CN208256300U - 一种基于直线加速器的小型强流中子源装置 - Google Patents
一种基于直线加速器的小型强流中子源装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，它包括电子回旋共振离子源，电子回旋共振离子源通过连接管A与螺线管A相连，螺线管A的另一端与螺线管B相连，螺线管A和螺线管B之间设置有束诊元件A，螺线管B的另一端通过连接管B与射频四极场加速器相连，射频四极场加速器的另一端通过束流输运管道A与束流输运管道B相连，束流输运管道A上设置有聚焦磁铁，束流输运管道B的另一端连接有束流输运管道C，束流输运管道C的另一端连接有加厚防护束流管道A，加厚防护束流管道A的另一端与中子靶室A相连，中子靶室A与中子应用终端A相连；总的，本实用新型具有安全性高、经济实用、易普及推广的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于物理领域，具体涉及一种基于直线加速器的小型强流中子源装置。
背景技术
因为中子不带电荷、因此穿透能力很强，而且中子具有磁矩，因此中子在材料研究以及核结构研究中是非常重要的工具，尤其是高通量中子的需求越来越重要，随着科学研究和新兴的癌症治疗领域的需求，高通量的小型中子源的建设成为基础研究和新材料研发的重要战略设施，目前在用的中子源主要是由反应堆引出的中子或者同位素产生的中子，反应堆中子源因为安全性限制，不能广泛使用，而同位素中子源产生的中子产额低，导致其使用效果不好；因此，提供一种安全性高、经济实用、易普及推广的基于直线加速器的小型强流中子源装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种安全性高、经济实用、易普及推广的基于直线加速器的小型强流中子源装置。
本实用新型的目的是这样实现的：一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，它包括电子回旋共振离子源，所述的电子回旋共振离子源通过连接管A与螺线管A相连，所述的螺线管A的另一端与螺线管B相连，所述的螺线管A和螺线管B之间设置有束诊元件A，所述的螺线管B的另一端通过连接管B与射频四极场加速器相连，所述的螺线管B与射频四极场加速器之间设置有束诊元件B，所述的射频四极场加速器的另一端通过束流输运管道A与束流输运管道B相连，所述的束流输运管道A上设置有聚焦磁铁，所述的聚焦磁铁与射频四极场加速器和束流输运管道B之间分别设置有束诊元件C和束诊元件D，所述的束流输运管道B的另一端连接有束流输运管道C，所述的束流输运管道C的另一端连接有加厚防护束流管道A，所述的加厚防护束流管道A的另一端与中子靶室A相连，所述的中子靶室A与中子应用终端A相连。
所述的束流输运管道B上设置有偏转磁铁，所述的束流输运管道B上与偏转磁铁的偏转方向相对应的位置连接有束流输运管道D，所述的束流输运管道D的另一端连接有加厚防护束流管道B，所述的加厚防护束流管道B的另一端与中子靶室B相连，所述的中子靶室B与中子应用终端B相连。
所述的束流输运管道C和束流输运管道D上分别设置有三联聚焦磁铁A和三联聚焦磁铁B，所述的三联聚焦磁铁A与加厚防护束流管道A之间、三联聚焦磁铁B与加厚防护束流管道B之间分别设置有束诊元件E和束诊元件F。
所述的螺线管A和射频四极场加速器上均连接有真空泵。
所述的中子靶室A和中子靶室B均是由中子靶材、慢化材料、屏蔽材料和准直仪组成。
所述的中子靶室A和中子靶室B上均设置有水冷以及靶循环装置。
所述束诊元件A、束诊元件B、束诊元件C、束诊元件D、束诊元件E和束诊元件F均包括有束流位置诊断器、束流强度诊断器和束流发射度诊断器。
所述的加厚防护束流管道A和加厚防护束流管道B均由中子屏蔽的材料制成。
所述的中子应用终端A和中子应用终端B为中子探测器或实验终端。
本实用新型的有益效果：本实用新型的基于小型强流直线加速器的中子源，在不打靶状态下，完全不产生中子，且打靶产生的中子经过慢化和屏蔽后，只剩下热中子和热外中子，且因为随时可以对其断电切断束流，因此具有比反应堆中子源更高的安全性，同时，和同位素中子源相比，本实用新型的小型强流直线加速器的中子源具有中子通量更高的优点，而且，本实用新型中的每一个部件均不带有放射性，因此在运维上都比反应堆中子源和同位素中子源具有更安全便利、更容易普及、更紧经济实用。
附图说明
图1是本实用新型一种基于直线加速器的小型强流中子源装置的结构示意图。
图中：1、电子回旋共振离子源 2、连接管A 3、螺线管A 4、螺线管B 5、连接管B 6、射频四极场加速器 7、束流输运管道A 8、加厚防护束流管道B 9、中子靶室B 10、中子应用终端B 11、束诊元件F 12、三联聚焦磁铁B 13、束流输运管道D 14、三联聚焦磁铁A 15、加厚防护束流管道A 16、中子靶室A 17、中子应用终端A 18、束诊元件E 19、束流输运管道C 20、偏转磁铁 21、束流输运管道B 22、束诊元件D 23、聚焦磁铁 24、束诊元件C 25、真空泵 26、束诊元件B 27、束诊元件A。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，它包括电子回旋共振离子源1，所述的电子回旋共振离子源1通过连接管A2与螺线管A3相连，所述的螺线管A3的另一端与螺线管B4相连，所述的螺线管A3和螺线管B4之间设置有束诊元件A27，所述的螺线管B4的另一端通过连接管B5与射频四极场加速器6相连，所述的螺线管B4与射频四极场加速器6之间设置有束诊元件B26，所述的射频四极场加速器6的另一端通过束流输运管道A7与束流输运管道B21相连，所述的束流输运管道A7上设置有聚焦磁铁23，所述的聚焦磁铁23与射频四极场加速器6和束流输运管道B21之间分别设置有束诊元件C24和束诊元件D22，所述的束流输运管道B21的另一端连接有束流输运管道C19，所述的束流输运管道C19的另一端连接有加厚防护束流管道A15，所述的加厚防护束流管道A15的另一端与中子靶室A16相连，所述的中子靶室A16与中子应用终端A17相连。
本实用新型在使用时，电子回旋共振（ECR）离子源产生的强流束依次通过螺线管A和螺线管B聚焦后注入到射频四极场（RFQ）加速器里，经RFQ加速器加速后的束流经过聚焦磁铁的聚焦和匹配后通过加厚防护束流管道进入中子靶室，束流进入中子靶室后轰击中子靶材产生强流中子，同时束流停止在中子靶材中，产生的强流中子有与束流运动方向相反回流中子和与束流运动方向相同的前进中子，其中，回流中子会被加厚防护束流管道屏蔽，而在束流方向上的前进强流中子则继续前进和扩散，在中子需求方向上的前进中子会遇到慢化材料（慢化剂）后中子的速度会被慢化，经过多次慢化后，前进中子都会被慢化成热中子、热外中子和冷中子，不在中子需求方向上的前进中子遇到慢化材料和屏蔽材料后会被完全屏蔽；本实用新型中的小型强流中子源的整体真空度为10-4-10-7Pa，其可以作为硼中子俘获癌症治疗的中子源使用，也可以作为无损探伤的中子源，也可以作为中子成像的中子源使用，也可以作为材料辐照用中子源使用，具有设施更简单，束流强度更强，中子产额更高，造价更低的优点；本实用新型中的电子ECR离子源为离子产生和注入装置；螺线管A和螺线管B主要用于对从离子源引出的束流进行横向聚焦；束诊元件用于对相应位置处的束流信息进行检测；RFQ加速器作为预加速器对经过螺线管A和螺线管B匹配后的束流进行加速和整形；聚焦磁铁主要用于对从RFQ加速器出来的束流进行聚束和调整，使束流能够准确轰击到中子靶室的中子靶材上，从而产生更多的中子；加厚防护束流管道为中空管道，方便束流从中间通过，其主要用于屏蔽回流的中子；中子靶室主要用于产生中子以及在不需要中子的方向上对中子进行屏蔽；本实用新型中的束诊元件A、束诊元件B、束诊元件C和束诊元件D主要用于对相应的束流进行检测，而检测到的束流信息可以作为反馈，进而调整螺线管A、螺线管B、聚焦磁铁和三联聚焦磁铁以得到更好品质的束流；总的，本实用新型具有安全性高、经济实用、易普及推广的优点。
实施例2
如图1所示，一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，它包括电子回旋共振离子源1，所述的电子回旋共振离子源1通过连接管A2与螺线管A3相连，所述的螺线管A3的另一端与螺线管B4相连，所述的螺线管A3和螺线管B4之间设置有束诊元件A27，所述的螺线管B4的另一端通过连接管B5与射频四极场加速器6相连，所述的螺线管B4与射频四极场加速器6之间设置有束诊元件B26，所述的射频四极场加速器6的另一端通过束流输运管道A7与束流输运管道B21相连，所述的束流输运管道A7上设置有聚焦磁铁23，所述的聚焦磁铁23与射频四极场加速器6和束流输运管道B21之间分别设置有束诊元件C24和束诊元件D22，所述的束流输运管道B21的另一端连接有束流输运管道C19，所述的束流输运管道C19的另一端连接有加厚防护束流管道A15，所述的加厚防护束流管道A15的另一端与中子靶室A16相连，所述的中子靶室A16与中子应用终端A17相连；所述的束流输运管道B21上设置有偏转磁铁20，所述的束流输运管道B21上与偏转磁铁20的偏转方向相对应的位置连接有束流输运管道D13，所述的束流输运管道D13的另一端连接有加厚防护束流管道B8，所述的加厚防护束流管道B8的另一端与中子靶室B9相连，所述的中子靶室B9与中子应用终端B10相连；所述的束流输运管道C19和束流输运管道D13上分别设置有三联聚焦磁铁A14和三联聚焦磁铁B12，所述的三联聚焦磁铁A14与加厚防护束流管道A15之间、三联聚焦磁铁B12与加厚防护束流管道B8之间分别设置有束诊元件E18和束诊元件F11；所述的螺线管A3和射频四极场加速器6上均连接有真空泵25；所述的中子靶室A16和中子靶室B9均是由中子靶材、慢化材料、屏蔽材料和准直仪组成；所述的中子靶室A16和中子靶室B9上均设置有水冷以及靶循环装置；所述束诊元件A27、束诊元件B26、束诊元件C24、束诊元件D22、束诊元件E18和束诊元件F11均包括有束流位置诊断器、束流强度诊断器和束流发射度诊断器；所述的加厚防护束流管道A15和加厚防护束流管道B8均由中子屏蔽的材料制成；所述的中子应用终端A17和中子应用终端B10为中子探测器或实验终端。
本实用新型在使用时，电子回旋共振（ECR）离子源产生的强流束依次通过螺线管A和螺线管B聚焦后注入到射频四极场（RFQ）加速器里，经RFQ加速器加速后的束流经过聚焦磁铁的聚焦和匹配后被引入偏转磁铁，经过偏转磁铁选择需要打靶的方向后，再次经过三联聚焦磁铁的聚焦和匹配后通过加厚防护束流管道进入中子靶室，束流进入中子靶室后轰击中子靶材产生强流中子，同时束流停止在中子靶材中，产生的强流中子有与束流运动方向相反回流中子和与束流运动方向相同的前进中子，其中，回流中子会被加厚防护束流管道屏蔽，而在束流方向上的前进强流中子则继续前进和扩散，在中子需求方向上的前进中子会遇到慢化材料（慢化剂）后中子的速度会被慢化，经过多次慢化后，前进中子都会被慢化成热中子、热外中子和冷中子，不在中子需求方向上的前进中子遇到慢化材料和屏蔽材料后会被完全屏蔽；本实用新型中的电子回旋共振离子源通过螺线管A上配置的真空泵维持真空，RFQ加速器上也配置有真空泵，维持小型强流中子源的整体真空度为10-4-10-7Pa，其可以作为硼中子俘获癌症治疗的中子源使用，也可以作为无损探伤的中子源，也可以作为中子成像的中子源使用，也可以作为材料辐照用中子源使用，具有设施更简单，束流强度更强，中子产额更高，造价更低的优点；本实用新型中的电子ECR离子源为离子产生和注入装置；螺线管A和螺线管B主要用于对从离子源引出的束流进行横向聚焦；束诊元件用于对相应位置处的束流信息进行检测；RFQ加速器作为预加速器对经过螺线管A和螺线管B匹配后的束流进行加速和整形；聚焦磁铁主要用于对从RFQ加速器出来的束流进行聚束和调整，使束流能够准确轰击到中子靶室的中子靶材上，从而产生更多的中子；加厚防护束流管道为中空管道，方便束流从中间通过，其主要用于屏蔽回流的中子；中子靶室主要用于产生中子以及在不需要中子的方向上对中子进行屏蔽；偏转磁铁主要用于偏转束流，使得束流可以在两个方向进行切换，从而能在两个方向打靶，进而在两个方向上都能产生中子；所述的三联聚焦磁铁可以把经过偏转磁铁后的束流进行聚束、调整和匹配，使得束流能按设计轰击中子靶室中的中子靶材；本实用新型中的束诊元件A、束诊元件B、束诊元件C、束诊元件D、束诊元件E和束诊元件F主要用于对相应的束流进行检测，而检测到的束流信息可以作为反馈，进而调整螺线管A、螺线管B、聚焦磁铁和三联聚焦磁铁以得到更好品质的束流；总的，本实用新型具有安全性高、经济实用、易普及推广的优点。
Claims (9)
1.一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，它包括电子回旋共振离子源，其特征在于：所述的电子回旋共振离子源通过连接管A与螺线管A相连，所述的螺线管A的另一端与螺线管B相连，所述的螺线管A和螺线管B之间设置有束诊元件A，所述的螺线管B的另一端通过连接管B与射频四极场加速器相连，所述的螺线管B与射频四极场加速器之间设置有束诊元件B，所述的射频四极场加速器的另一端通过束流输运管道A与束流输运管道B相连，所述的束流输运管道A上设置有聚焦磁铁，所述的聚焦磁铁与射频四极场加速器和束流输运管道B之间分别设置有束诊元件C和束诊元件D，所述的束流输运管道B的另一端连接有束流输运管道C，所述的束流输运管道C的另一端连接有加厚防护束流管道A，所述的加厚防护束流管道A的另一端与中子靶室A相连，所述的中子靶室A与中子应用终端A相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的束流输运管道B上设置有偏转磁铁，所述的束流输运管道B上与偏转磁铁的偏转方向相对应的位置连接有束流输运管道D，所述的束流输运管道D的另一端连接有加厚防护束流管道B，所述的加厚防护束流管道B的另一端与中子靶室B相连，所述的中子靶室B与中子应用终端B相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的束流输运管道C和束流输运管道D上分别设置有三联聚焦磁铁A和三联聚焦磁铁B，所述的三联聚焦磁铁A与加厚防护束流管道A之间、三联聚焦磁铁B与加厚防护束流管道B之间分别设置有束诊元件E和束诊元件F。
4.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的螺线管A和射频四极场加速器上均连接有真空泵。
5.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的中子靶室A和中子靶室B均是由中子靶材、慢化材料、屏蔽材料和准直仪组成。
6.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的中子靶室A和中子靶室B上均设置有水冷以及靶循环装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述束诊元件A、束诊元件B、束诊元件C、束诊元件D、束诊元件E和束诊元件F均包括有束流位置诊断器、束流强度诊断器和束流发射度诊断器。
8.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的加厚防护束流管道A和加厚防护束流管道B均由中子屏蔽的材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种基于直线加速器的小型强流中子源装置，其特征在于：所述的中子应用终端A和中子应用终端B为中子探测器或实验终端。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108470595A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-08-31 | 河南太粒科技有限公司 | 一种基于直线加速器的小型强流中子源装置 |
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2018
- 2018-05-24 CN CN201820782611.XU patent/CN208256300U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108470595A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-08-31 | 河南太粒科技有限公司 | 一种基于直线加速器的小型强流中子源装置 |
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