一种强流纳秒脉冲中子发生器制造技术

本发明专利技术公开一种强流纳秒脉冲中子发生器，包括强流脉冲氘离子源、氘靶和直线感应电压叠加机构；所述强流脉冲氘离子源用于产生强流脉冲的氘离子，并提供前级预加速；所述氘靶用于发生D

【技术实现步骤摘要】
一种强流纳秒脉冲中子发生器


[0001]本专利技术涉及中子发生器
，具体涉及一种强流纳秒脉冲中子发生器。

技术介绍

[0002]中子发生器属于粒子加速器领域，是一种能够产生中子束的加速器中子源装置，其利用各种加速原理加速带电粒子轰击不同的靶材料，发生核反应后产生不同能量和不同强度的中子束。中子发生器有直流工作、重频脉冲、猝发脉冲等工作方式，其中脉冲中子发生器可以产生具有特征时间结构的脉冲中子束，在地质资源勘探、物质识别和探测、中子科学研究等行业和领域具有广泛的应用。
[0003]现有技术中采用静电高压或射频加速器，通过引入切割器和聚束器形成纳秒脉冲离子束，再打靶产生纳秒脉冲中子的方式，其单个脉冲中子产额偏低，装置结构复杂，束流利用率低；因此有必要进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述的技术问题而提供一种强流纳秒脉冲中子发生器，其结构紧凑，加速电压高，离子流强大，脉冲宽度短。
[0005]为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本公开至少一实施例提供一种强流纳秒脉冲中子发生器，其特征在于，包括：强流脉冲氘离子源、氘靶和直线感应电压叠加机构。
[0007]所述强流脉冲氘离子源用于产生强流脉冲的氘离子，并提供前级预加速。
[0008]所述氘靶用于发生D
‑
D核反应产生中子。
[0009]所述直线感应电压叠加机构用于叠加至少两个感应电压并产生脉冲高压对氘离子加速，致使氘离子获得能量后轰击所述氘靶产生单能脉冲中子。
[0010]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述强流脉冲氘离子源包含有：阳极、阴极、绝缘柱和离子源放电电源；
[0011]其中，所述阳极中部配置有中心孔；所述阴极配置为与所述阳极呈轴对称分布；所述绝缘柱配置在所述阳极和直线感应电压叠加机构之间，所述绝缘柱用于防止所述阳极和直线感应电压叠加机构之间发生高压击穿；所述离子源放电电源配置为两端分别与所述阳极和阴极连接，所述离子源放电电源用于使所述阳极获得一个正偏压给氘离子提供预加速。
[0012]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述直线感应电压叠加机构具有内电极杆、至少两个感应腔组件、高压同轴电缆和脉冲功率源。
[0013]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述感应腔组件包含有：感应腔和磁芯；
[0014]其中，所述感应腔具有外壳；所述磁芯配置在所述感应腔内；所述脉冲功率源配置为一路输出通过所述高压同轴电缆与所述初级回路相连，另一路与所述外壳相连；所述外
壳为接地设置。
[0015]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述氘靶包含有：偏压电阻和表面镀膜的靶衬底；
[0016]其中，所述偏压电阻一端与所述外壳连接，所述偏压电阻另一端与所述表面镀膜的靶衬底连接，所述偏压电阻用于供打靶离子电流流过并形成偏置电压。
[0017]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述感应腔内配置有螺线管线圈，所述螺线管线圈用于在所述感应腔中心漂移段产生聚焦磁场。
[0018]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，还包含有：外部延时控制器；其中，所述强流脉冲氘离子源和直线感应电压叠加机构均与所述外部延时控制器电性连接。
[0019]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述离子源放电电源为带偏压的大弧流微秒脉冲电源。
[0020]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述内电极杆为中空筒状设置，且所述内电极杆的外径沿离子传输方向逐渐增加。
[0021]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述阴极包含有至少两个彼此绝缘的金属氘化物圆柱。
[0022]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述阴极为圆柱形金属氘化物，材料为氘化钛、氘化锆、氘化钪、氘化钇及其上述元素的二元或多元氘化物合金中的一种。
[0023]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述磁芯材料有铁氧体、坡莫合金、硅钢片和铁基非晶态磁性材料中的一种。
[0024]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述偏压电阻为线性高功率电阻、非线性电阻和稳压二极管中的一种。
[0025]本公开的至少一实施例提供的强流纳秒脉冲中子发生器中，所述表面镀膜的靶衬底的基材为高热导率圆片，材料为钼或铜，表面蒸镀一层金属氘化物薄膜，薄膜厚度1
‑
5μm，金属氘化物为氘化钛、氘化锆、氘化钪和氘化钇中的一种。
[0026]本专利技术的有益效果为：结构紧凑，加速电压高，离子流强大，脉冲宽度短，脉冲中子产额高，伴随射线本底低，装置外壳接地，安全可靠，是一种理想的强流脉冲中子源。在中子核数据测量、中子共振法测量材料温度、模拟惯性约束热核聚变中子辐射场、中子闪光照相以及中子相关的科学研究领域具有重要的应用价值。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术一种强流纳秒脉冲中子发生器的部件连接框图。
[0029]图2为本专利技术一种强流纳秒脉冲中子发生器的结构示意图。
[0030]图中：
[0031]1、强流脉冲氘离子源；2、直线感应电压叠加机构；3、氘靶；10、阴极；11、阳极；12、绝缘柱；13、离子源放电电源；14、感应腔；15、磁芯；16、脉冲功率源；17、高压同轴电缆；18、内电极杆；19、偏压电阻；20、表面镀膜的靶衬底。
具体实施方式
[0032]下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0034]另外，在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连等术语应做广义理解，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强流纳秒脉冲中子发生器，其特征在于，包括：强流脉冲氘离子源，用于产生强流脉冲的氘离子，并提供前级预加速；氘靶，用于发生D
‑
D核反应产生中子；以及直线感应电压叠加机构，用于叠加至少两个感应电压并产生脉冲高压对氘离子加速，致使氘离子获得能量后轰击所述氘靶产生单能脉冲中子。2.根据权利要求1所述的一种强流纳秒脉冲中子发生器，其特征在于，所述强流脉冲氘离子源包含有：阳极，中部配置有中心孔；阴极，配置为与所述阳极呈轴对称分布；绝缘柱，配置在所述阳极和直线感应电压叠加机构之间；以及离子源放电电源，配置为两端分别与所述阳极和阴极连接，所述离子源放电电源用于使所述阳极获得一个正偏压给氘离子提供预加速。3.根据权利要求2所述的一种强流纳秒脉冲中子发生器，其特征在于，所述直线感应电压叠加机构具有内电极杆、至少两个感应腔组件、高压同轴电缆和脉冲功率源。4.根据权利要求3所述的一种强流纳秒脉冲中子发生器，其特征在于，所述感应腔组件包含有：感应腔，具有外壳；以及磁芯，配置在所述感应腔内；其中，脉冲功率源，配置为一路输出通过所述高压同轴电缆与所述初级回路相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振，卢亮，马伟，邹丽平，邢宇博，邹志平，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：