CN103424761A - 原子核能级寿命的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原子核能级寿命的测量装置，包括底盘、移动平台、靶膜支架、阻停膜支架、两对雷莫真空转接头及平台真空转接头，靶膜展平结构，阻停膜展平结构。移动平台下半部分固接在所述底盘的上表面，靶膜支架固接在所述移动平台的上半部分，阻停膜支架固接在底盘的上表面，且与所述靶膜支架平行，阻停膜支架与底盘绝缘，靶膜展平结构固接在靶膜支架上，并与靶膜支架绝缘，阻停膜展平结构连接在阻停膜支架上，两对雷莫真空转接头对称地穿设在底盘上，且分别位于移动平台的两侧，真空转接头穿设在底盘的下表面。采用本发明的技术方案，能够精确测量靶膜和阻停膜之间的距离，结构稳定，密封性能好，加工和装配方便，整套装置结构精巧，重量轻。

Description

原子核能级寿命的测量装置

技术领域

本发明属于原子核领域，具体涉及原子核能级寿命的测量装置。

背景技术

原子核能级寿命的测量装置的基本原理如下：

如图6所示，当运动的激发态核发射γ光子时，γ光子能量将因多普勒效应而发生线移，通过测量反冲核的飞行距离，就可以确定激发态的平均寿命。当入射离子束轰击靶膜21时，核反应生成的反冲核将脱离靶膜，以速度v在真空中飞行，这时如果反冲核退激并以与运动方向成θ角发射γ光子，则在固定在θ角方向的探测器23接收到的γ光子能量E_γ将因多普勒效应而发生线移，其能量为：

$E_{\mathrm{\γ}}=E_{0\mathrm{\γ}}(1+\frac{v}{c}\cos \mathrm{\θ})$

其中E_0γ为核静止时发射的γ光子能量。那些衰变时间t≥d/v的反冲核是在进入阻停膜22被阻停后发射γ光子，则不会发生多普勒移动。在能谱上可以得到发生线移的γ和不发生线移的γ构成的双峰，根据衰变的指数规律，它们的强度分别为I_s、I₀：

I_s=N(1-e^-d/vτ)

I₀=Ne^-d/vτ

可以推导出无线移γ所占份额：

$R=\frac{I_0}{I_0+I_s}=e^{-d/\mathrm{v\τ}}$

其中反冲核速度v可由核反应运动学求得。改变靶膜与阻停膜间距离，测量多次不同距离时能谱中移动峰和未移动峰的强度，便可得出能级平均寿命τ： $\mathrm{\τ}=-\frac{d}{v\ln R}$

此方法的关键在于距离测量的精度，这就要求靶膜和阻停膜的平整度要好，而且要严格平行。

1968年，K．W.Jones和A.Z.Schwarzschild详细阐述了RDDS方法的原理，并成功地应用于²²Na，²²Ne和¹⁹F的能级寿命测量中。

1970年，Alexander和Bell发表了一篇关于plunger装置的论文。这套装置是靠螺旋测微器的驱动来改变靶膜和阻停膜之间的距离d的。测微器可以读到的最小读数为2.54微米。靶膜和阻停膜之间的最短距离约为5微米。

1975年，Du Marchie van Voorthuysen和Smith对一套静电plunger装置进行了报道。该装置通过在阻停膜和一个特殊的电极上施加高达4000V的电压，靠靶膜和阻停膜这两极之间的静电吸引来调节距离。这种方法可以实现对距离的连续调节。该装置测量靶膜和阻停膜之间的最短距离为（17±4）微米。

1978年，L.CLEEMANN等人研发了一套plunger装置。此装置由两种驱动，距离在15微米以外时采用分辨率为1微米的螺旋测微器，15微米以内时通过给压电晶体施加0－1000V的电压来调节。

1989年德国科隆大学的A.Dewald等人研发了一套微分plunger，采用平行布局，膜支撑部分相对较大，有更好的稳定性。

上述现有装置的共同缺陷是靶膜和阻停膜之间绝对距离的测量精度不高，一般都在微米量级。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种原子核能级寿命的测量装置，该测量装置能够提高靶膜和阻停膜之间绝对距离的测量精度，结构稳定，易于实现。

本发明采用的技术方案是：一种原子核能级寿命的测量装置，包括底盘、移动平台、靶膜支架、阻停膜支架、两对雷莫真空转接头及平台真空转接头，靶膜展平结构，阻停膜展平结构；所述移动平台下半部分固定连接在所述底盘的上表面，所述靶膜支架固接在所述移动平台的上半部分，并可以作一维精密移动，所述阻停膜支架固接在底盘的上表面，且与所述靶膜支架平行，阻停膜支架底盘绝缘，所述靶膜展平结构固接在靶膜支架上，并与其绝缘，所述阻停膜展平结构连接在阻停膜支架上，并通过螺丝和垫片进行俯仰偏转调节，两对所述雷莫真空转接头对称地穿设在底盘上，且分别位于移动平台的两侧，所述真空转接头穿设在底盘的下表面。

进一步，所述底盘的上表面对称设有两个凹槽，每个凹槽的底面上设有两个通孔，用于安装四个雷莫真空转接头。

进一步，所述底盘上设有阶梯孔，用于安装平台真空转接头。

进一步，所述底盘的外圆周面上设有环形槽，用于放置密封垫圈。

本发明有益的技术效果在于：

（1）能够精确测量靶膜和阻停膜之间的距离；

（2）结构稳定，与靶室相配合，密封性能好；

（3）减少结构部件对伽玛射线的阻挡或者损耗；

（4）重量轻，减小了靶室的承重，防止靶室破裂；

（5）安装和加工方便。

附图说明

图1是本发明原子核能级寿命的测量装置的结构示意图；

图2是图1中底盘的俯视图；

图3是图1中底盘的侧剖视图；

图4是防尘盖的结构示意图；

图5是底座的结构示意图；

图6是现有技术的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，一种原子核能级寿命的测量装置，包括底盘1、移动平台2、靶膜支架3、阻停膜支架4、两对雷莫真空转接头5及平台真空转接头6，靶膜展平结构7，阻停膜展平结构8，密封垫圈9。

其中，移动平台2下半部分固定连接在所述底盘1的上表面，靶膜支架固接在所述移动平台2的上半部分，由移动平台驱动可以作一维精密移动，所述阻停膜支架3固接在底盘1的上表面，且与所述靶膜支架4平行，与底盘1绝缘，绝缘的方式是通过在两者的连接处加载塑料绝缘膜。所述靶膜展平结构7固接在靶膜支架3上，并与之绝缘，其绝缘的方式是也是在两者的连接处加载塑料绝缘膜，并用塑料螺丝固定。

所述阻停膜展平结构8连接在阻停膜支架4上，并可以通过螺丝和垫片进行俯仰偏转调节，两对所述雷莫真空转接头对称地穿设在底盘上，且分别位于移动平台的两侧，所述真空转接头6穿设在底盘的下表面，所述密封垫圈9加载在底盘的凹槽内。

两根电容测试线，其中一根电容测试线，一端与雷莫真空转接头连接,另一端与靶膜上的六角支撑架连接；另一根电容测试线，一端与雷莫真空转接头连接，另一端与阻停膜支架连接。用于测量靶膜和祖停膜之间的距离。

平台真空转接线，一端与平台真空转接头连接，另一端连接移动平台，控制平台的移动。

如图2、3所示，底盘1的上表面对称设有两个凹槽10，每个凹槽10的底部设有两个通孔，便于安装安装雷莫真空转接头5。底盘1上还设有阶梯孔11，用于安装平台真空转接头6。底盘上设有固定移动平台的螺孔13和固定阻停膜支架的螺孔14。

底盘1的外圆周面上设有环形槽12，用于放置密封垫圈9。保证底盘与靶室之间的密封。

其中，底盘1的材料为硬铝，有较好的强度且质量比较轻。底盘直径为150mm，靶室中的圆台直径为110mm，在此狭小的空间要合理布局，所以采用本发明的技术方案，布局合理，结构紧凑。

靶膜支架及阻停膜支架通过装配保证两膜有较好的平行度。为了减少对对伽玛射线的阻挡，减轻重量，具备较高的稳定性，靶膜支架及阻停膜支架采用6mm厚的硬铝。因为探测器主要在靶室的上半部分，所以主要考虑伽玛射线在靶膜支架及阻停膜支架上的能损。实验证明，伽玛射线在铝材料中的能损要小得多，硬铝又有较好的硬度和刚度，所以采用铝材。

除了要保证较好的垂直性，为方便靶膜支撑架的安装调试，在靶膜支架和阻停膜支架的圆环上，间隔地设有螺纹孔和通孔，并且使阻停膜支架的螺纹孔对应靶膜支架的通孔，这样可以较好地节省空间。

本发明提供的原子核能级寿命的测量装置是一台精密仪器，空气中的尘埃微粒等掉落在靶膜或者阻停膜上会对零点产生很大的影响，所以测试后应该放入防尘盖中。图4是防尘盖的结构图示意图，该防尘盖为内部具有空腔的圆柱体结构，能够将原子核能级寿命的测量装置罩在其中，防止灰尘的落入。防尘盖的材料选择有机玻璃，方便观察。

为了固定和调整底盘的位置，在底盘的下面设有底座，如图5所示，该底座包括一个圆盘，圆盘上均布有三根支柱，每根支柱的上端设有45°的螺纹孔，用来固定和调整测量装置的位置，底座用钢做成，稳定性强。

下面是该测量装置的装配过程：

将底盘1放在底座上，固定好；安装平台真空转接头，拧紧以保证密封性；再安装移动平台，移动平台需从左端移动到右端，加载四个定位螺丝；将装好的阻停膜用塑料螺丝固定在阻停膜支架上；用塑料螺丝将阻停膜支架固定在底盘上，夹在阻停膜支架和底盘之间设有绝缘膜；两根电容测试线接在阻停膜支架上；将装好的靶膜固定在靶膜支架上，用螺丝将靶膜支架固定在移动平台上；两根电容测试线接在六角支架上。

装配过程中应该从下至上，不但要慢，而且要准，当靶膜和阻停膜不同心时可以重新装配六角支撑架和阻停膜支架。装配好的测量装置Plunger要置在防尘盖中，避免靶膜和阻停膜沾上尘埃。装配好后，各个部件之间还有很大的应力应变，应放置一段时间之后再做下一步调试工作。

Claims (4)

1.一种原子核能级寿命的测量装置，包括底盘（1），其特征是，还包括移动平台（2）、靶膜支架（3）、阻停膜支架（4）、两对雷莫真空转接头（5）及平台真空转接头（6），靶膜展平结构（7），阻停膜展平结构（8）；所述移动平台（2）下半部分固定连接在所述底盘（1）的上表面，所述靶膜支架固接在所述移动平台（2）的上半部分，并可以作一维精密移动，所述阻停膜支架（3）固接在底盘（1）的上表面，且与所述靶膜支架（4）平行，阻停膜支架与底盘（1）绝缘；所述靶膜展平结构（7）固接在靶膜支架（3）上，并与靶膜支架绝缘，所述阻停膜展平结构（8）连接在阻停膜支架（4）上，并可以通过螺丝和垫片进行俯仰偏转调节，两对所述雷莫真空转接头对称地穿设在底盘上，且分别位于移动平台的两侧，所述真空转接头（6）穿设在底盘的下表面。

2.如权利要求1所述的原子核能级寿命的测量装置，其特征是，所述底盘（1）的上表面对称设有两个凹槽（10），每个凹槽的底面上设有两个通孔，用于安装四个雷莫真空转接头（5）。

3.如权利要求2所述的原子核能级寿命的测量装置，其特征是，所述底盘（1）上设有阶梯孔（11），用于安装平台真空转接头（6）。

4.如权利要求1-3任一项所述的原子核能级寿命的测量装置，其特征是，所述底盘的外圆周面上设有环形槽（12），用于放置密封垫圈（9）。

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