[发明专利]一种手提式中子发生器

说明书

本发明属于中子发生器技术领域，具体涉及一种手提式中子发生器，包括设置在主体机箱(1)内的D+离子源和冷却液导流管(3)，冷却液导流管(3)的顶端设置高压输入模块，尾端设置靶电极(29)；直筒型的真空腔(4)的一端与冷却液导流管(3)密封连接，另一端与D+离子源密封连接，靶电极(29)位于真空腔(4)内；冷却液导流管(3)为靶电极(29)提供冷却，D+离子源向靶电极(29)发射D+离子束，使靶电极(29)上产生中子。本发明可以人为控制中子的产生，结构可以拆分，具有可维修性，寿命基本不受限制，中子产额和尺寸满足元素活化分析检测要求，能够跟活化分析装置组装在一起，形成一体化检测装置，并能够通过手提的方式移动。

技术领域

本发明属于中子发生器技术领域，具体涉及一种手提式中子发生器。

背景技术

现阶段，随着中子的应用范围日益扩大，对中子源的需求逐渐增多，要求也逐步提高。比如利用中子活化分析在线检测煤或者水泥等物质的元素成分需要用到热中子，通常采用²⁵²Cf放射源，要求中子源强度达到1E8以上，但是由于该种强度的放射源难以获得，需要进口，又因为放射源的长期高强度放射性，具有极高的危险性，管理非常不便。另外该放射源的半衰期只有2年半，需要每隔一年或者两年重新补充一枚以满足检测要求，造成放射源越来越多，除了增加成本外，还增加了管理和放射源处理的困难。因此，需要一种可控的中子源代替它，目前国际上逐步采用高产额的D-D中子发生器代替放射源用于煤或者水泥等物质生产的元素活化分析检测。

产生中子的装置很多，比如反应堆、加速器、中子管、发生器、同位素放射源等。反应堆和加速器由于体积庞大不利于应用，目前应用较广泛的是同位素中子源和中子管。同位素中子源具有长期放射性，危险性较高，属于不可控中子源，管理不便，而且具有半衰期，强度有限，应用受到较大的限制。中子管中子产额低、寿命大多只有几百小时，目前的应用大多局限于石油测井。

现已有多种形式的中子发生器公开并申请了专利。例如：1、中国专利CN102548181A(申请公布日：2012年7月4日)公布了一个小直径射频驱动氘氘中子管，其特点是体积小、中子产额较高，缺点是寿命短，小于1000小时，属于一次性产品，不具有可维修性。2、中国专利CN102548181A(申请公布日：2012年12月24日)公布了一个小型高产额氘氘中子发生器，该专利给出了4个实施方案：1)D束能量100keV，D束流强100mA，采用纯钛靶，靶上束流功率10kw；2)将方案1中的D束流强提高到400mA，采用陶瓷靶，靶上束流功率40kw；3)D束能量200keV，束流强1000mA，采用纯钛靶，靶上束流功率200kw；4)将方案3中的钛靶换成陶瓷靶，束流提高到4000mA，靶上束流功率8000kw。以上四种实施方案从理论上讲，可以实现DD中子产额大于10¹¹s^-1，甚至可达10¹²s^-1，但上述方案无论是从离子源产生所述束流强度的可能性来说，还是对于靶的冷却方法来说，仅仅存在理论上的可能，基本上无法实现。3、中国专利CN203748097U(授权公告日2014年7月3日)公布了小型定向中子发生器方案，仅存在理论上的可能，实现起来非常困难，而且该种发生器体积大、寿命短。4、中国专利CN203761670U(授权公告日2014年8月6日)公布了一个采用栅极的一种中子发生器方案，其特点是采用栅极有效抑制二次电子反向加速，产额低、寿命短。

中国专利CN105407621A(申请公布日2016年3月16日)公布了一种紧凑型D-D中子发生器，其特点是中子产额可大于1×10⁸s^-1量级，但是其尺寸较大，造成使用中子的最小距离增加，使得有效中子产额降低，即样品处中子注量率降低；另外该发明使用的离子源是双等离子源，这种类型的离子源使用寿命只有100小时左右，影响发生器使用的连续性，质子比只有40％左右，有效束流强度较低；靶的冷却采用纯水，纯水经过一段时间的使用后其电阻率会降低，需要重新纯化或者更换，另外纯水最大电阻率只有18MΩ,需要很长的导流管才能达到绝缘要求，造成系统结构复杂、可靠性降低。

发明内容