[发明专利]摆动氚钛靶装置

说明书

技术领域

本发明属于核技术应用技术领域，具体涉及一种摆动氚钛靶装置。

背景技术

中子发生器是一种重要的中子源，已经广泛应用于核数据测量、聚变堆材料辐照损伤研究、辐照育种、治疗癌症等多个领域。氚靶系统是中子发生器的关键技术，通常是在铜基底上镀一层能够吸附氚的金属钛膜或者锆膜，制成氚钛靶或者氚锆靶。氚钛靶的费用昂贵并且使用寿命短，造成其寿命短的具体因素包括：氚钛靶在受到束流的轰击发热时会导致氚从钛膜中逃逸，以及束流中杂质离子对靶片的溅射和污染。氚钛靶中的氚逃逸在导致其寿命缩短的同时还会造成中子计数率降低，影响数据测量的准确性。

氚钛靶因为靶片升温所导致的氚逃逸已经有很多研究报道，当束流的功率为300W时，普通氚钛靶的寿命仅有几十个小时。为了有效地防止因靶片过热引起的氚逃逸，一般认为必须将靶片温度控制在200℃以下。目前，为解决靶片过热的问题，通常的办法是采用大面积高速旋转强迫水冷氚钛靶技术。例如，美国RINS-Ⅰ中子发生器采用直径230mm、转速为1100r/min的旋转靶系统，RINS-Ⅱ中子发生器采用直径460mm、转速为5000r/min的旋转靶系统，靶寿命约达到100h(Nucl Instr Meth，1977，145：25-39)。兰州大学3.3×1012s-1中子发生器采用直径230mm、转速为1100r/min的旋转靶系统(Nucl Instr Meth，1990，A287：452-454)。

但是上述方法有三个方面的缺陷，一是靶造价高；二是靶面利用率低，只能用到圆形靶片的一个环形区域；三是体积大结构复杂，造成中子散射严重，仅能用于中子辐照，不能用于核物理实验。

发明内容

(一)发明目的

本发明目的在于解决氚钛靶现有技术中靶面利用率低、寿命短、费用昂贵的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种摆动氚钛靶装置，包括水平轨道、水平滑动平台、竖直轨道、竖直滑轨、水平直线电机、竖直直线电机、方法兰、波纹管和氚钛靶。水平滑动平台装配在水平轨道上，竖直轨道固定在水平滑动平台上，并与竖直滑轨装配。氚钛靶通过硬管与方法兰连接，方法兰通过波纹管与加速器束流管道连接，方法兰装配竖直滑轨，并安装在竖直轨道上。在竖直轨道上设置电机座，电机座位于方法兰的正下方，电机座上安装能够带动方法兰上下运动的伺服直线电机，水平滑动平台的外侧安装能够带动其左右运动的伺服直线电机。若保持束流运动方向不变，当两电机同时动作时，通过控制两个电机不同的运动频率比可以在靶上得到不同的束流轨迹。

所述方法兰与波纹管密封相连。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案能够显著地提高氚钛靶靶面的有效利用率，从而延长氚钛靶的使用寿命。同时，可以缩减氚钛靶系统的体积，将靶面做小，降低成本并能够减少中子散射。

附图说明

图1为摆动氚钛靶的结构示意图；

图2为图1沿A-A方向的剖视图；

图3为束流在氚钛靶上的轨迹示意图；

其中1竖直轨道、2竖直滑轨、3方法兰、4竖直直线电机、5水平滑动平台、6水平轨道、7波纹管、8电机座、10氚钛靶、11硬管、12水平直线电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例做进一步说明。

如图1所示，一种摆动氚钛靶装置，包括水平轨道6、水平滑动平台5、竖直轨道1、竖直滑轨2、水平直线电机12、竖直直线电机4、方法兰3、波纹管7和氚钛靶10，水平滑动平台5可滑动装配在水平轨道6上，竖直轨道1固定在水平滑动平台6上，竖直滑轨2可滑动装配在竖直轨道1上；氚钛靶10通过硬管11与方法兰3连接，方法兰3通过波纹管7与加速器束流管道连接，方法兰3装配竖直滑轨2，并安装在竖直轨道1上；在竖直轨道1上设置电机座8，电机座8位于方法兰3的正下方，电机座8上安装能够带动方法兰竖直运动的竖直直线电机4，水平滑动平台5的外侧安装能够带动其水平运动的水平直线电机12。

所述方法兰3与波纹管7密封相连。

所述水平直线电机12和竖直直线电机4均为伺服直线电机。

使用时，由竖直直线电机4和水平直线电机12控制氚钛靶10在其所在平面内运动，以使入射束流打在氚钛靶10的不同部位上，使氚钛靶10的有效利用率提高，从而延长其使用寿命，其有效寿命能够延长到100小时以上。同时，由于束流的方向不变，使氚钛靶10在其平面内运动，束流方向与靶面形成的角度保持不动。