小体积高产额中子发生器的研究

杨 凝

(河北省衡水市哈励逊国际和平医院 设备处，河北衡水053000)

小体积高产额中子发生器的研究

杨 凝

(河北省衡水市哈励逊国际和平医院 设备处，河北衡水053000)

1 研究目的

中子发生器是一种专门产生中子的小型化加速器，中子管更是一种把离子源、加速系统、靶和气压调节系统全部真空密封在一个玻璃或陶瓷管内的超小型加速器。作为小型加速器中子源，具有结构紧凑、轻便、可移动操作简便、单色性好、使用安全、无辐射危害等诸多优点，尤其是中子发生器可依据一定离子流强度发射中子，这也是中子发生器不能被同位素中子源取代的根本特性。随着科技的发展，中子发生器技术也得到了很大的提高，由最初的大直径逐渐发展成小直径、长寿命、耐高温、高产额并且可以批量生产的消耗性产品。对于小体积高产额中子发生器的研制，可以更好的发挥其优势，以便于在各类场合都能够高效便捷的发挥作用。

2 整体设计

小体积高产额中子发生器作为一种便捷的测量放射性的应用仪器，其特性明显，便于使用，同时也应当得到发展。我们所要研制的中子发生器应由三个部分组成：电源部分、离子源与中子发生器主体部分、真空及冷却系统部分。其中电源部分包括为氘离子引出而加上的吸极加速高压、与离子源相关的电源(振荡电压、使离子管内电子发生高速运动产生次级电子从而使氘气发生电离作用的阳极电压)、抽真空系统的电源；离子源与发生器主体部分包括供气系统(提供氘气体)、高频离子源(带有石英玻璃隔片的放电管、高频耦合震荡线圈等)、加速管、靶；真空及冷却系统包括为整个系统抽低真空的机械泵、抽高真空的分子泵、为靶头进行降温的冷却水循环系统。

中子管主体设想如图1所示，该部分包括高频离子源、 氚钛靶和一些管道与电源的接口， 将高频离子源放置在一个圆筒外壳内，底盘固定在一个金属底座上，在此上面连接一个高电压以确保引出的氘离子可以具有足够大的能量与靶上的氚发生核反应，并将底座固定在用石英玻璃做成的绝缘筒上，使用时底座加150kV高压来对从放电管引出的氘离子加速，150kV高压由中子管电源部分提供，绝缘筒固定在外壳上，外壳与地电位相连，确保在操作人员接触外壳时不会触电，在绝缘筒内固定一个用无氧铜或紫铜做成的圆筒，其作用是通过改变金属底座与外壳底座之间的电场线的方向进而改变从吸极引出的离子流方向，使氘离子流能够到达氚钛靶。放电管底部改用永磁体环套住取代磁场线圈，结构更加简单；放电管顶端的阳极探针与电源部分相连，使用时加4kV高压作为吸极电压，使放电管内氘离子从吸极引出；进气管道与供气系统相连，在使用时产生足够的氘离子。

图1 中子管主体设想示意图

3 总结

在综合各类中子发生器的性能、应用并对中子管的现状及特点、离子源、靶、真空及冷却、产额测定等经过研究分析后，我们提出了小体积高产额中子发生的设计方案，使D-D核反应中子产额达到n/s，D-T核反应中子产额达到n/s，但是到目前此设计思路还处在研制阶段。

2014-06-29

TL5

A

1002-2376(2014)11-0018-01