專利名稱：液態(tài)金屬冷卻的旋轉(zhuǎn)靶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液態(tài)金屬冷卻的旋轉(zhuǎn)靶裝置，用于各類加速器上的高熱負(fù)荷靶裝置，特別是用于高通量的中子發(fā)生器或用于密封中子管中，屬核物理技術(shù)領(lǐng)域。
加速器上使用的旋轉(zhuǎn)靶都有一個(gè)動態(tài)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使處于真空狀態(tài)下的靶體受在真空以外的馬達(dá)等騅動而旋轉(zhuǎn)并利用傳熱介質(zhì)將靶體受高能粒子轟擊產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出而達(dá)到冷卻靶體的目的。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中1是軟管，2是旋轉(zhuǎn)密封，3是靶體，4是集水器，5是冷卻水，6是靶，7是循環(huán)水，8是傳動鍵，9是限流孔。已有技術(shù)不足之處為1)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳遞必須有一個(gè)貫通真空系統(tǒng)的動態(tài)密封裝置，只能運(yùn)用于經(jīng)常有真空泵排氣的動態(tài)系統(tǒng)，而不能用于類似真空管的靜態(tài)真空系統(tǒng)，因此限制了旋轉(zhuǎn)裝置的應(yīng)用范圍。2)傳熱依靠液體循環(huán)，其傳熱效率較低，且裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新型的旋轉(zhuǎn)靶裝置。靶體采用常溫下的液態(tài)金屬作支持、潤滑和導(dǎo)熱介質(zhì)，取消已有技術(shù)中的動態(tài)旋轉(zhuǎn)密封裝置，以簡化裝置機(jī)構(gòu)，提高熱量傳遞效率。
本實(shí)用新型的內(nèi)容是液態(tài)金屬冷卻的旋轉(zhuǎn)靶裝置由靶室、液態(tài)金屬薄片、冷卻水導(dǎo)管、耦合用永磁體和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器組成。靶片浮托于液態(tài)金屬薄層之上，金屬薄層與靶室璧接觸。由于液態(tài)金屬與靶片及靶室璧接觸面處形成很強(qiáng)的分子作用力，因此靶片無論處于垂直、水平以至倒置懸掛狀態(tài)均能正常工作。靶片的另一側(cè)為永磁體，該永磁體與靶室外旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上的永磁體相耦合，帶動靶片旋轉(zhuǎn)。冷卻水導(dǎo)管置于靶室外，靶與靶室間的液態(tài)金屬薄層將靶上產(chǎn)生的熱量傳遞出去，通過靶室外的循環(huán)冷卻水將熱量帶走。


圖1是已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容。圖2中，10是靶片，11是液態(tài)金屬薄層，12是永磁體，13是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，14是冷卻水導(dǎo)管，15是法蘭盤，16是光欄片，17是靶室。圖2中法蘭盤15是用于聯(lián)接加速器本體。高能離子束沿圖示箭頭方向轟擊旋轉(zhuǎn)靶10產(chǎn)生大量熱能。靶10在液態(tài)金屬11的支持下通過位于真空室17以外的旋轉(zhuǎn)動力矩的驅(qū)動而均速旋轉(zhuǎn)。這樣不斷地更換靶面受到離子束轟擊的位置可以大大改善熱量的傳遞效果，受熱的靶面旋轉(zhuǎn)離開束流的轟擊，同時(shí)通過接觸的液態(tài)金屬將熱量傳導(dǎo)至靶室17最后被循環(huán)冷卻水14帶走。這樣就達(dá)到冷卻靶的目的。靶10旋轉(zhuǎn)力矩的產(chǎn)生和空間耦合可有多種方案，其中最簡單的一種就是如圖2所示的永磁體之間的磁耦合方式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸13可用電機(jī)帶動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，在軸的端部固定有耦合用的永磁體12。當(dāng)永磁體12旋轉(zhuǎn)時(shí)其磁力線通過真空室17的器壁與固定于靶10上的永磁體12相作用而帶動其旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動靶10產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。光欄片16是用于限制離子束轟擊靶面的位置，孔徑可以調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種液態(tài)金屬冷卻的旋轉(zhuǎn)靶裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)靶裝置由靶室、液態(tài)金屬薄層、冷卻水導(dǎo)管、耦合用永磁體和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸組成；靶片浮托于液態(tài)金屬薄層之上，金屬薄層與靶室相接觸；靶片的另一側(cè)為永磁體，該永磁體與靶室外旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上的永磁體耦合安裝；冷卻水導(dǎo)管置于靶室外。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種液態(tài)金屬冷卻的旋轉(zhuǎn)靶裝置，可用于各類加速器上的高熱負(fù)荷靶裝置。旋轉(zhuǎn)靶由靶室、液態(tài)金屬薄層、冷卻水導(dǎo)管、耦合用永磁體和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸組成。靶片浮托于液態(tài)金屬薄層之上，金屬薄層與靶室壁相接觸，靶片上有一永磁體，與靶外旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上的永磁體耦合安裝，冷卻水導(dǎo)管置于靶室外。本實(shí)用新型具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H05H6/00GK2145494SQ9320390
公開日1993年11月3日 申請日期1993年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月25日
發(fā)明者田嘉禾, 徐甲大, 陳振鵬, 陳迎棠 申請人:清華大學(xué)