[实用新型]一种高低温温控离子辐照靶

说明书

本发明公开了一种高低温温控离子辐照靶设计，涉及离子束辐照装置领域。该离子辐照靶由样品加热台、冷却管道、法兰盘基座、屏蔽圆筒、热屏蔽罩、承载试样台、接线系统、电脑控制器组成。样品加热台与冷却管道连接并固定在法兰盘基座上，冷却管道可以通冷却媒介给样品台降温。法兰盘基座与屏蔽圆筒壁连接，热屏蔽罩与承载试样台与样品加热台连接，屏蔽圆筒设计中空可以通水冷却。接线系统包括主控热电偶和监控热电偶以及电荷积分线，固定在样品加热台上，电脑控制器通过热电偶进行温控和记录。承载试样台由多个无头螺丝紧固的样品槽组成且与其他部件电绝缘，其累积电荷通过电荷积分线引出从而能够对辐照剂量进行实时精确监控。

技术领域

本发明属于离子束射线技术应用领域，特别涉及一种高低温温控离子辐照靶的设计，适用于需要实施精确控温离子辐照相关科学研究，尤其是适用于对于透射电镜3mm直径表征试样使用离子束辐照模拟中子辐照研究材料的辐照损伤效应的实验研究。

背景技术

随着我国在核能利用领域的发展与进步，核能材料在辐照环境下的结构变化研究变得越来越重要。商用反应堆材料的性能评估、耐辐照新材料研制、以及新型反应堆开发对耐辐照材料研制的需求都对材料的辐照效应研究提出了需求。

目前材料的辐照损伤效果评估主要使用的辐照实验方法有三种：中子辐照、离子辐照和高能电子辐照。使用离子辐照可以很好的模拟中子辐照产生的级联损伤，同时实验条件可以精确控制且一般无放射性污染问题，可以在较短时间以较低的实验成本达到与中子辐照相当的实验效果，越来越多的受到辐照损伤研究人员的青睐。

离子辐照实验的一个关键问题是辐照温度的控制，辐照损伤的某些现象对辐照温度比较敏感，辐照温度的微小差异都会造成辐照效果的巨大差别。离子辐照实验存在样品台温度与样品实际温度存在差异的情况，可能的原因包括如样品与加热台的接触不良(虚接)、加热台与加热组件以及加热台与样品台之间的温度梯度等。因此，要实施精确的离子辐照实验，必须达到对辐照温度的精确控制。

辐照损伤研究最常使用的仪器为透射电子显微镜(TEM)，标准TEM样品为直径3mm的薄圆片状样品。使用TEM可以观察辐照产生的微观缺陷结构，以及分析辐照前后微观区域的成分变化。与离子辐照结合的实验方式可以是先制备TEM样品，如使用电解抛光制备穿孔的含电子透明薄区样品，再进行离子辐照后直接进行TEM观察；也可以先对打磨后的3mm金属圆片状样品进行离子辐照后，采用电解抛光、聚焦离子束(FIB)、离子减薄等方式制备样品进行透射观察。除TEM分析以外，对离子辐照后的样品进行包括纳米硬度测试、三维原子探针重构(APT)样品制备与观察、扫描显微镜(SEM)观察、X射线衍射等实验分析也经常报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种与离子注入机配合的能够实现高低温连续控温的离子辐照靶的设计方案。通过该方法制作的离子辐照靶台，能够实现对辐照样品的精确控温，同时可以实现对离子辐照剂量的精准监控。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

该离子辐照靶的结构如图1所示，由样品加热台1、冷却管道2、法兰盘基座3、屏蔽圆筒4、热屏蔽罩5、承载试样台6、接线系统7、电脑控制器8组成。

作为优选，加热电阻丝102与加热台冷却空腔103之间实现真空隔离。

通过该设置，加热台与冷却通道的真空隔离，从而保证样品加热以及离子辐照处在真空环境当中，这也是离子辐照实验的一个必要条件。

作为优选，加热台1与冷却管道2之间通过VCR接口连接，VCR接口处使用金属密封垫圈进行密封。

作为优选，所述法兰盘基座3以及屏蔽圆筒4均在基体内部设置了冷却水通道，可外接水冷却器进行冷却。通过该设置，可以保证在进行高温实验时，管壁不至于因为样品台辐射散热而导致温度过高而导致元件受损变形。

作为优选，所述电脑控制器8与接线系统7连接，如图1所示。