專利名稱：一種氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于加速器領(lǐng)域，具體涉及一種氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，尤其是指能夠?qū)﹄爸凶庸苤写虻诫鞍猩系碾x子束流成份進(jìn)行測(cè)量的裝置。
背景技術(shù)：
氘氚聚變中子管在無損檢測(cè)和石油測(cè)井領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，氘氚中子管是由離子源、加速電極、氚靶和氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。其工作原理是由離子源放電產(chǎn)生氘離子，經(jīng)加速電極加速后打到氚靶上，形成氘氚聚變反應(yīng)產(chǎn)生HMeV中子。離子源在放電過程中既產(chǎn)生氘離子，也產(chǎn)生氘分子離子和金屬離子。對(duì)產(chǎn)生中子有用的是氘離子，而其他離子束流不僅對(duì)氚靶有損傷，而且會(huì)降低氘氚中子管的耐壓性能。因此氘離子束流成份越高，意味著中子管中離子源的性能越好。在氘氚中子管中，不同類型的離子源會(huì)有不同的氘離子束流成份，即使同一類型的離子源，隨著結(jié)構(gòu)和材料的差別，其氘離子束流成份也會(huì)有所不同。因此，為了選擇品質(zhì)優(yōu)良的離子源，或者改善離子源的性能，必須測(cè)量打到氚靶上的氘離子束流的成份。但是，到目前為止，還沒有一種能夠有效測(cè)量打到氚靶上氘離子束流的方法。這是因?yàn)殡爸凶庸荏w積很小，離子源引出口到達(dá)氚靶的距離很短，大部分不超過5cm，這么短的距離要放置氘離子束流成份測(cè)量設(shè)備幾乎不可能。所以只有把離子源輸出的離子束流引出后，用質(zhì)譜法或者飛行時(shí)間法進(jìn)行分析測(cè)量，才能獲得氘離子束流成份，例如，1996年發(fā)表在“真空放電和絕緣國(guó)際討論會(huì)文集”中的名稱為“脈沖含氫鈦電極火花離子源的離子發(fā)射”的文章采用了飛行時(shí)間法測(cè)量氘離子束流成份，其離子源引出口與粒子收集距離達(dá)到Im多。2010年，發(fā)表在國(guó)內(nèi)刊物“強(qiáng)激光與粒子束”第五期的名稱為“含氫電極脈沖放電等離子體特性診斷”的文章，介紹了用飛行時(shí)間法測(cè)量離子源的氫離子束流成份，離子源出口與測(cè)量靶距離為幾十厘米，引出(加速)電壓只有不到lkV，這些方法都不能用于原位測(cè)量到達(dá)中子管靶上的氘離子束流成份。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置。本實(shí)用新型的原理是:在氘氚中子管抽真空或密封前，在靶位置安裝一適當(dāng)厚度的鋁膜，因?yàn)殡x子與金屬離子在鋁膜中的射程不同，在鋁膜的厚度適當(dāng)?shù)那闆r下，重離子能夠被完全阻止在鋁膜內(nèi)，氘離子則能夠穿過鋁膜。將穿過鋁膜的氘離子束流除以總的離子束流(穿過的離子束流與阻止在鋁膜中的離子束流之和)，即可獲得氘離子束流成份。本實(shí)用新型的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，其特點(diǎn)是，所述的裝置包括鋁膜、鋁片、第一永磁鐵、第一電阻、示波器、第二永磁鐵和第二電阻；其連接關(guān)系是，在氚靶位置設(shè)置一個(gè)面積等于氚靶面積的鋁膜，鋁膜的厚度可根據(jù)srim程序計(jì)算，與氚靶面積相同的鋁片置于鋁膜后部，為了抑制二次電子，設(shè)置第一永磁鐵、第二永磁鐵環(huán)繞設(shè)置于鋁膜的四周，磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以根據(jù)入射離子的能量推算，鋁膜、鋁片分別與第一電阻、第二電阻的一端連接；第一電阻、第二電阻的另一端分別連接到電源的地線上，第一電阻、第二電阻的另一端還分別與示波器的電壓探針連接。所述的第一永磁鐵、第二永磁鐵形狀均為1/4圓環(huán)形，第一永磁鐵、第二永磁鐵的磁場(chǎng)方向與尚子束流入射方向垂直設(shè)置。所述的鋁膜與鋁片平行設(shè)置。所述的鋁膜與鋁片之間的距離為I飛mm。本實(shí)用新型的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置能夠測(cè)量在中子管靶附近原位有效的測(cè)量氘離子束流成份，離子束不發(fā)散，測(cè)量準(zhǔn)確性較高，不僅可以測(cè)量直流型氘氚聚變中子管，也可以測(cè)量脈沖型氘氚聚變中子管。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。本實(shí)用新型不受中子管能量和流強(qiáng)的限制，并且使用的設(shè)備材料簡(jiǎn)便，容易制備和購(gòu)置，同時(shí)可以抑制二次電子對(duì)測(cè)量的影響。


:圖1為本實(shí)用新型的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1.鋁膜 2.鋁片 3.第一永磁鐵 4.第一電阻 5.示波器
6.第二永磁鐵 7.第二電阻。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1圖1為本實(shí)用新型的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，在圖1中，本實(shí)用新型的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置包括鋁膜1、鋁片2、第一永磁鐵
3、第一電阻4、示波器5、第二永磁鐵6和第二電阻7 ;其連接關(guān)系是，在氚靶位置設(shè)置一個(gè)面積等于氚靶面積的鋁膜1，與氚靶面積相同的鋁片2置于鋁膜I后部，第一永磁鐵3、第二永磁鐵6環(huán)繞設(shè)置于鋁膜I的外圍。鋁膜I與第一電阻4的一端連接，鋁片2與第二電阻7的一端連接，第一電阻4、第二電阻7的另一端分別連接到電源的地線上，第一電阻4、第二電阻7的另一端還分別與示波器5的電壓探針連接。本實(shí)施例中，離子源引出口與鋁膜I間距為3cm，鋁膜I直徑為40mm，購(gòu)置鋁膜I的面積為40mm，鋁膜的厚度為300nm，中子管的加速電壓為68 73kV，鋁膜I附著在外徑為40mm,內(nèi)徑為36mm的銅環(huán)上,銅環(huán)的厚度為Imm,在銅環(huán)上焊接一根導(dǎo)線，導(dǎo)線通過接頭連接到中子管外，與第一電阻4相連接。在距離鋁膜I的2_處平行設(shè)置一個(gè)鋁片2，鋁片2上焊接一根導(dǎo)線，導(dǎo)線通過接頭連接到中子管外，與第二電阻7相連接。在鋁膜I和鋁片2的四周設(shè)置一對(duì)永磁鐵，永磁體的磁場(chǎng)方向與離子束流入射方向垂直。永磁鐵為兩個(gè)1/4圓環(huán)形的鎳鈷型永磁鐵環(huán)，即第一永磁鐵3和第二永磁鐵6，永磁鐵環(huán)中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
0.03特斯拉，用于抑制二次電子。在測(cè)量時(shí)，第一電阻4和第二電阻7均選取50 Ω精密電阻，示波器采用DP03000系列存儲(chǔ)示波器。使用示波器分別對(duì)鋁膜和鋁片上的束流進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)式(2)，得到氘離子束流成份比例R權(quán)利要求1.一種氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的測(cè)量裝置包括鋁膜(I)、鋁片(2)、第一永磁鐵(3)、第一電阻(4)、示波器(5)、第二永磁鐵(6)和第二電阻(7);其連接關(guān)系是，在氚靶位置設(shè)置一個(gè)與氚靶面積相同的鋁膜(1)，與氚靶面積相同的鋁片(2)置于鋁膜(I)后部，第一永磁鐵(3)、第二永磁鐵(6)環(huán)繞設(shè)置于鋁膜(I)的外圍；鋁膜(I)、鋁片(2)分別與第一電阻(4)、第二電阻(7)的一端連接，第一電阻(4)、第二電阻(7)的另一端分別連接到電源的地線上，第一電阻(4)、第二電阻(7)的另一端還分別與示波器(5)的電壓探針連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的第一永磁鐵(3)、第二永磁鐵(6)的形狀均為1/4圓環(huán)形，第一永磁鐵(3)、第二永磁鐵(6)的磁場(chǎng)方向與離子束流入射方向垂直設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的鋁膜(I)與鋁片(2 )平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，其特征在于，所述的鋁膜(I)與鋁 片(2)之間的距離為I mm飛mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種氘氚中子管氘離子束流成份的測(cè)量裝置，本實(shí)用新型裝置中氚靶位置設(shè)置一個(gè)與氚靶面積相同的鋁膜，與氚靶面積相同的鋁片設(shè)置于鋁膜之后，一對(duì)永磁鐵環(huán)繞設(shè)置于鋁膜外圍，鋁膜、鋁片分別與第一電阻、第二電阻的一端連接，第一電阻、第二電阻的另一端分別與電源的地線以及示波器連接。本實(shí)用新型的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，能夠測(cè)量在中子管靶附近原位有效的測(cè)量氘離子束流成份，離子束不發(fā)散，測(cè)量準(zhǔn)確性較高。本實(shí)用新型的設(shè)備材料簡(jiǎn)便，容易制備和購(gòu)置，同時(shí)可以抑制二次電子對(duì)測(cè)量的影響。
文檔編號(hào)G01T1/29GK203164425SQ20132018028
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者周長(zhǎng)庚, 柯建林, 邱瑞, 安力, 何鐵, 胡永宏 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所