CN102548181B - 小直径射频驱动氘氘中子管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种小直径射频驱动氘氘中子管，本发明所述的等离子体发生器、储存器和门电极均设置在外壳内的一侧，加速电极、靶和阴极均设置在外壳内的另一侧，加速电极和阴极均设置在靶内，阴极的一端与加速电极固定连接，阴极的另一端与一个外引接线柱二固定连接，靶的一端固定连接有一个外引接线柱二，储存器设置在等离子体发生器的内侧，门电极设置在等离子体发生器的外侧，等离子体发生器、储存器和门电极各与一个外引接线柱一固定连接，外壳的内壁上固结有一层绝缘层。本发明结构紧凑，直径最小可达22mm，应用领域广；产生的中子能量为2.45MeV，尤其适用于中子-中子测井、中子-俘获能谱测井以及其它低能中子应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种小直径射频驱动氘氘中子管，属于中子管技术领域。
背景技术
目前，电控中子发生技术广泛应用于基础科学研究、国防工程和工、农、医等领域。由于测井行业环保要求的不断提高，中子测井-中子测井、中子-伽马测井和中子-伽马能谱测井技术的发展方向是采用电控脉冲中子源，因此小直径中子发生器在石油测井领域中得到了越来越多的应用。然而，国内测井仪器普遍采用加速器型氘氚核反应中子管，中子产额约为1×108，由于采用商品靶，工作寿命短，仅为几十个小时，一般不超过100小时。虽然使用自成靶技术可以提高中子管的产额及使用寿命，但是直径大、耐温耐压性能差等问题又限制了其广泛应用。氘氘聚变反应的反应截面小于氘氚反应，常规技术制造的氘氘中子管产额低，不能满足当前各应用领域的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有自成靶技术的中子管直径大、耐温耐压性能差；氘氘聚变反应的反应截面小于氘氚反应，常规技术制造的氘氘中子管产额低的问题，进而提供一种小直径射频驱动氘氘中子管。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种小直径射频驱动氘氘中子管，包括：三个外引接线柱一、等离子体发生器、储存器、门电极、加速电极、靶、阴极、外壳、绝缘层和两个外引接线柱二，所述的等离子体发生器、储存器和门电极均设置在外壳内的一侧，加速电极、靶和阴极均设置在外壳内的另一侧，加速电极和阴极均设置在靶内，阴极的一端与加速电极固定连接，阴极的另一端与一个外引接线柱二固定连接，靶的一端固定连接有一个外引接线柱二，储存器设置在等离子体发生器的内侧，门电极设置在等离子体发生器的外侧，等离子体发生器、储存器和门电极各与一个外引接线柱一固定连接，外壳的内壁上固结有一层绝缘层。
本发明的有益效果是：小直径射频驱动氘氘中子管结构紧凑，直径最小可达22mm，应用领域广；小直径射频驱动氘氘中子管产生的中子能量为2.45MeV，尤其适用于中子-中子测井、中子-俘获能谱测井以及其它低能中子应用领域；小直径射频驱动氘氘中子管采用射频驱动技术，靶材为铜金属，表面为钛层，中子产额高，工作寿命长；小直径射频驱动氘氘中子管的绝缘层绝缘性能好。
附图说明
图1是本发明一种小直径射频驱动氘氘中子管的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本实施例所涉及的一种小直径射频驱动氘氘中子管，包括：三个外引接线柱一1、等离子体发生器2、储存器3、门电极4、加速电极5、靶6、阴极7、外壳8、绝缘层9和两个外引接线柱二10，所述的等离子体发生器2、储存器3和门电极4均设置在外壳8内的一侧，加速电极5、靶6和阴极7均设置在外壳8内的另一侧，加速电极5和阴极7均设置在靶6内，阴极7的一端与加速电极5固定连接，阴极7的另一端与一个外引接线柱二10固定连接，靶6的一端固定连接有一个外引接线柱二10，储存器3设置在等离子体发生器2的内侧，门电极4设置在等离子体发生器2的外侧，等离子体发生器2、储存器3和门电极4各与一个外引接线柱一1固定连接，外壳8的内壁上固结有一层绝缘层9。
所述外壳8的外径最小为22mm。
所述绝缘层9采用酚醛树脂掺杂3～5％(重量)的纳米三氧化二铝与氧化铋复合绝缘体固结而成，绝缘层9的厚度为1.5～2.5mm，可承受130kV的高压。以铍青铜磁屏蔽材料作为靶6的材料，表面采用溅射方法镀钛层。管内各零件经过彻底除气处理，储存器3内充入氘气。
本发明提供的小直径射频驱动氘氘中子管产生中子的原理：
在150℃、100MPa环境条件下，中子发生器开始工作，储存器3通电释放氘气进入等离子体发生器2，氘气在等离子体发生器2内被电离生成氘等离子体(D+)，当门电极4所加电压为正高压(+200V)时，氘等离子体束流(D+)将无法通过门电极4轰击在靶6上，当门电极4所加电压为负高压(-2kV)时，氘等离子体束流(D+)将通过门电极4，靶6与阴极7联结，阴极7上加有120kV的负高压，管体内部产生自磁场，持续放电使通过门电极4的等离子体(D+)束流逐渐加速，在靶6上并形成高密度、高温度的等离子体聚焦，并发生氘氘聚变，产生2.45MeV的中子。
本发明提供的小直径射频驱动氘氘中子管，可与中子发生器控制电路组成脉冲中子发生器，在150℃、100MPa环境条件下程控发射能量为2.45MeV的中子，中子产额可达1.0×108，使用寿命超过1000小时，能满足探矿、石油测井、煤质分析、爆炸物及毒品检测等领域的使用要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种小直径射频驱动氘氘中子管，包括：三个外引接线柱一、等离子体发生器、储存器、门电极、加速电极、靶、阴极、外壳、绝缘层和两个外引接线柱二，其特征在于，所述的等离子体发生器、储存器和门电极均设置在外壳内的一侧，加速电极、靶和阴极均设置在外壳内的另一侧，加速电极和阴极均设置在靶内，阴极的一端与加速电极固定连接，阴极的另一端与一个外引接线柱二固定连接，靶的一端固定连接有一个外引接线柱二，储存器设置在等离子体发生器的内侧，门电极设置在等离子体发生器的外侧，等离子体发生器、储存器和门电极各与一个外引接线柱一固定连接，外壳的内壁上固结有一层绝缘层。
2.根据权利要求1所述的小直径射频驱动氘氘中子管，其特征在于，所述外壳的外径最小为22mm。
3.根据权利要求2所述的小直径射频驱动氘氘中子管，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1.5～2.5mm。
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