CN114007322A - 一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构 - Google Patents
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Abstract
一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，包括陶瓷筒，陶瓷筒内部正中设有磁性阳极筒，磁性阳极筒两端正中通过陶瓷环固定有阴极，两端的阴极分别通过离子引出结构向外引出潘宁离子源；通过外部给磁性阳极筒加高电压，在磁场和电场共同作用下，从阴极发出的电子与磁性阳极筒内部的气体发生电离，产生的离子分别两侧的引出口被引出，被引出的离子通过两侧的法拉第筒加速后轰击靶，从而反应生成中子；本发明简化了潘宁离子源结构，提升了潘宁离子源产额，得到更为紧凑高效的微型离子源，具有结构简单、操作方便及高效实用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及中子管技术领域，具体涉及一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构。
背景技术
潘宁离子源是离子源一种，通过潘宁效应在腔室内产生大量的离子，能够在低气压条件下稳定放电，具有结构简单、工作稳定等优点。离子源为中子管加速器提供源源不断有待加速的离子。中子管在石油测井方面应用众多，目前，已有成熟的中子测井技术，由离子源提供离子经加速系统加速得到高能粒子，与靶物质发生核聚变产生14MeV中子流，与地下不同的物质发生不同的核反应，释放不同的伽马射线、特征时间和能谱用于区分不同的物质层。
微型潘宁中子管具有体积小、易于控制、稳定性高等优点，被广泛应用于各种工业领域。在可控中子源、材料分析、同位素电磁分离、聚变应用小型加速器等领域发挥着重要作用。国内中子管的技术已经在迅速发展，微型中子管技术越来越成熟，中子管的各项性能指标都在逐步提升，但仍存在使用寿命短、产额低等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，能够简化潘宁离子源结构，提升潘宁离子源产额，得到更为紧凑高效的微型离子源，具有结构简单、操作方便及高效实用的优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，包括陶瓷筒10，所述陶瓷筒10内部正中设有磁性阳极筒7，磁性阳极筒7两端正中通过陶瓷环5固定有阴极6，两端的阴极6分别通过离子引出结构向外引出潘宁离子源。
所述离子引出结构包括阴极6正中设置的引出口8、磁性阳极筒7两侧且陶瓷筒10周壁等距设置的进气口9以及固定于陶瓷筒10两端的靶底座3上的法拉第筒4。
所述磁性阳极筒7的外侧与陶瓷筒10内壁相贴。
所述陶瓷筒10两侧顶端设有靶固定陶瓷1，靶固定陶瓷1与靶底座3之间设置有靶2，所述靶2正对法拉第筒4的出口。
所述磁性阳极筒7、阴极6，陶瓷环5、陶瓷筒10、法拉第筒4、靶底座3，靶2，靶固定陶瓷1共轴线。
所述引出口8直径为5mm±1mm；进气口9直径为16mm±3mm；磁性阳极筒7外径为22mm±2mm，内径为12mm±2mm，长度18mm±3mm，厚度5mm±1mm。
所述引出口8底部到法拉第筒4进口位置的距离为15mm±3mm，法拉第筒口到法拉第筒底部的距离为29mm±6mm。
所述磁性阳极筒7的材料为永磁铁，阴极6的材料为金属钼；法拉第筒4和靶底座3的材料为金属钢。
所述靶2为预制靶。
本发明的有益效果在于：
磁性阳极筒7潘宁离子源使用磁性材料代替传统的阳极筒结构，去掉传统潘宁离子源结构中上下的永磁体，磁性阳极筒7在提供电场的条件的同时提供磁场条件，这种组合是更为简单、紧凑的结构，而腔室内的电离特性就会发生变化。在磁性阳极筒潘宁离子源结构下，在两端阴极出开孔引出离子，省去了离子束流穿过上下端磁铁厚度的距离，对离子引出也具有一定的提升作用。
本发明无外加热源，在活性气体中寿命更长，结构更加简单、紧凑；在电场和磁场的共同作用下可以在低气压条件下工作；更为简单的束流注入系统。
本发明简化潘宁离子源结构，提升潘宁离子源产额，得到更为紧凑高效的微型离子源，具有结构简单、操作方便及高效实用的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、靶固定陶瓷；2、靶；3、靶底座；4、法拉第筒；5、陶瓷环；6、阴极；7、磁性阳极筒；8、引出口；9、进气口；10、陶瓷筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1，一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，包括陶瓷筒10，所述陶瓷筒10内部正中设有磁性阳极筒7，磁性阳极筒7两端正中通过陶瓷环5固定有阴极6，两端的阴极6分别通过离子引出结构向外引出潘宁离子源。
所述离子引出结构包括阴极6正中设置的引出口8、磁性阳极筒7两侧且陶瓷筒10周壁等距设置的进气口9以及固定于陶瓷筒10两端的靶底座3上的法拉第筒4。
所述磁性阳极筒7的外侧与陶瓷筒10内壁相贴。
所述陶瓷筒10两侧顶端设有靶固定陶瓷1，靶固定陶瓷1与靶底座3之间设置有靶2，所述靶2正对法拉第筒4的出口。
所述磁性阳极筒7、阴极6，陶瓷环5、陶瓷筒10、法拉第筒4、靶底座3，靶2，靶固定陶瓷1共轴线。
所述引出口8直径为5mm±1mm；进气口9直径为16mm±3mm；磁性阳极筒7外径为22mm±2mm，内径为12mm±2mm，长度18mm±3mm，厚度5mm±1mm。
所述引出口8底部到法拉第筒4进口位置的距离为15mm±3mm，法拉第筒口到法拉第筒底部的距离为29mm±6mm。
所述磁性阳极筒7的材料为永磁铁，阴极6的材料为金属钼；法拉第筒4和靶底座3的材料为金属钢或其它导电性强，具有良好二次电子吸收条件的金属。
所述靶2为预制靶。
实施例：
双潘宁源中子管放置在中子发生器中，将氘气或者氚气充入潘宁源内，阴极与对阴极接地，阳极筒加2000V高压，磁场强度0.3T，法拉第筒电压-8kV--10kV,在高压电场和磁场的共同作用下，源内的粒子做螺旋运动。被电离的氘离子在加速器的强高压作用下被引出，加速，形成高速束流，与预制靶中的氘氚气体碰撞发生
核反应和
核反应分别产生14MeV中子和2.5MeV中子，并释放能量。
本发明工作原理如下
通过外部给磁性阳极筒7加高电压，在磁场和电场共同作用下，从阴极6发出的电子与磁性阳极筒7内部的气体发生电离，阴极6中间引出口8将等离子体从两侧进行引出；两侧的法拉第筒4组成加速系统部分，在加速电场的作用下，将产生的离子引出并加速后轰击靶2表面从而产生中子。
陶瓷筒10和靶固定陶瓷1整体封装内部的潘宁离子源部分、加速系统部分及靶部分，形成一个完整的中子管。
双潘宁源中子管可以应用在石油测井等众多领域。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关此技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的保护范围应由其权利要求限定。
Claims (9)
1.一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，包括陶瓷筒(10)，其特征在于：所述陶瓷筒(10)内部正中设有磁性阳极筒(7)，磁性阳极筒(7)两端正中通过陶瓷环(5)固定有阴极(6)，两端的阴极(6)分别通过离子引出结构向外引出潘宁离子源。
2.根据权利要求1所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述离子引出结构包括阴极(6)正中设置的引出口(8)、磁性阳极筒(7)两侧且陶瓷筒(10)周壁等距设置的进气口(9)以及固定于陶瓷筒(10)两端的靶底座(3)上的法拉第筒(4)。
3.根据权利要求1或2所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述磁性阳极筒(7)的外侧与陶瓷筒(10)内壁相贴。
4.根据权利要求1所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述陶瓷筒(10)两侧顶端设有靶固定陶瓷(1)，靶固定陶瓷(1)与靶底座(3)之间设置有靶(2)，所述靶(2)正对法拉第筒(4)的出口。
5.根据权利要求1、2或4任一项所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述磁性阳极筒(7)、阴极(6)，陶瓷环(5)、陶瓷筒(10)、法拉第筒(4)、靶底座(3)，靶(2)，靶固定陶瓷(1)共轴线。
6.根据权利要求2所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述引出口(8)直径为5mm±1mm；进气口(9)直径为16mm±3mm；磁性阳极筒(7)外径为22mm±2mm，内径为12mm±2mm，长度18mm±3mm，厚度5mm±1mm。
7.根据权利要求2所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述引出口(8)底部到法拉第筒(4)进口位置的距离为15mm±3mm，法拉第筒(4)筒口到法拉第筒(4)底部的距离为29mm±6mm。
8.根据权利要求2所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：磁性阳极筒(7)的材料为永磁铁，阴极(6)的材料为金属钼；法拉第筒(4)和靶底座(3)的材料为金属钢。
9.根据权利要求4所述的一种双向引出磁性阳极筒潘宁离子源的中子管结构，其特征在于：所述靶(2)为预制靶。
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