【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高能物理实验领域的稀有事例探测器，具体的说为一种本底放射性极低的密封容器。
技术介绍
1、暗物质探测、中微子探测等稀有事例粒子探测实验是高能物理领域重要的研究方向，所期望的信号非常微弱与稀少，甚至在10年时间尺度上只有相当于单个原子衰变强度的信号，探测器本身的放射性水平对探测灵敏度有决定性影响，需要严格控制。并且随着研究的深入，对探测器材料本底的要求也日益严格，降低探测器材料中的本底放射性是这个领域永恒的追求。在极深地下实验室中，宇宙射线经过数千米岩石的阻挡衰减后带来的本底已经大幅降低甚至可以忽略，从而粒子探测器本身的结构材料、功能材料、元器件等带来的本底放射性占比越来越高，对实验装置的灵敏度有重要影响。在高能物理实验根据统计学理论，粒子探测器的灵敏度与探测介质质量、运行时间的平方根成正比，与本底事例率的平方根成反比，降低稀有事例粒子探测器本底可降低探测器有效运行时间的需求，有极大的意义。所以低本底材料的测量、筛选、生产制造一直都是稀有事例实验的重要工作。
2、由于所探测的信号非常微弱且稀少，探测器本身的放射性水平对实验的灵敏度有决定性的影响。随着研究的深入，对探测器材料本底放射性的要求日益严格。降低探测器材料中的本底放射性是提高实验灵敏度的关键，也是该领域持续追求的目标。
3、低本底放射性(压力)容器是稀有事例粒子探测器的必要部件，例如pandax、lz、xenon等系列暗物质探测器的靶物质氙工作在气液两相态，额定设计压力约0.5mpa，额定工作温度约-100℃，需要低本底放射性压力容器作
4、专利文献cn105047241b公开了一种放射性物质运输用容器，具有中空结构的密封罐，能够在保证与铅相等的射线屏蔽能力的前提下，将密封罐的厚度减小到铅罐的30％左右，提高了散热性能，并减轻了重量。
5、在以往制造承压低本底容器一般选用不锈钢、纯钛、无氧铜等金属材料，并且无氧铜在以往经验中比不锈钢、纯钛的本底放射性更低，这些金属材料可以大规模生产，本底放射性具有一定的稳定性，用不锈钢、纯钛制造压力容器的技术很成熟，无氧铜用作压力容器材料虽然有较多的技术挑战，但随着工业技术的发展，尤其是电子束焊接技术的发展与普及，无氧铜压力容器的设计制造技术也趋向于成熟。非承压容器可以选用有机玻璃制造，比如juno江门中微子实验，计划采用直径35m的有机玻璃球盛放2万吨液体闪烁体，deap3600实验采用直径1700mm的有机玻璃球形容器盛放3500kg液氩。然而，这些不锈钢、纯钛、无氧铜等金属材料的本底放射性是有机玻璃的千倍甚至更多，进一步降低上述金属材料本底放射性到有机玻璃的水平尚无可行的技术方案。但有机玻璃为脆性材料，用于制造压力容器有很大的技术风险与安全风险。对稀有事例探测器容器的本底放射性要求是无止境的，必须综合考虑上述低本底放射性材料的力学性能、制造工艺等，扬长避短，为稀有事例实验提供本底放射性更低的环境。
技术实现思路
1、鉴于稀有事例探测实验日益苛刻的本底放射性需求，本专利技术提出一种三层结构的恒温容器，既能保持低本底放射性，又能满足承压和安全要求的容器。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、第一，本专利技术提供了一种用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特点在于，包括：
4、最内层容器，由极低本底放射性的有机玻璃材料制成，用于盛放探测靶物质；
5、中层容器，套装在所述最内层容器外，由低本底金属材料制成，用于盛放低本底放射性的液体或气体介质，从而将由所述探测靶物质产生的压力，传递至中层容器，同时，作为屏蔽层，阻挡外界及中层容器本身的放射性；
6、外层容器：套装在所述中层容器外，为真空容器，提供真空绝热层，以保持中层容器与最内层容器的低温运行。
7、优选的，所述最内层容器，由上半部分和下半部分两部分构成，所述上半部分包括由下至上依次连接的有机玻璃上盖、有机玻璃接管和有机玻璃接管法兰；所述下半部分包括由上至下依次连接的有机玻璃下法兰、有机玻璃筒体和有机玻璃底板；其中，所述有机玻璃上盖与所述有机玻璃下法兰相连。
8、优选的，所述有机玻璃容器上部分与有机玻璃容器下部分之间的密封，采用本体聚合或者环氧树脂粘接的方式实现氦质谱检漏级别的密封，漏率低于1×
9、10-12pa·m3/s。
10、优选的，所述最内层容器运行时，内部压力低于中层容器0～0.1mpa。
11、优选的，所述有机玻璃接管内径为50～300mm，长度在500mm至1000mm之间，用于提供热阻以分隔常温与低温区域。
12、优选的，所述有机玻璃底板置于有机玻璃支撑架上；所述有机玻璃支撑架有4个悬臂，每个悬臂末端有通孔，用直径约10mm的低本底悬杆悬挂在压力容器上法兰内部的挂钩上；压力容器上封头有接管法兰，与有机玻璃容器接管法兰的数量及位置相对应；接管法兰、压力容器上封头、压力容器上法兰、挂钩共同组成中层容器上盖。
13、优选的，在所述有机玻璃筒体内部安装有探测器的时间漂移室、光电倍增管及温控环，所述温控环为v型整体结构，由低本底无氧铜制成，在有机玻璃容器组件内上下布置两个，外径略小于有机玻璃容器组件内径，为v型整体结构，内径约10mm的液氙管道从外部直通温控环，离v型底距离10mm～25mm，以保证低温液态氙滴入温控环，否则低温液态氙直接滴落在常温有机玻璃上会引起过大的热应力损坏有机玻璃结构。温控环边缘10mm处布置温度传感器，约4～6个均布，其中1个温度传感器尽量靠近液氙管道。液氙滴入温控环后，如果温控环温度较高，则液氙直接气化同时冷却温控环，气化的氙温度较低，会冷却附近结构，同时温控环本身为良好的导热结构，自身温度趋向于均匀化，与气氙也有较大的接触面积，且温度相对较高的结构低于温控环，会引起对流换热，可以有效的、温和的冷却有机玻璃容器组件及内部的其他结构。温控环下设置厚度10mm～20mm的采用韧性有机材料制造的隔热垫板，可选的材料包括低放本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述最内层容器，由上半部分和下半部分两部分构成，所述上半部分包括由下至上依次连接的有机玻璃上盖、有机玻璃接管和有机玻璃接管法兰；所述下半部分包括由上至下依次连接的有机玻璃下法兰、有机玻璃筒体和有机玻璃底板；其中，所述有机玻璃上盖与所述有机玻璃下法兰相连。
3.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃容器上部分与有机玻璃容器下部分之间的密封，采用本体聚合或者环氧树脂粘接的方式实现氦质谱检漏级别的密封，漏率低于1×10-12Pa·m3/s。
4.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述最内层容器运行时，内部压力低于中层容器0～0.1MPa。
5.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃接管内径为50～300mm，长度在500mm至1000mm之
6.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃底板置于有机玻璃支撑架上；所述有机玻璃支撑架有4个悬臂，每个悬臂末端有通孔，用直径约10mm的低本底悬杆悬挂在压力容器上法兰内部的挂钩上；压力容器上封头有接管法兰，与有机玻璃容器接管法兰的数量及位置相对应；接管法兰、压力容器上封头、压力容器上法兰、挂钩共同组成中层容器上盖。
7.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，在所述有机玻璃筒体内部安装有探测器的时间漂移室、光电倍增管及温控环，所述温控环为V型整体结构，由低本底无氧铜制成，在有机玻璃容器组件内上下布置两个，外径略小于有机玻璃容器组件内径，为V型整体结构，内径约10mm的液氙管道从外部直通温控环，离V型底距离10mm～25mm，以保证低温液态氙滴入温控环，否则低温液态氙直接滴落在常温有机玻璃上会引起过大的热应力损坏有机玻璃结构。温控环边缘10mm处布置温度传感器，约4～6个均布，其中1个温度传感器尽量靠近液氙管道。液氙滴入温控环后，如果温控环温度较高，则液氙直接气化同时冷却温控环，气化的氙温度较低，会冷却附近结构，同时温控环本身为良好的导热结构，自身温度趋向于均匀化，与气氙也有较大的接触面积，且温度相对较高的结构低于温控环，会引起对流换热，可以有效的、温和的冷却有机玻璃容器组件及内部的其他结构。温控环下设置厚度10mm～20mm的采用韧性有机材料制造的隔热垫板，可选的材料包括低放射性本底的聚乙烯、聚四氟乙烯等，避免温控环直接与有机玻璃结构接触，以免引起过大的热应力。
8.根据权利要求1所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述中层容器的设计压力范围为-0.1MPa至1MPa，分别对应探测介质注入前的抽真空工况与探测器正常工作的额定工况，温度范围为-196℃至60℃。
9.根据权利要求1所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述外层容器的压力为-0.1MPa至-0.2MPa。
10.一种用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器的装配方法，其特征在于，包括：
11.一种用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器的使用方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述最内层容器，由上半部分和下半部分两部分构成，所述上半部分包括由下至上依次连接的有机玻璃上盖、有机玻璃接管和有机玻璃接管法兰；所述下半部分包括由上至下依次连接的有机玻璃下法兰、有机玻璃筒体和有机玻璃底板；其中，所述有机玻璃上盖与所述有机玻璃下法兰相连。
3.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃容器上部分与有机玻璃容器下部分之间的密封，采用本体聚合或者环氧树脂粘接的方式实现氦质谱检漏级别的密封，漏率低于1×10-12pa·m3/s。
4.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述最内层容器运行时，内部压力低于中层容器0～0.1mpa。
5.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃接管内径为50～300mm，长度在500mm至1000mm之间，用于提供热阻以分隔常温与低温区域。
6.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于，所述有机玻璃底板置于有机玻璃支撑架上；所述有机玻璃支撑架有4个悬臂，每个悬臂末端有通孔，用直径约10mm的低本底悬杆悬挂在压力容器上法兰内部的挂钩上；压力容器上封头有接管法兰，与有机玻璃容器接管法兰的数量及位置相对应；接管法兰、压力容器上封头、压力容器上法兰、挂钩共同组成中层容器上盖。
7.根据权利要求2所述的用于稀有事例探测实验的极低本底放射性恒温容器，其特征在于...
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