一種中子源的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種中子源，所述中子源采用多孔離子源，引出有特定形狀及密度分布的氘離子或氘氚混合離子。每個引出孔都有對應(yīng)的初始聚焦電極和加速電極，離子束完成加速后，經(jīng)過電四極場，在Z方向上聚焦至所需要的小尺寸，同時在Y方向上散焦展開到一定長度，形成扇形離子束。扇形離子束轟擊到移動靶上，在Y方向上，產(chǎn)生與小尺寸焦斑點狀中子源等效的出射中子束。本實用新型的中子源適合應(yīng)用于中子治療、照相、爆炸物檢測等對中子束有方向性和點源特性要求的領(lǐng)域。
【專利說明】
_種中子源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于核技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種中子源。
【背景技術(shù)】
[0002]加速器中子源是利用離子源產(chǎn)生的氘離子或氘氚混合離子，經(jīng)過加速電場的加速，獲得一定的能量，在靶上發(fā)生D/D或D/T聚變反應(yīng)，并在4JT方向上放出中子。加速器中子源產(chǎn)額高，關(guān)斷電源后沒有中子產(chǎn)生，使用方便，可控性好，安全性較高。利用加速器中子源產(chǎn)生的中子束進行中子照相、治療、違禁品檢測等工作時，可以實現(xiàn)小型化及可移動的中子源，應(yīng)用前景廣闊。
[0003]用中子進行照相、治療等工作時，通常希望中子產(chǎn)額越高越好，同時還希望焦斑小，提高中子束的準直特性。離子源的引出孔徑一般只有幾個毫米，束流強度幾十毫安，增大孔徑雖然可以提高引出的束流強度，但是會影響離子源的工作特性以及初始的離子束光學特性。另外，采用單孔引出的離子源產(chǎn)生的離子束，加速后的束斑截面束流密度呈高斯分布，峰值密度比平均密度高出60%，靶上高密度部分成為薄弱區(qū)，影響整個靶的使用壽命。一般在需要強流離子束輸出時，多采用多孔引出，可以得到極高的離子束流強，比如:開孔數(shù)量足夠多時，可以引出流強高達幾個安培的離子束。但是，多孔引出離子束束斑截面都比較大，在需要產(chǎn)生點源特性中子束的應(yīng)用領(lǐng)域，聚焦是一個困難的事情。
[0004]目前，尚無一種經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)簡單、具有方向性和點源特性的高產(chǎn)額中子源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種中子源。
[0006]本實用新型的中子源，其特點是，包括多孔離子源、初始聚焦電極、加速電極、四極透鏡、移動靶，多孔離子源輸出的離子束，通過初始聚焦電極和加速電極后獲得額定能量，然后穿過四極透鏡，形成扇形離子束，扇形離子束轟擊移動靶，產(chǎn)生與等效焦斑相同特性的出射方向中子束；
[0007]所述的移動靶的轟擊面為斜面。
[0008]所述的多孔離子源的輸出孔排列成間距相同的矩形陣列。
[0009]所述的初始聚焦電極上開有聚焦孔，聚焦孔的數(shù)量和排列方式與多孔離子源上的輸出孔對應(yīng)。
[0010]所述的加速電極上的開有加速孔，加速孔的數(shù)量和排列方式與初始聚焦電極上的聚焦孔一一對應(yīng)，對應(yīng)的輸出孔、聚焦孔和加速孔在與X軸平行的一條直線上。
[0011]所述的離子束為氘或氘氚混合離子束中的一種。
[0012]所述的四極透鏡為電四極透鏡。
[0013]所述的扇形離子束在移動靶上轟擊區(qū)域的Z方向?qū)挾确秶鸀?mm?10mm。
[0014]所述的移動靶斜面傾斜角α范圍為3°?15°。
[0015]所述的移動靶在ζ方向來回平移。
[0016]本實用新型的中子源，采用均勻分布引出孔的多孔離子源輸出分布基本均勻的強流離子束，通過各自獨立的加速通道加速后，獲得基本均勻分布的具有額定能量的離子束，再用四極透鏡將離子束在Z方向聚焦到所需要小尺寸，在Y方向大幅度均勻展寬，降低了靶面上沉積功率的峰值密度，延長了靶的壽命。也可以在保持峰值密度不變的條件下，增加總的離子束流強度，進而提升總中子產(chǎn)額。整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，成本低。
【附圖說明】

[0017]圖1為本實用新型的中子源的示意圖；
[0018]圖中，1.多孔離子源2.初始聚焦電極3.加速電極4.離子束5.四極透鏡6.移動靶7.等效焦斑8.出射方向中子束。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型。
[0020]如圖1所示，本實用新型的中子源，包括多孔離子源1、初始聚焦電極2、加速電極3、四極透鏡5、移動靶6，多孔離子源I輸出的離子束4，通過初始聚焦電極2和加速電極3后達到額定能量，然后穿過四極透鏡5，形成扇形離子束，扇形離子束轟擊移動靶6，產(chǎn)生與等效焦斑7相同特性的出射方向中子束8;圖中的X、Y、Z為坐標系。
[0021 ]所述的移動靶6的轟擊面為斜面。
[0022]所述的多孔離子源I的輸出孔排列成間距相同的矩形陣列。
[0023]所述的初始聚焦電極2上開有聚焦孔，聚焦孔的數(shù)量和排列方式與多孔離子源I上的輸出孔一一對應(yīng)。
[0024]所述的加速電極3上的開有加速孔，加速孔的數(shù)量和排列方式與初始聚焦電極2上的聚焦孔一一對應(yīng)，對應(yīng)的輸出孔、聚焦孔和加速孔在與X軸平行的一條直線上。
[0025]所述的離子束4為氘或氘氚混合離子束中的一種。
[0026]所述的四極透鏡5為電四極透鏡。
[0027]所述的扇形離子束在移動革E6上轟擊區(qū)域的Z方向?qū)挾确秶鸀?br>[0028]所述的移動靶6斜面傾斜角α范圍為3°?15°。
[0029]所述的移動靶6在ζ方向來回平移。
[0030]實施例1
[0031 ] 單排引出孔，孔徑3mm，數(shù)量5個，每個引出束流2mA，總流強1mA，加速電壓250kV，電四極透鏡工作電壓30kV，采用通水冷卻的固定靶，固定靶的斜面傾斜角α范圍為3°?15°，在固定革G上獲得I OOmm X 5mm的轟擊區(qū)域，扇形離子束在固定革El上轟擊區(qū)域的Z方向?qū)挾确秶鸀?mm?10mm。等效焦斑尺寸5mmX 5mm，峰值密度只有單孔引出、加速，再經(jīng)四極透鏡壓縮展開方式的60%左右，從而延長了靶壽命。
[0032]實施例2
[0033]雙排引出孔，孔徑3mm，數(shù)量2 X 5個，每個引出束流2mA，總流強20mA，加速電壓250kV，電四極透鏡聚焦電位30kV，采用通水冷卻的固定靶，固定靶的斜面傾斜角α范圍為3°?15°，在固定革El上獲得120mmX8mm的轟擊區(qū)域，等效焦斑尺寸8mmX8mm，峰值密度只有單孔引出、加速，再經(jīng)四極透鏡壓縮展開方式的60%左右，延長了靶壽命。
[0034]實施例3
[0035]三排引出孔，孔徑3mm，數(shù)量3 X 8個，每個引出束流5mA，總流強120mA，加速電壓250kV，電四極透鏡聚焦電位30kV，采用移動靶3，移動靶3的斜面傾斜角α范圍為3°?15°，移動革G3的來回平移范圍為±50mm，在革El上獲得150mmX 10mm的轟擊區(qū)域，等效焦斑尺寸1mmX 1mm與實施例2比較，等效焦斑尺寸大了2mm，中子產(chǎn)額高出6倍，革El上沉積的束流平均峰值密度低了2.5倍，峰值密度只有單孔引出、加速，再經(jīng)四極透鏡壓縮展開方式的60%左右，有效延長了靶壽命。
[0036]最后應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種中子源，其特征在于，所述中子源包括多孔離子源(I)、初始聚焦電極(2)、加速電極(3)、四極透鏡(5)、移動靶(6)，多孔離子源(I)輸出的離子束(4)，通過初始聚焦電極(2)和加速電極(3)后獲得額定能量，然后穿過四極透鏡(5)，形成扇形離子束，扇形離子束轟擊移動靶(6)，產(chǎn)生與等效焦斑(7)相同特性的出射方向中子束(8); 所述的移動靶(6)的轟擊面為斜面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的多孔離子源(I)的輸出孔排列成間距相同的矩形陣列。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的初始聚焦電極(2)上開有聚焦孔，聚焦孔的數(shù)量和排列方式與多孔離子源(I)上的輸出孔一一對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的加速電極(3)上的開有加速孔，加速孔的數(shù)量和排列方式與初始聚焦電極(2)上的聚焦孔一一對應(yīng)，對應(yīng)的輸出孔、聚焦孔和加速孔在與X軸平行的一條直線上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的離子束(4)為氘或氘氚混合離子束中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的四極透鏡(5)為電四極透鏡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的扇形離子束在移動靶(6)上轟擊區(qū)域的Z方向?qū)挾确秶鸀?mm?10mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的移動靶(6)斜面傾斜角α范圍為3°?15° ο9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中子源，其特征在于，所述的移動靶(6)在ζ方向來回平移。
【文檔編號】G21G4/02GK205722827SQ201620545681
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】何小海, 李彥, 唐君, 婁本超, 薛小明, 牟云峰, 李小飛, 胡永宏
【申請人】中國工程物理研究院核物理與化學研究所