[发明专利]一种用于铁、钴、镍、钛同位素材料的凝结装置

说明书

本公开属于同位素材料凝结技术领域，具体涉及一种用于铁、钴、镍、钛同位素材料的凝结装置。该凝结装置包括真空室、冷凝器、加热器及收集器。其中冷凝器、加热器、收集器都位于真空室内。所述的真空室的形状为钟罩型，对真空室抽真空使室内压力小于10^‑4Pa，以避免粉末状同位素材料蒸发时氧化且能有效避免杂质的引入。该装置具有能避免合金反应、夹带杂质少且铁、钴、镍、钛同位素收集效率高的有益效果。

技术领域

本公开属于同位素材料凝结技术领域，具体涉及一种用于铁、钴、镍、钛同位素材料的凝结装置。

背景技术

随着核物理基础研究的深入开展和高稳定高能量加速器系统的发展，对浓缩同位素核靶的需求越来越高。由于浓缩同位素材料价格比天然材料贵得多(如⁵⁸Fe价格为580元/mg)，所以用最经济的办法来制备同位素核靶非常重要。目前制备同位素核靶所需的同位素原料大多都要求为团聚状，因为同位素原料为团聚状能以更高的效率、更低的成本制备同位素核靶。然而市售的很多贵重同位素材都是粉末态的，所以需要对同位素原料进行处理，达到对同位素凝结的目的。

目前公开的文献中凝结同位素材料所用的坩埚多为钽、钼或钨坩埚，但是对于铁、钴、镍、钛同位素材料的凝结来说，存在有两个问题:一是铁、钴、镍、钛同位素材料在蒸发温度(约1450～1800℃)下会与此类坩埚材料发生合金反应，合金反应会导致坩埚损坏致使材料不能凝结进而导致材料的浪费。即使是极少量的此类同位素材料也会因为合金反应而影响凝结效率和材料纯度；二是现有的收集针为金属铜针，就凝结后的铁、钴、镍、钛从针上转移下来容易夹带铜杂质。因此，需要寻求一种避免发生合金反应，提高铁、钴、镍、钛同位素纯度和收集效率的凝结装置。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种能避免合金反应、夹带杂质少且铁、钴、镍、钛同位素收集效率高的凝结装置。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本公开提出的技术方案如下：

一种用于铁、钴、镍、钛同位素材料的凝结装置,该凝结装置包括真空室、冷凝器、加热器及收集器。其中冷凝器、加热器、收集器都位于真空室内。所述的真空室的形状为钟罩型，对真空室抽真空使室内压强小于10^-4Pa，以避免粉末状同位素材料蒸发时氧化且能有效避免杂质的引入。

所述的冷凝器呈“反7”字型，为铜冷凝管，用来冷却收集器，在铜冷凝管末端设置有收集器固定装置，收集器固定装置下方设置有一个中心带有螺孔的铜板。

所述的加热器由加热电极及坩埚组成，其中坩埚为钽坩埚，且钽坩埚内部设有能耐高温且能避免发生合金发应的内衬，该内衬的设置避免了同位素材料在蒸发温度(1470～1800℃)下会与钽坩埚材料发生合金反应；钽坩埚的顶部为钽盖，钽盖上开有一个圆形通道。

所述的收集器是一个针型收集器，其材质为紫铜，针型收集器上端与所述铜板通过螺纹连接，下端通过钽盖上的通道进入坩埚内部上方；在紫铜收集针上镀一层DLC(类金刚石)膜，该DLC膜的设置一方面增加收集针的硬度，另一方面增加收集针的表面光洁度，避免凝结在收集针上的铁、钴、镍、钛同位素材料在转移下来时带进铜杂质。

优选地，所述冷凝器上的一端位于真空室内并与收集器连接，另一端伸出真空室外且设置有冷却水进口和冷却水出口。

优选地，所述真空室下端设置有真空泵连接口。

优选地，所述DLC膜的厚度为200～250nm。

优选地，所述坩埚内部的内衬为BN(氮化硼)或陶瓷内衬。

优选地，所述坩埚内部的内衬为BN(氮化硼)内衬。