一种中子辐照用发生器的制作方法

1.本发明属于中子发生器技术领域，尤其涉及一种中子辐照用中子发生器。


背景技术：

2.由于中子的相对生物学效应比γ射线的相对生物学效应高，近年来中子特别是快中子在辐照育种领域得到了广泛应用。通过快中子辐照，种子或者植物等生物通常会产生几个到数百万个不可修复的碱基缺失，引起的生物体变异频率高，能够高效的产生新的基因库，已经成功用在了在水稻、大豆、花生、菊花等植物。
3.目前用于辐照育种的中子源主要可分为反应堆中子源、同位素中子源和加速器型中子发生器，其中，反应堆中子源体积庞大、造价昂贵，不便于利用；同位素中子源危险性高，操作、管理及处置不便；加速器型中子发生器普遍体积大、结构复杂、造价高昂，这将导致中子辐照的发展受到较大的限制。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出一种中子辐照用中子发生器，该发生器与常规的中子发生器比，结构简单、紧凑、无机械运动部件，为中子辐照的应用提供了一种新的选择。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种中子辐照用中子发生器，所述发生器包括：密封壳体、冠状离子源、冠状源栅网、冠状靶、冷却套、离子源电源和加速电源；
6.所述密封壳体位于中子发生器最外侧；
7.所述冠状离子源、冠状源栅网和冠状靶均为球冠状，冠状离子源、冠状源栅网和冠状靶的球冠直径依次减小，且三者球心重合后设置在密封壳体的同一扇区内；
8.所述冠状离子源产生正离子，且正离子出射方向指向冠状源栅网；所述冠状源栅网包括多个被配置成允许正离子穿过的孔；
9.所述冷却套一端与冠状靶朝向球心的一侧接触，另一端延伸出密封壳体，并在密封壳体穿出处密封；冷却套内设置冷却介质流通通道以及进样通道和置样空腔；
10.所述离子源电源连接冠状离子源和冠状源栅网；加速电源连接冠状源栅网和冠状靶，且冠状源栅网的电位低于所述冠状离子源的电位，冠状靶的电位低于所述冠状源栅网的电位。
11.优选的，所述冠状离子源为整体的冠状离子源或由多个离子源组成的冠状阵列。
12.优选的，所述冷却套包括：位于外层第一壁层和位于内层的第二壁层，第一壁层和第二壁层一端均设置为球壳，另一端均穿出密封壳体，且第一壁层在穿出位置处与密封壳体之间密封；所述第一壁层的球壳与冠状靶朝向球心一侧接触；第一壁层与第二壁层之间的间隙为冷却介质流通通道，第二壁层内部通道作为进样通道，第二壁层的球壳内部作为置样空腔。
13.本发明的有益效果是：本发明提出的中子辐照用中子发生器与常规的中子发生器相比，相同中子辐照效果下所需的总产额较低，结构简单、紧凑、无机械运动部件，断电即关
断，安全性高，可适用于中子辐照育种，也可适用于宝石辐照改色。
附图说明
14.图1为本发明实施例中中子辐照用中子发生器的结构示意图；
15.图中：1.密封壳体 2.冠状离子源 3.冠状源栅网 4.冠状靶 5.冷却套5a.冷却介质入口5b.冷却介质出口5c.进样通道5d.置样空腔 6.离子源电源 7.加速电源。
具体实施方式
16.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
17.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
18.如图1所示的中子辐照用中子发生器，该中子辐照用中子发生器包括密封壳体1、冠状离子源2、冠状源栅网3、冠状靶4、冷却套5、离子源电源6和加速电源7；
19.其中：密封壳体1位于发生器最外侧；
20.冠状离子源2、冠状源栅网3和冠状靶4呈直径依次减小的球冠状，三者球心重合的排布在密封壳体1，且位于其同一扇区内；
21.冠状离子源2为多个潘宁冠状离子源组成的球冠形阵列或者一个整体的冠状离子源，冠状离子源2产生正离子，且正离子出射方向指向冠状源栅网3；冠状源栅网3包括多个被配置成允许正离子穿过的孔。
22.作为实施例，冠状离子源2为多个潘宁冠状离子源组成，冠状离子源2能够产生d
+
离子和d
2+
离子，d
+
离子和d
2+
离子的出射方向指向冠状靶4，d
+
离子和d
2+
离子穿过冠状源栅网3，在冠状源栅网3和冠状靶4间形成的电场中加速后到达冠状靶4；
23.作为实施例，冠状靶4的材料为氘化钛，厚度为1微米，d
+
离子和d
2+
离子与冠状靶4相互作用时发生d(d,n)3he核反应产生中子；
24.离子源电源6连接冠状离子源2和冠状源栅网3；加速电源7连接冠状源栅网3和冠状靶4，且冠状源栅网3的电位低于所述冠状离子源2的电位，冠状靶4的电位低于所述冠状源栅网3的电位。作为实施例冠状离子源2的电位接地，冠状源栅网3的电位为-2kv，冠状靶4的电位为-100kv；
25.作为实施例，冷却套5包括第一壁层51、第二壁层52，第一壁层51和第二壁层52一端均设置为球冠，另一端均穿出密封壳体1，且第一壁层51在穿出位置与密封壳体1之间密封。第一壁层51一端的球冠与冠状靶4朝向球心一侧接触，作为实施例第一壁层51的材质为无氧铜；第一壁层51和第二壁层52之间设置有使冷却介质流通的通道，冷却介质为去离子水，冷却套5设置有冷却介质入口5a和冷却介质出口5b，冷却介质从冷却介质入口5a流入冷却套5，从冷却介质出口5b流出冷却套5，冷却套5还包括进样通道5c和置样空腔5d，本实施例中，第二壁层52的内部空间为进样通道5c，用于将待辐照样品置于置样空腔中，第二壁层52的球冠内部为置样空腔5d，用于放置待辐照样品，进样通道5c一端与置样空腔5d相连，另一端开放。
26.上述中子辐照用中子发生器的工作过程如下：待辐照物质从进样通道5c进入置样空腔5d，冠状离子源2在离子源电源6驱动下产生正离子，正离子穿出冠状源栅网3，在冠状源栅网3和冠状靶4间形成的电场中加速后到达冠状靶4，正离子与冠状靶4发生产生中子的核反应，产生的中子穿透冠状靶4和冷却套5射向待辐照物质，正离子与冠状靶4发生产生中子的核反应的同时，将能量沉积到冠状靶4中转化为热能，冷却套中流经的冷却介质将热能带走，使冠状靶4的温度控制在较低状态。


技术特征：
1.一种中子辐照用中子发生器，其特征在于，所述发生器包括：密封壳体、冠状离子源、冠状源栅网、冠状靶、冷却套、离子源电源和加速电源；所述密封壳体位于中子发生器最外侧；所述冠状离子源、冠状源栅网和冠状靶均为球冠状，冠状离子源、冠状源栅网和冠状靶的球冠直径依次减小，且三者球心重合后设置在密封壳体的同一扇区内；所述冠状离子源产生正离子，且正离子出射方向指向冠状源栅网；所述冠状源栅网包括多个被配置成允许正离子穿过的孔；所述冷却套一端与冠状靶朝向球心的一侧接触，另一端延伸出密封壳体，并在密封壳体穿出处密封；冷却套内设置冷却介质流通通道以及进样通道和置样空腔；所述离子源电源连接冠状离子源和冠状源栅网；加速电源连接冠状源栅网和冠状靶，且冠状源栅网的电位低于所述冠状离子源的电位，冠状靶的电位低于所述冠状源栅网的电位。2.根据权利要求1所述的中子辐照用中子发生器，其特征在于，所述冠状离子源为整体的冠状离子源或由多个离子源组成的冠状阵列。3.根据权利要求1所述的中子辐照用中子发生器，其特征在于，所述冷却套包括：位于外层第一壁层和位于内层的第二壁层，第一壁层和第二壁层一端均设置为球壳，另一端均穿出密封壳体，且第一壁层在穿出位置处与密封壳体之间密封；所述第一壁层的球壳与冠状靶朝向球心一侧接触；第一壁层与第二壁层之间的间隙为冷却介质流通通道，第二壁层内部通道作为进样通道，第二壁层的球壳内部作为置样空腔。

技术总结
本发明公开了一种中子辐照用中子发生器，该中子发生器包括：冠状离子源、冠状源栅网、冠状靶和冷却套，冷却套内有一个置样空腔，待辐照样品置于球心的置样空腔，冠状离子源产生的正离子能够与冠状靶发生核反应产生中子，中子可以穿透冠状靶和冷却套对待辐照样品进行全方位、近距离的辐照，冷却套能够控制冠状靶的温度。本发明专利公开的中子辐照用中子发生器与常规的中子发生器相比，相同中子辐照效果下所需的总产额较低，结构简单、紧凑、无机械运动部件，可适用于中子辐照育种，可适用于宝石辐照改色。照改色。照改色。


技术研发人员：黎明 甘娉娉 钟伟
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院电子工程研究所
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/11