于臨界功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述模具上下兩面中央均有和玻璃管直徑相同的小孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述的重金屬熔液是熔點(diǎn)低于石英玻璃的軟化點(diǎn)的重金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述去除金屬塊內(nèi)部的玻璃管，其中玻璃管是實(shí)心石英玻璃管時(shí)，則在恒溫水槽中，將金屬塊放入氫氟酸刻蝕液中去除。
9.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述去除金屬塊內(nèi)部的玻璃管，其中玻璃管是空心石英玻璃管時(shí)，則在玻璃管中通入氫氟酸去除。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征是，所述孔徑的形狀和玻璃管留在金屬模塊內(nèi)部部分的形狀相同，即兩個(gè)相聯(lián)接的圓錐形構(gòu)成的雙圓錐型孔徑。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，首先通過(guò)激光拉管儀拉制石英玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的石英玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態(tài)重金屬，待重金屬冷卻成為固態(tài)后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的石英玻璃管溶解，將金屬塊沿中部切割，即得到兩個(gè)包含雙圓錐型厚孔徑的半影孔。本發(fā)明制備得到直徑變化可控的雙圓錐型厚孔徑，適用于不同的中子半影成相技術(shù)的半影孔設(shè)計(jì)。本發(fā)明制備過(guò)程簡(jiǎn)單，采用玻璃管拉制技術(shù)和金屬模腔成型技術(shù)結(jié)合的方法制備此編碼孔徑，成本低且便于普及。
文檔編號(hào)G21K4/00GKCN102956280SQ201210422073
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年10月29日
發(fā)明者劉景全, 吳婷婷, 張川, 江水東, 楊斌, 楊春生 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan