[发明专利]一种用于小型中子发生器的双层石英玻璃管型高压单元

说明书

本发明属于中子发生器技术领域，具体涉及一种用于小型中子发生器的双层石英玻璃管型高压单元，包括设置在直管型的冷却液导流管(2)的两端的高压输入模块(1)和靶电极(3)，靶电极(3)外部为光滑的外壳体，内部设有靶片(24)，冷却液导流管(2)内部设有能够通过冷却液的循环流道，用于为靶片(24)制冷；高压输入模块(1)通过贯穿在冷却液导流管(2)内部的高压连接杆(20)向靶电极(3)提供高压电。高压输入模块(1)简单小巧，可避免高压输入时发生高压打火，能承载130kV高电压；冷却液导流管(2)的电击穿电压达到35kV/mm；靶电极(3)中所有不规则结构和尖端都在靶电极(3)内部，保证了电场分布的均匀性，可有效抑制二次电子。

技术领域

本发明属于中子发生器技术领域，具体涉及一种用于小型中子发生器的双层石英玻璃管型高压单元。

背景技术

小型中子发生器的突出特点是体积小，重量轻，便于移动和实际应用，这就要求组成发生器的各个单元的尺寸要小，结构要紧凑。小型中子发生器主体部分主要包括离子源、高压单元、真空单元和电气单元四个单元，其基本工作原理是，离子源产生D⁺，通过加速单元提升D⁺的能量后打靶发生核反应，产生中子，加速单元需要加载的高压一般在100kV以上。提升D⁺的能量有两种方法，一种是将离子源放置在高电位，靶放置在地电位，在离子源上加载正高压使D⁺在电场作用下受力加速，使其能量提升，另一种是将离子源放置在地电位，靶放置在高电位，在靶上加载负高压使D⁺在电场作用下受力加速，使其能量提升。第一种方法由于需要将离子源相关电源、供气装置、冷却装置安装在与离子源同一电位的高电位上，需要对其绝缘，还需要在离子源和靶之间安装加速单元和绝缘子，在大气中的绝缘等级达到100kV以上，各绝缘子长度达到几十厘米以上，造成整个装置体积庞大。第二种方法由于离子源处于地电位，其相关电源等设备也可安装在地电位，不需要绝缘，另外这种方法可将靶放置在真空腔室内，D⁺的能量提升可采用间隙加速，离子源和靶之间的绝缘可采用真空绝缘，间隙尺寸只需要几个厘米，需要解决的是真空中靶与地之间的高压绝缘、冷却、支撑和高压馈入的问题。

发明内容

本发明的目的是针对小型中子发生器的技术要求，研究一种紧凑型的高压单元结构，解决处于高电位靶端的高压馈入、支撑、绝缘和冷却问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于小型中子发生器的双层石英玻璃管型高压单元，其中，包括设置在直管型的冷却液导流管的两端的高压输入模块和靶电极，所述靶电极外部为光滑的外壳体，内部设有靶片，所述冷却液导流管内部设有能够通过冷却液的循环流道，用于为所述靶片制冷；所述高压输入模块通过贯穿在所述冷却液导流管内部的高压连接杆向所述靶电极提供高压电。

进一步，所述靶电极包括由靶基座和电极组成的外表光滑的圆柱形的所述外壳体，设置在所述靶基座上、位于所述外壳体内部的靶片，所述靶基座上设有冷却液通道，所述电极上设有束流通道；

所述靶基座为铜质材料，为圆柱形，一端设有所述冷却液通道，另一端为设有靶片开口的斜面，所述斜面和所述冷却液通道之间构成靶基内腔；所述冷却液通道位于所述外壳体的一端为圆弧型的开口，表面光滑、无尖锐的棱角；所述电极为不锈钢圆筒，一端为所述束流通道，为圆弧型的开口，表面光滑、无尖锐的棱角，另一端为带内螺纹的开口，与所述靶基座通过螺纹连接；

所述斜面的角度为45度，所述靶片密封设置在所述靶片开口上，所述靶片与所述斜面之间为绝缘密封连接；

所述靶片开口的朝向所述束流通道的一侧的边沿设有凹槽，所述靶片设置在所述凹槽内；所述靶片与所述凹槽之间设有第二密封圈，所述靶片通过压环压紧在所述第二密封圈上，实现所述靶片与所述斜面之间的绝缘密封连接；