本發(fā)明屬于放射源制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著核能利用的增加，α能譜法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的放射性測量中，比如核保障分析、核安全、核裂變、核數(shù)據(jù)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。α能譜法在錒系元素的定性和定量分析中起著越來越重要的作用。目前，在對α放射源進行α能譜測量時，測量準(zhǔn)確度主要依賴于所制備的α放射源的質(zhì)量，高質(zhì)量的固體放射源通常是放射性物質(zhì)形成一種均勻一致的薄層。目前制備放射源的各種技術(shù)中電沉積常用來制備極薄的固體放射源，但是在一些含有多種放射性核素的放射性物質(zhì)中，它們的能譜是疊加的，用傳統(tǒng)電沉積方法制備的放射源在α能譜測量中能量分辨率不高，其中沉積裝置對沉積效果的影響不容忽視。
中國原子能科學(xué)研究院提出了名稱為“一種用于制備高分辨率α源的電沉積裝置”的發(fā)明專利申請，申請?zhí)?01610196264.8，該申請中公開了沉積裝置的結(jié)構(gòu)為內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層用于盛裝電沉積鍍液，外層為冷卻水循環(huán)液，且在玻璃沉積槽的四周有金屬板和金屬螺栓進行固定，在沉積槽外部一側(cè)1-5cm處放置一塊永磁體，并且利用該套裝置對241am進行電沉積制源。該裝置存在以下問題：(1)在盛放沉積液的沉積槽外有循環(huán)冷卻水、玻璃、金屬等物質(zhì)相間隔，這些物質(zhì)對所施加的磁場有較大的干擾，也使磁鐵距離沉積液的實際距離更遠從而也會減弱磁場對沉積的作用；(2)沉積槽外圍有四根不銹鋼螺栓、底部兩塊帶螺紋的不銹鋼板、頂部一塊不銹鋼板和四個固定夾子進行固定，不僅沉積槽體積和重量大，操作也很不方便，尤其是在沉積前的安裝和沉積結(jié)束后拆卸裝置時；(3)沉積槽用四個不銹鋼夾子對螺栓及上部墊板和底板進行固定時均為手工操作，如果用力不均很容易使密封墊圈變形而導(dǎo)致密封不嚴(yán)放射性溶液泄露。(4)整個沉積裝置中多處由聚四氟乙烯墊片、橡膠墊片進行緩沖固定，帶來了更多的放射性廢物。
在目前的公開文獻中，未見公開利用磁流體動力學(xué)電沉積技術(shù)制備放射源的沉積裝置。所以亟待建立一種能夠明顯的提高所制源的能量分辨率的新的制源方法和沉積裝置。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種磁流體動力學(xué)電沉積法制備α放射源的沉積裝置，以提高所制備α放射源的能量分辨率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，包括盛裝沉積液的沉積槽體，所述沉積槽體外側(cè)設(shè)置永磁體，陽極絲從沉積槽體的頂部伸入到沉積液中，沉積槽體的底部通過螺紋底蓋進行密封，螺紋底蓋的中心開孔，在沉積槽體底部螺紋底蓋內(nèi)從下向上依次設(shè)置陰極導(dǎo)出墊片和陰極沉積源片，所述陰極導(dǎo)出墊片和陰極沉積源片緊密接觸，在所述陰極導(dǎo)出墊片底部連接陰極導(dǎo)出線，所述陰極導(dǎo)出線從螺紋底蓋的開孔引出并連接電源負極。
進一步，如上所述的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，其中，所述沉積槽體的頂部設(shè)有倒圓錐形的防濺裝置，圓錐形的頂端設(shè)有供陽極絲穿過的開口。
進一步，如上所述的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，其中，所述沉積槽體設(shè)置在沉積槽支架上；所述沉積槽支架為上部設(shè)有凹槽的柱形結(jié)構(gòu)，沉積槽體置于所述凹槽內(nèi)，在沉積槽支架的一側(cè)設(shè)有供陰極導(dǎo)出線引出的小口。
更進一步，所述沉積槽支架的高度能夠根據(jù)沉積槽體的高度和沉積過程中永磁體的尺寸和放置方式進行調(diào)整。
進一步，如上所述的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，其中，所述的沉積槽體、螺紋底蓋、防濺裝置和沉積槽支架均可采用聚四氟乙烯材料或者玻璃材料。
進一步，如上所述的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，其中，所述的陰極導(dǎo)出墊片采用不銹鋼材料；所述的陰極沉積源片采用304不銹鋼或銀材料。
進一步，如上所述的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，其中，所述的陰極導(dǎo)出線從螺紋底蓋的開孔垂直向下引出一段長度并以90度角彎曲成水平方向引出；陰極導(dǎo)出線采用不銹鋼絲。
本發(fā)明的有益效果如下：
(1)在沉積槽底部采用螺紋底蓋密封，不僅密封效果好，也避免了傳統(tǒng)沉積裝置中采用專門的密封墊圈密封而引進過多的放射性廢物。
(2)在沉積槽的頂部設(shè)計一個倒圓錐形防濺裝置，使因氫氣析出而載帶走的沉積液可以重新返回到沉積液中，從而避免了傳統(tǒng)電沉積方法中因氫氣載帶作用而減少沉積液的量對沉積造成的影響。
(3)該沉積裝置在沉積槽體的下部設(shè)計一個支架，支架的高度可以依據(jù)沉積槽體的高度和永磁體的尺寸及放置方式而自行調(diào)整，與傳統(tǒng)沉積法相比，靈活性更高，可以適應(yīng)不同強度、不同大小放射源制備的需求。
(4)在磁流體動力學(xué)電沉積制備放射源的過程中，該沉積裝置可以使永磁體與沉積溶液僅隔著一層幾毫米厚度的沉積槽壁，幾乎直接接觸，且沉積槽體和螺旋底蓋為無磁性的聚四氟乙烯材料，最大限度的減小了距離、物質(zhì)等對磁場的屏蔽作用，從而能充分發(fā)揮所加磁場對沉積的積極作用，極大的提高所制源的能量分辨率。
(5)本沉積裝置不同于傳統(tǒng)的沉積裝置，電源負極與陰極連接線連接，避免了直接與陰極沉積源片的連接而導(dǎo)致密封不嚴(yán)、放射性溶液泄露等現(xiàn)象；同時在螺紋底蓋上開一個圓形小口，將陰極連接線順利導(dǎo)出，既不影響密封效果又使整個沉積裝置簡潔美觀。
附圖說明
圖1為本發(fā)明具體實施例中沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-沉積槽體；2-陰極沉積源片；3-陰極導(dǎo)出墊片；4-螺紋底蓋；5-沉積槽支架；6-防濺裝置；7-陰極導(dǎo)出線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
本發(fā)明提供了一種磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率的α放射源的沉積裝置，該裝置包括盛裝沉積液的沉積槽體，沉積槽體可采用聚四氟乙烯材料或者玻璃材料，玻璃材料導(dǎo)熱性略好，但是玻璃對放射性核素的吸附作用較大，且加工成本高、工藝復(fù)雜；聚四氟乙烯雖然導(dǎo)熱性略差，但是對放射性核素的吸附作用小、來源廣泛、價格低廉、加工方便。因此，綜合考慮本發(fā)明選擇聚四氟乙烯材料。整個沉積槽體采用聚四氟乙烯材料，不僅可以減少對放射性核素的吸附，也可以減小對磁場的干擾。沉積槽體頂部敞口，陽極絲從頂部垂直伸入到沉積液中，底部由同材質(zhì)的螺紋底蓋進行密封，螺紋底蓋中心開有一個小口。在沉積過程中沉積槽體底部的螺紋底蓋內(nèi)從下向上依次安裝有陰極導(dǎo)出墊片和陰極沉積源片，陰極沉積源片和陰極導(dǎo)出墊片緊密接觸。其中，在陰極導(dǎo)出墊片的底部焊接一根陰極導(dǎo)出線，該陰極導(dǎo)出線從螺紋底蓋中心小口垂直向下引出一小段長度并以90度角彎曲成水平方向引出，該引出線可直接連接電源的負極。
沉積過程中，永磁體緊貼沉積槽體設(shè)置，為了使陰極沉積源片處在圓柱形永磁體的外軸線上，可根據(jù)永磁體的尺寸加工沉積槽支架以調(diào)整沉積過程中沉積槽的實際高度。為了減小對磁場的干擾沉積槽支架的材料也為聚四氟乙烯(或者玻璃)，支架的總體結(jié)構(gòu)為上部有一凹槽的圓柱體，凹槽的內(nèi)徑略大于沉積槽底螺紋底蓋的外徑，使沉積槽可以剛好放入支架的凹槽內(nèi)。在圓柱形支架的一側(cè)以圓柱體的圓心為頂角開一個5度角的小口，以方便沉積槽底部陰極導(dǎo)出線的引出。沉積槽支架的高度需根據(jù)永磁體的尺寸和沉積槽的體積而確定。
本發(fā)明還在沉積槽的頂部設(shè)計了一個聚四氟乙烯(或玻璃)的倒圓錐形防濺裝置，在其圓錐頂端開一個小口，以便沉積過程中陽極絲可以通過該小口而垂直伸入到沉積液中。該裝置可以防止沉積過程中陰極產(chǎn)生的氫氣在上升過程中對放射性溶液的載帶作用而使沉積液減少。
實施例1
本實施例所提供的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置，包括沉積槽體1、螺紋底蓋4、陰極導(dǎo)出墊片3、陰極沉積源片2、陰極導(dǎo)出線7、防濺裝置6和沉積槽支架5，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
沉積槽體1采用聚四氟乙烯材料，底部由一同材質(zhì)的螺紋底蓋4密封，螺紋底蓋4中心開一個直徑約5mm的圓形小口。在沉積槽體底部的螺紋底蓋4內(nèi)從下向上依次安裝2mm厚的不銹鋼陰極導(dǎo)出墊片3和陰極沉積源片2，陰極沉積源片為厚度1mm直徑為24mm的304不銹鋼片，陰極沉積源片2和陰極導(dǎo)出墊片3緊密接觸，在陰極導(dǎo)出墊片3的底部焊接一根直徑為1mm的不銹鋼細絲作為陰極導(dǎo)出線7，該陰極導(dǎo)出線7從螺紋底蓋4的中心小口垂直向下引出一小段長度并以90度角彎曲成水平方向引出，該引出線可直接連接電源的負極。
沉積過程中，為了使陰極沉積源片2處在圓柱形永磁體的外軸線上，從更好的實施方式上考慮，根據(jù)永磁體尺寸和沉積槽的高度加工了高度為16mm的沉積槽支架5。沉積槽支架5為上部帶有凹槽的圓柱體，凹槽的內(nèi)徑略大于沉積槽底螺紋底蓋的外徑，使沉積槽體可以剛好放入支架的凹槽內(nèi)，在圓柱形支架的一側(cè)以圓柱體的圓心為頂角開一個5度角的小口，以方便沉積槽底部陰極導(dǎo)出線的引出。將陰極沉積源片2經(jīng)過前處理后固定在沉積槽底部，并在其底部墊陰極導(dǎo)出墊片3，用螺紋底蓋4將其旋緊密封，陰極導(dǎo)出線從支架開口引出，再將沉積槽支架5固定在永磁體調(diào)控臺面上，加入沉積液后在沉積槽頂端加蓋倒圓錐形防濺裝置6。
為驗證本沉積裝置的效果，用普通電沉積裝置和本發(fā)明的沉積裝置分別進行磁流體動力學(xué)電沉積制備了241amα放射源，兩種源都用α譜儀進行測量，結(jié)果證明本裝置制備的α放射源的能量分辨率比普通電沉積裝置制備的放射源的能量分辨率提高了30％(α能量為5.485mev處)。
實施例2
本實施例所提供的磁流體動力學(xué)電沉積法制備高分辨率α放射源的沉積裝置的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，所不同的是，設(shè)置在沉積槽體底部的陰極沉積源片2的材料為銀，各部件的尺寸也可參照實施例1的設(shè)計方案。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。