[发明专利]寿命长的高效中子发生器

权利要求书

1.一种用于生成中子的系统，该系统包括：

中子管，离子在其中被产生、加速、和致使与位于至少一个靶位置处的至少一个靶材碰撞；

真空器皿，其被容纳在所述中子管内，用于接收氢同位素气体；

气体储存器，其连接到所述真空器皿，其中所述气体储存器容纳所述氢同位素气体；

气体储存器控制器，用于控制被释放到所述真空器皿中的所述氢同位素气体的压力；

离子源，其位于所述中子管内，所述离子源具有一个或多个表面，以减少由所述离子源生成的原子态粒子发生表面复合；所述离子源进一步具有一定几何形状，以通过提供缩窄孔以限制来自所述离子源的中性原子态粒子的流动而增大中性原子态粒子俘获，所述离子源被配置为构建一磁场，以促进等离子体约束、对等离子体的能量传递、和在一个或多个离子束引出位置附近的等离子体密度增大，从而增强电流和射束质量；

至少一个阳极电极，其中所述阳极电极相对于位于所述至少一个靶位置处的所述至少一个靶材被偏置到正电压；

控制台，用于控制所述系统，其中所述至少一个靶材具有从包括以下特性的组中选出的一种或多种特性：平均或有效原子序数在1到21之间；具有原位再生的能力；具有原位沉积的能力；有能力引起截面大于1微靶的二次中子产生反应，并且其中被加速的离子与在所述真空器皿中和存储在所述靶材内的氢同位素气体相互作用；

至少一个抑制电极，其相对于位于所述至少一个靶位置处的所述至少一个靶材被偏置到负电压，以减少朝向阳极电极的电子流动；以及

一个或多个靶电极，其包括靶基体，所述靶基体通过将离子束热负载传送而远离所述靶材来冷却所述靶材。

2.一种用于生成中子的系统，该系统包括：

中子管，离子在其中被产生、加速、和致使与位于至少一个靶位置处的至少一个靶材碰撞；

真空器皿，其被容纳在所述中子管内，用于接收氢同位素气体；

气体储存器，其连接到所述真空器皿，其中所述气体储存器容纳所述氢同位素气体；

气体储存器控制器，用于控制被释放到所述真空器皿中的所述氢同位素气体的压力；

离子源，其位于所述中子管内，并具有一定几何形状以增大中性原子态粒子俘获；

至少一个阳极电极，其中所述阳极电极相对于位于所述至少一个靶位置处的所述至少一个靶材被偏置到正电压；以及

用于控制所述系统的控制台；

其中被加速的离子与在所述真空器皿中和存储在所述靶材内的氢同位素气体相互作用。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，至少一个表面被处理以减少氢同位素气体的再结合。

4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括充气端口和密封装置，二者均被连接到所述气体储存器，其中，所述真空器皿被气密性密封，并且所述气体储存器保持所述真空器皿中的真空。

5.根据权利要求2所述的系统，进一步包括多个诊断传感器，所述诊断传感器选自包括以下装置的组中：粒子探测器、电流探测器、电压探测器、电阻监控器、压力计、热电偶、和溅射计。

6.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：

多个电极，其包括阳极电极、引出电极、抑制电极和靶电极中的至少两种；

其中，一个或多个阳极电极相对于位于每个靶位置处的所述至少一个靶材被偏置到正电压，从而使离子朝向位于所述靶位置处的所述靶材加速；

其中，一个或多个引出电极用于构建和改进离子束加速特性；

其中，通过使所述一个或多个抑制电极相对于位于所述靶位置处的所述靶材被偏置到负电压，所述一个或多个抑制电极减少朝向所述阳极电极流动的电子，其中，一个或多个靶电极包括靶基体，所述靶基体通过将离子束热负载传输而远离所述靶材来冷却所述靶材。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，施加到所述一个或多个抑制电极的所述负电压在-0V到-10,000V的范围内。

8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述离子源为射频离子源，该射频离子源包括：

空腔，在其中生成等离子体，所述空腔通过至少一个引出口连接到所述阳极电极；

磁场产生结构，其包括磁体或电磁体中的至少一种，其中所述磁场产生结构产生磁场，该磁场促进电离和离解碰撞并减少等离子体壁损耗；以及

其中，所述离子源的激发频率从0.1MHz到1GHz，并且磁场感应从10高斯到10,000高斯。