[发明专利]一种中子源锂靶及其制备方法和车载加速器

说明书

本发明公开了一种中子源锂靶及其制备方法和车载加速器，中子源锂靶包括衬底和设置于衬底上的锂靶，锂靶包括锂样品和包覆于锂样品表面的金属膜，金属膜采用金膜、铂膜、银膜或者钯膜。本发明中金属将锂样品包覆后，这将极大防止锂样品被反应性气体腐蚀而变质，稳定性好，能够延长锂靶的使用寿命。这样在将锂靶设置于衬底上时不用担心锂样品的腐蚀问题，极大地降低了锂样品与衬底的装配难度，并且能够有效的避免如现有技术中锂样品与衬底装配时锂样品极易氧化的问题。金、铂、银或者钯薄膜在质子轰击锂靶下对中子产额和能谱分布的影响很低，保证了本发明中子源锂靶的使用性能。

技术领域

本发明属于中子源领域，具体涉及一种中子源锂靶及其制备方法和车载加速器。

背景技术

靶系统是车载加速器中子源的关键部件之一。考虑到中子产额和放射性辐射等问题，采用直线加速器加速质子轰击锂靶或者铍靶是最合适用于小型加速器中子源。对于车载加速器中子源，由于受重量和体积及辐射屏蔽要求高的限制，质子直线加速器必须控制在很低的能量级(比如3.5MeV以下)。在该低能范围内，锂靶的中子产额至少是铍靶的2.5倍以上。其中，⁷Li(p,n)⁷Be的反应阈能较低，为1.88MeV。对于能量在7MeV以下的质子束，锂靶比铍靶具有更高的中子产额。但是锂是一种化学性质非常活泼的金属，常温下能迅速与空气中的H₂O、N₂、CO₂等发生发应，这为锂靶的保存、运输和更换等带来了一定的难度。锂的熔点是180.6℃，锂靶在质子束流轰击下会产生大量热，可能导致锂熔化和锂蒸气的扩散。同时，锂靶在工作过程中会产生半衰期为53.4天的放射性核素Be-7，给妥善处理废靶的工作带来了难度和挑战。特别是固态锂靶暴露在外可能在生产、存放过程中被空气氧化腐蚀，引起锂层脱落、产额降低等后果。目前锂靶在加工和使用过程中，需要大型的手套箱与镀膜装置相匹配，锂靶在制备过程中，不能与H₂O、N₂、CO₂等接触，这无疑大大增加了系统的成本和复杂性。比如，锂靶通常需要采用热等静压等方法固定在衬底上，但是在锂靶的转移过程中，为了降低反应性气体对锂靶的影响，常常需要在热等静压设备与镀膜设备之间设置真空连接设备，这大大增加了系统的复杂性和成本。

综上，锂靶存在高化学活泼性、低熔点的问题。因此，在锂靶的加工、制备、安装和工作过程中，需要解决锂靶的稳定性问题，降低氧化反应概率。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种中子源锂靶及其制备方法和车载加速器，本发明中子源锂靶稳定性好、制备过程简便并且能够有效避免金属锂发生氧化。

本发明采用的技术方案如下：

一种中子源锂靶，包括衬底和设置于所述衬底上的锂靶，所述锂靶包括锂样品和包覆于锂样品表面的金属膜，所述金属膜采用金膜、铂膜、银膜或者钯膜。

优选的，所述金属膜的厚度为2～3000nm。

优选的，所述衬底的内部设有冷却通道。

本发明还提供了一种车载加速器，包括中子源，所述中子源的靶系统采用的锂靶为本发明如上所述的中子源锂靶。

本发明如上所述中子源锂靶的制备方法，包括如下过程：

在锂样品的表面制备金属膜，金属膜包覆于锂样品的表面，所述金属膜采用金膜、铂膜、银膜或者钯膜；

将表面具有金属膜的锂样品装配于衬底上，得到所述中子源锂靶。

优选的，在锂样品的表面制备金属膜时，在惰性气体氛围中，在锂样品的表面沉积金膜、铂膜、银膜或者钯膜。

优选的，所述惰性气体采用氩气和氪气中的一种或两种的混合气体。

优选的，将表面具有金属膜的锂样品通过热等静压的方法压制于衬底上。