CN203761670U - 一种中子发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中子发生器，所述中子发生器包括：密封型绝缘筒，所述密封型绝缘筒具有两端，分别为第一端和第二端，在所述密封型绝缘筒内的所述第一端处设有一离子发生源，在所述第二端连接有一电源，在所述密封型绝缘筒内设有一加速筒，在所述加速筒的内设有一靶片和一偏压电阻，所述靶片位于所述偏压电阻水平方向的左侧，所述靶片和所述偏压电阻连接，且所述偏压电阻与所述第二端连接，其中，在所述加速筒内设有一栅网，所述栅网与所述加速筒连接，所述栅网位于所述离子发生源与所述靶片之间，实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及中子研究领域，尤其涉及一种中子发生器。
背景技术
真空密封型中子发生器，特别是结构尺寸紧凑的真空密封型中子发生器是一种单次脉冲工作的中子产生装置，其工作原理是：氘以固态形式贮存于离子源电极中，放电时，脉冲电源在离子源的电极之间产生一个脉冲高压，经触发或沿面放电转换为真空弧放电，同时由热作用放出的氘气被电离成氘离子。氘离子在加速极加速高压的作用下，获得百keV量级的能量，轰击含氘或氚的靶片，发生氘氘或氘氚核反应，从而产生中子。在这一过程中，离子轰击靶片将会产生大量的次级电子，而总靶流是离子流与次级电子流之和，次级电子的存在不但消耗了大部分的电源功率，而且对中子发生器的耐压，离子源的烧蚀等都会带来坏处。
为了减少次级电子的出射，人们提出了各种抑制次级电子的方法。目前主要采用法拉第筒法，即将加速极做成长径比大的法拉第筒，靶片置于筒底部，利用法拉第筒的结构来抑制次级电子，但采用这种方式的中子发生器结构尺寸较大；还有人们采用磁偏转法来抑制次级电子，即在靶端外加电流线圈或永磁体，以产生轴向磁场，由于电子质量小，能量低，在磁场作用下运动轨迹改变，将回到靶上或加速极内壁上，这样起到抑制次级电子的作用，但同样这种方式会增加中子发生器尺寸，另外磁场的可靠性和稳定性也有待考核；再有就是电场抑制法，通常在加速极与靶片之间形成电位差，利用正偏压势垒来抑制靶面的次级电子出射，一般采用在靶片与加速极间加入偏压电阻或稳压元件的方式。公开号为CN200720031121.8的专利提出了一种中子管二次抑制极抑制电压产生电路的设计方法，该方法将一稳压元件和抑制电阻并联后作为偏压电阻，以使抑制电极提供稳定的抑制电压，但该方法只能适用于对尺寸长度要求不太苛刻的中子发生器中，即尺寸较大的中子发生器中，对于结构尺寸特别紧凑，像只有厘米级尺寸的中子发生器，加速筒作为抑制极其长径比无法做到很大，单纯的偏压电阻将很难起到抑制次级电子的作用。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，由于采用法拉第筒法和磁偏转法来减少次级电子的出射，但加大了中子发生器的尺寸，并且磁场的不稳定将会导致抑制次级电子的效果，而电场抑制法在中子发生器尺寸较小时，抑制次级电子的效果较差，所以，在当中子发生器尺寸较小时，现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种中子发生器，解决了现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题，实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种中子发生器，所述中子发生器包括：
密封型绝缘筒，所述密封型绝缘筒具有两端，分别为第一端和第二端，在所述密封型绝缘筒内的所述第一端处设有一离子发生源，在所述第二端连接有一电源，在所述密封型绝缘筒内设有一加速筒，其中，所述加速筒具有两端，分别为第三开口端和第四密封端，在所述加速筒的内设有一靶片和一偏压电阻，所述靶片位于所述偏压电阻水平方向的左侧，所述靶片和所述偏压电阻连接，且所述偏压电阻与所述第二端连接，其中，在所述加速筒内设有一栅网，所述栅网与所述加速筒连接，所述栅网位于所述离子发生源与所述靶片之间，且所述栅网距离所述靶片的距离为一预设距离值。
其中，所述中子发生器的尺寸为厘米级。
其中，所述栅网的形状具体为：平面状，或弧面状。
其中，所述栅网的孔形具体为：圆形，或四边形，或六变形。
其中，所述栅网的孔尺寸为毫米级。
其中，所述栅网具体为采用腐蚀法或电火花法制作。
其中，所述栅网的材料具体为钼，或钽，或钨。
其中，所述偏压电阻具体为固体陶瓷电阻，或薄膜电阻，或金属电阻。
其中，所述栅网距离所述靶片的距离具体为0.7厘米。
其中，所述第三开口端距离所述第一端的距离值大于所述第四密封端距离所述第二端的距离值。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了在中子发生器中设置了一栅网，并且对栅网的位置和孔的大小进行了设计，利用栅网屏蔽高压加速电场的渗透，降低了靶面处的电场强度，同时结合偏压电阻形成的偏置电压的技术手段，来抑制靶面次级电子，所以，有效解决了现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题，进而实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
进一步的，由于对栅网的尺寸和孔的大小进行了设计，保障了栅网的透过率，所以实现了在不降低离子束流强度的前提下，降低束流中电子成分的含量的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例一中中子发生器的结构示意图；
其中，1-离子发生源，2-密封型绝缘筒，3-加速筒，4-栅网，5-靶片，6-偏压电阻，7-电源。
具体实施方式
本实用新型提供了一种中子发生器，解决了现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题，实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了在中子发生器中设置了一栅网，并且对栅网的位置和孔的大小进行了设计，利用栅网屏蔽高压加速电场的渗透，降低了靶面处的电场强度，同时结合偏压电阻形成的偏置电压的技术手段，来抑制靶面次级电子，所以，有效解决了现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题，进而实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，提供了一种中子发生器，请参考图1，所述中子发生器包括：
密封型绝缘筒2，所述密封型绝缘筒2具有两端，分别为第一端和第二端，在所述密封型绝缘筒2内的所述第一端处设有一离子发生源1，在所述第二端连接有一电源7，在所述密封型绝缘筒2内设有一加速筒3，其中，所述加速筒3具有两端，分别为第三开口端和第四密封端，在所述加速筒3的内设有一靶片5和一偏压电阻6，所述靶片5位于所述偏压电阻6水平方向的左侧，所述靶片5和所述偏压电阻6连接，且所述偏压电阻6与所述第二端连接，其中，在所述加速筒3内设有一栅网4，所述栅网4与所述加速筒3连接，所述栅网4位于所述离子发生源1与所述靶片5之间，且所述栅网4距离所述靶片5的距离为一预设距离值。
其中，在本申请实施例中，所述中子发生器的尺寸为厘米级。在实际应用中，本申请实施例中采用的中子发生器的结构比较紧凑，与一般的中子发生器相比较尺寸较小，尺寸为厘米级。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4的形状具体为：平面状，或弧面状。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4的孔形具体为：圆形，或四边形，或六变形。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4的孔尺寸为毫米级。在实际应用中，所述栅网3的孔尺寸的大小可以根据实际需要进行调整，只要能起到抑制次级电子并且具有良好的透过率保障束流的通过即可，本申请不做具体限制。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4具体为采用腐蚀法或电火花法制作。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4的材料具体为钼，或钽，或钨。
其中，在本申请实施例中，所述偏压电阻6具体为固体陶瓷电阻，或薄膜电阻，或金属电阻。在实际应用中，金属电阻包括：银、铜、铝、钨等，本申请不做具体限制。
其中，在本申请实施例中，所述栅网4距离所述靶片5的距离具体为0.7厘米。在实际应用中，当栅网4距离靶片5的距离较近时，抑制次级电子的效果较佳。
其中，在本申请实施例中，所述第三开口端距离所述第一端的距离值大于所述第四密封端距离所述第二端的距离值，即所述加速筒3距离所述密封型绝缘筒2的第二端较近。
其中，在本申请实施例中，次级电子抑制是利用栅网4屏蔽高压加速电场的渗透，降低靶面处的电场强度，同时结合靶流在偏压电阻6上形成的偏置电压，来起到抑制靶面次级电子的作用。
其中，在实际应用中，首先离子发生源1在功率源的作用下放电并产生带电离子，离子经加速高压的作用下形成束流，在加速筒3中加速后，首先穿过栅网4，由于栅网4透过率一般较大，束流损失很小，之后束流轰击到靶片5上形成靶电流，电流流经偏压电阻6，形成电位差，这时靶片5的电位高于加速筒3的电位，从而抑制了束流轰击靶片5产生的次级电子的出射；另外栅网4的存在屏蔽了加速高压电场渗透至靶片5处，从而保证了次级电子的抑制效果。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了在中子发生器中设置了一栅网，并且对栅网的位置和孔的大小进行了设计，利用栅网屏蔽高压加速电场的渗透，降低了靶面处的电场强度，同时结合偏压电阻形成的偏置电压的技术手段，来抑制靶面次级电子，所以，有效解决了现有的抑制次级电子的方法存在抑制次级电子效果较差，对装置结构要求高通用性较差，抑制次级电子效率较低的技术问题，进而实现了在中子发生器尺寸较小时能够有效抑制次级电子，并且抑制次级电子效果较好的技术效果。
进一步的，由于对栅网的尺寸和孔的大小进行了设计，保障了栅网的透过率，所以实现了在不降低离子束流强度的前提下，降低束流中电子成分的含量的技术效果。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种中子发生器，其特征在于，所述中子发生器包括：
密封型绝缘筒，所述密封型绝缘筒具有两端，分别为第一端和第二端，在所述密封型绝缘筒内的所述第一端处设有一离子发生源，在所述第二端连接有一电源，在所述密封型绝缘筒内设有一加速筒，其中，所述加速筒具有两端，分别为第三开口端和第四密封端，在所述加速筒的内设有一靶片和一偏压电阻，所述靶片位于所述偏压电阻水平方向的左侧，所述靶片和所述偏压电阻连接，且所述偏压电阻与所述第二端连接，其中，在所述加速筒内设有一栅网，所述栅网与所述加速筒连接，所述栅网位于所述离子发生源与所述靶片之间，且所述栅网距离所述靶片的距离为一预设距离值。
2.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述中子发生器的尺寸为厘米级。
3.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网的形状具体为：平面状，或弧面状。
4.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网的孔形具体为：圆形，或四边形，或六变形。
5.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网的孔尺寸为毫米级。
6.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网具体为采用腐蚀法或电火花法制作。
7.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网的材料具体为钼，或钽，或钨。
8.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述偏压电阻具体为固体陶瓷电阻，或薄膜电阻，或金属电阻。
9.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述栅网距离所述靶片的距离具体为0.7厘米。
10.根据权利要求1所述的中子发生器，其特征在于，所述第三开口端距离所述第一端的距离值大于所述第四密封端距离所述第二端的距离值。
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|---|---|---|---|---|
| CN104918403A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-16 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种脉冲中子发生器 |
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| CN106507576A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-03-15 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 金属氢化物离子源的离子过滤装置、方法及中子发生器 |
| CN107567174A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 西安工业大学 | 一种中子发生管 |
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