本發(fā)明涉及中子管，具體為一種超高產額的氣態(tài)靶中子管及其安裝方法。

背景技術：

1、中子管是一種能發(fā)射中子流的儀器,它是利用高能粒子對靶原子核撞擊，或者激光產生的瞬間高溫引起真空管內氫的同位素氘和氚發(fā)生聚變反應來產生瞬間中子流脈沖的，利用中子流比較強的穿透力特性。中子管已廣泛應用于石油測井、輻照對蝦、輻照養(yǎng)魚、核物理科學研究和教學實驗。

2、目前，市場上使用的或研究的中子管，產額基本集中在1.5×108n/s的水平，例如公開號為cn113543448a的一種高產額自成靶d-d中子管及其制作方法，主要包括管殼組件、芯柱組件、氣壓調節(jié)組件、潘寧離子源組件、加速電極及自成靶組件；通電加熱氣壓調節(jié)組件釋放出一定量的氘氣，潘寧離子源組件使氘氣電離而產生氘離子，氘離子經加速電極加速后轟擊自成靶靶面，發(fā)射出快中子，d-d中子產額達到1×107n/s以上。

3、上述中子管的d-d中子產額雖然能夠達到1×107n/s以上，但隨著中子照相、無損技術的發(fā)展，迫切需要更高產額中子管，現(xiàn)有中子管的中子產額無法滿足使用要求。

4、基于此，本發(fā)明設計了一種超高產額的氣態(tài)靶中子管及其安裝方法，以解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種超高產額的氣態(tài)靶中子管及其安裝方法，以解決上述背景技術中提出的問題，使中子管的產額能夠達到1×1010n/s。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種超高產額的氣態(tài)靶中子管，包括外殼、加熱激發(fā)組件、加速組件和靶接收組件，加熱激發(fā)組件安裝在外殼的下端并向上延伸至外殼內部，加速組件位于外殼的內部，且加速組件的輸入端與加熱激發(fā)組件的輸出端對應，靶接收組件安裝在外殼的上端，且加速組件的輸出端與靶接收組件相對應，使得位于加熱激發(fā)組件中的激發(fā)的離子經過加速組件加速后到達靶接收組件；

4、加熱激發(fā)組件包括密封單元、存儲器和離子單元，密封單元安裝于外殼的底部，用于密封外殼底端，儲存器安裝在密封單元內，且與離子單元連通，其中，儲存器用于存儲介質，離子單元用于電離和激發(fā)介質，并通過儲存器向離子單元內釋放氣體；

5、離子單元包括圓筒狀的離子源罩，離子源罩位于外殼的內部，儲存器的輸出端與離子源罩的輸入端連通，離子源罩內部由下至上設置有依次連接的離子源底盤、后陰極、陽極結構、前陰極、磁鋼環(huán)以及柵網(wǎng)；

6、離子源罩的上端面上設置有第二通孔，磁鋼環(huán)上設置有與第二通孔對應的第三通孔，且柵網(wǎng)位于第二通孔和第三通孔之間；

7、靶接收組件包括靶子、靶基底、靶底磁鋼和上端密封可伐，靶子采用石墨烯薄膜，且靶基底的底部對應靶子的位置設有密封腔，且密封腔上連接有一個細管，細管伸出外殼至外部環(huán)境中。

8、優(yōu)選的，加速組件包括錐形臺狀的加速極，且加速極的輸出端直徑大于輸入端直徑，加速極的輸入端開設有第四通孔，且第四通孔與加熱激發(fā)組件輸出端的第二通孔位置對應，加速極的輸出端與外殼的內壁連接，并與靶接收組件的輸入端對應連接。

9、優(yōu)選的，靶接收組件包括靶子、靶基底、靶底磁鋼和上端密封可伐，且加速極的輸出端與靶子的下端面位置對應；

10、上端密封可伐的下端與外殼的上端連接，用于將外殼的上端密封，靶基底安裝在上端密封可伐內，靶子設置在靶基底的下表面，且靶子下端面的軸向截面為圓弧形，靶底磁鋼安裝在靶基底與上端密封可伐之間，用于在靶子的下端形成磁場，使得離子通過磁場向靶底磁鋼的方向運動轟擊靶子的靶面；

11、靶基底的上端面設置有外置式磁鋼環(huán)結構，且外置式磁鋼環(huán)結構的下端側壁與靶底磁鋼的內表面連接，上端穿過上端密封可伐向外殼的上端外部延伸。

12、優(yōu)選的，密封單元包括下端密封可伐和排氣管，下端密封可伐的直徑與外殼的直徑相等，且下端密封可伐與外殼的下端連接；

13、下端密封可伐內安裝有芯柱盤，儲存器安裝在芯柱盤的上端面上，排氣管的一端穿過芯柱盤與儲存器連通，另一端伸出外殼，并與外部環(huán)境連通，用于向儲存器內輸送介質；

14、儲存器通過金屬線與外部電源裝置連接。

15、優(yōu)選的，加熱激發(fā)組件還包括磁鋼結構，且磁鋼結構包括磁鋼罩以及由下至上依次設置在磁鋼罩中的磁鋼套、導磁片和磁鋼柱，導磁片上設置有第一通孔，第一通孔用于安裝管外磁鋼，磁鋼罩的頂端與后陰極接觸，磁鋼罩的下端設置在芯柱盤上。

16、優(yōu)選的，陽極結構包括大陽極磁環(huán)、陽極和小陽極磁環(huán)，大陽極磁環(huán)和小陽極磁環(huán)均與離子源罩的內壁連接，大陽極磁環(huán)的一端和后陰極連接，另一端和小陽極磁環(huán)的一端連接，小陽極磁環(huán)的另一端和前陰極連接，且陽極分別與大陽極磁環(huán)和小陽極磁環(huán)的內壁連接；

17、陽極通過引線與外部電源連接。

18、優(yōu)選的，柵網(wǎng)的骨架孔徑比例為d/d＝4.0，其中d為柵網(wǎng)小方孔的邊長，d為小方孔間的骨架寬度。

19、優(yōu)選的，加速極入口的直徑為16-19mm，靶子13的直徑為42-47mm。

20、優(yōu)選的，加速極入口的直徑為18mm，靶子13的直徑為45mm，超高產額中子管的外形尺寸為φ65mm×320mm。

21、一種超高產額的氣態(tài)靶中子管的安裝方法，包括以下步驟：

22、s1、將柵網(wǎng)裝入離子源罩內部的上端，且與第二通孔相貼合；

23、s2、將磁鋼環(huán)裝入離子源罩內部，使得磁鋼環(huán)上表面和柵網(wǎng)的下表面貼合在一起；

24、s3、向離子源罩內依次裝入前陰極、小陽極磁環(huán)、陽極以及和小陽極磁環(huán)直徑相同的大陽極磁環(huán)，前陰極與磁鋼環(huán)的下表面接觸；

25、s4、陽極與小陽極磁環(huán)和大陽極磁環(huán)的內壁連接，使得陽極被固定；

26、s5、用鎳絲或不銹鋼絲焊接在陽極上形成陽極引線，使陽極引線穿過外殼用于與外部電源連接；

27、s6、將離子源罩的上端與離子源罩底盤的上端對齊后連接；

28、s7、將儲存器安裝在密封單元上；

29、s8、將密封單元與外殼的下端連接，使得儲存器的輸出端與離子源罩底盤上的輸入口對應，并且靶接收組件與外殼的上端連接，使得中子管成型；

30、s9、高溫除氣，將成型后的中子管放置在至少450℃以上的環(huán)境內保持一小時，用于高溫除氣。

31、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、1、本發(fā)明中的靶子采用石墨烯薄膜，并在靶基底的底部設設置密封腔和細管，從而對靶接收組件的結構進行改進，采用氣鈦靶中子管，將氚鈦靶變?yōu)闅馓?，增加核反應幾率?/p>

33、2、本發(fā)明采用柵網(wǎng)輸出孔結構，并且調整柵網(wǎng)骨架孔徑比例，使得離子透過率為最大值，從而能夠得到較大離子流，并通過設置改進的柵網(wǎng)以及改進后的加速極，實現(xiàn)了中子大量輸出，使得本發(fā)明超高產額的氣態(tài)靶中子管的產額能夠達到1×1010n/s以上；

34、4、本發(fā)明的靶子結構采用外置式磁鋼環(huán)結構，在靶面形成足夠強度磁場的同時，最大限度地增加靶基底散熱面積，降低因較大的靶功率帶來的局部高溫問題；

35、5、本發(fā)明中對外殼以及相應的密封可伐進行了結構簡化，強化了真空封接強度以及陶瓷外殼的電絕緣強度。