小體積高產額中子發生器的研究

楊 凝

(河北省衡水市哈勵遜國際和平醫院 設備處，河北衡水053000)

小體積高產額中子發生器的研究

楊 凝

(河北省衡水市哈勵遜國際和平醫院 設備處，河北衡水053000)

1 研究目的

中子發生器是一種專門產生中子的小型化加速器，中子管更是一種把離子源、加速系統、靶和氣壓調節系統全部真空密封在一個玻璃或陶瓷管內的超小型加速器。作為小型加速器中子源，具有結構緊湊、輕便、可移動操作簡便、單色性好、使用安全、無輻射危害等諸多優點，尤其是中子發生器可依據一定離子流強度發射中子，這也是中子發生器不能被同位素中子源取代的根本特性。隨著科技的發展，中子發生器技術也得到了很大的提高，由最初的大直徑逐漸發展成小直徑、長壽命、耐高溫、高產額并且可以批量生產的消耗性產品。對于小體積高產額中子發生器的研制，可以更好的發揮其優勢，以便于在各類場合都能夠高效便捷的發揮作用。

2 整體設計

小體積高產額中子發生器作為一種便捷的測量放射性的應用儀器，其特性明顯，便于使用，同時也應當得到發展。我們所要研制的中子發生器應由三個部分組成：電源部分、離子源與中子發生器主體部分、真空及冷卻系統部分。其中電源部分包括為氘離子引出而加上的吸極加速高壓、與離子源相關的電源(振蕩電壓、使離子管內電子發生高速運動產生次級電子從而使氘氣發生電離作用的陽極電壓)、抽真空系統的電源；離子源與發生器主體部分包括供氣系統(提供氘氣體)、高頻離子源(帶有石英玻璃隔片的放電管、高頻耦合震蕩線圈等)、加速管、靶；真空及冷卻系統包括為整個系統抽低真空的機械泵、抽高真空的分子泵、為靶頭進行降溫的冷卻水循環系統。

中子管主體設想如圖1所示，該部分包括高頻離子源、 氚鈦靶和一些管道與電源的接口， 將高頻離子源放置在一個圓筒外殼內，底盤固定在一個金屬底座上，在此上面連接一個高電壓以確保引出的氘離子可以具有足夠大的能量與靶上的氚發生核反應，并將底座固定在用石英玻璃做成的絕緣筒上，使用時底座加150kV高壓來對從放電管引出的氘離子加速，150kV高壓由中子管電源部分提供，絕緣筒固定在外殼上，外殼與地電位相連，確保在操作人員接觸外殼時不會觸電，在絕緣筒內固定一個用無氧銅或紫銅做成的圓筒，其作用是通過改變金屬底座與外殼底座之間的電場線的方向進而改變從吸極引出的離子流方向，使氘離子流能夠到達氚鈦靶。放電管底部改用永磁體環套住取代磁場線圈，結構更加簡單；放電管頂端的陽極探針與電源部分相連，使用時加4kV高壓作為吸極電壓，使放電管內氘離子從吸極引出；進氣管道與供氣系統相連，在使用時產生足夠的氘離子。

圖1 中子管主體設想示意圖

3 總結

在綜合各類中子發生器的性能、應用并對中子管的現狀及特點、離子源、靶、真空及冷卻、產額測定等經過研究分析后，我們提出了小體積高產額中子發生的設計方案，使D-D核反應中子產額達到n/s，D-T核反應中子產額達到n/s，但是到目前此設計思路還處在研制階段。

2014-06-29

TL5

A

1002-2376(2014)11-0018-01