[发明专利]一种超小型中子管的制作方法

说明书

本发明涉及一种超小型中子管制作方法，属于精密测量仪器技术领域，本发明提出的中子管直径可控制在15‑20mm范围内，通过专门的工艺制作过程，可以制作直径小于25mm的中子发生器。中子产额大于1x108中子/秒；有效使用寿命大于常温条件下1000小时；抗震性能好，价格易于接受。满足了石油测井、危险品检测和医疗应用等要求；并且通过减低中子管的设计复杂度，降低成本，对各个部件进行优化整合，提高产成品率，降低了单品的生产成本。

技术领域

本发明属于精密测量仪器技术领域，具体地说，涉及一种超小型中子管的制作方法。

背景技术

国际上，通常把直径小于30mm的中子管称作微型中子管。公开号为4996017的美国专利，详细地介绍了一种基于潘宁离子源的微型中子管的制作方法，该种方法只能制作直径为28mm—30mm的中子管。该专利公开的中子管，由潘宁离子源、耐高压绝缘密封外壳、氘氚混合自成靶、抑制电极和氘氚混合存储器构成。该潘宁离子源和耐高压绝缘密封外壳直径一样大；耐高压绝缘密封外壳较短，能够承受的高压仅约11万伏；抑制电极固定在耐高压绝缘密封外壳的封接金属管内，其靶面的直径约为11毫米左右。

国内公开号为CN 1142448C的微型中子管及其制作方法的专利，对上述美国专利的微型中子管进行的技术改进，通过不等粗的高压绝缘管设计，一方面提高了中子产额，也同时保证了静电高压。它由耐高压绝缘密封壳、潘宁离子源、靶室、加速电极、氢同位素存储器构成。其配备了两个氢同位素储存器，可以一个储存氘气，一个储存氚气，在后期可以重新充入气体，延长中子管的使用寿命。它的潘宁离子源由导磁金属材料做成密封盖和杯状壳、由无磁材料做成的密封管和由导磁材料做成的阴极基体焊在一起。阳极引线、排气管以及氢同位素储存器的引线焊接在密封盖上，由导磁材料做成的杯状壳固定在封接管上，阳极为用无磁材料做成的金属环，它固定在阳极引线上。其阴极基体的内端面上和杯状壳底部靠近阳极的内表面上镀上二次电子发射系数高的金属膜充当阴极。其耐高压绝缘密封壳是由一端粗、一端细的高压绝缘管，封接的两端采用了侧壁为三层结构的粗环型封接金属部件，加速电极、靶室和潘宁离子源分别与不同的封接部件焊接。它的粗环型封接金属部件的外直径比高压绝缘管粗端外直径大6-8mm，预留与专门的中子发生器的外壳内径滑动匹配。粗环形封接金属部件还可以充当潘宁离子源外磁路的一部分。潘宁离子源的阴极接地电位。氢同位素储存器中的一个焊接在所述潘宁离子源内部。靶室由导热性能特别好的金属材料制成的靶基体和抑制电极构成，抑制电极通过陶瓷部件绝缘固定在靶基体上。抑制电极通过靶基体的内部绝缘空道中的导线与供电引线连接在一起。靶基体内端粗、外端细，其内端面的直径略小于高压绝缘管的粗端内直径，其外端面的直径与细环型封接金属部件的内直径滑动匹配。靶基体的外直径接近于高压绝缘管的粗短内直径，其内端面上制有直径与内端面直径略小一点的氢同位素靶膜。靶室侧壁外面装有偏转电子永磁铁，靶室端接地电位。氢同位素储存器焊接在靶基体的外端面上。

现有的微型中子管和加工方法是为了适应石油测井的发生器尺寸，匹配中子发生器而设计，其结构采用一端粗一端细的方式，本质上中子管的尺寸并没有真正的减小，其只是缩小了加速筒下端，靶室部分的尺寸，对于其他的应用不具备普适性。且现有技术的结构过于复杂，使用多层金属环焊接，器件之间叠加，虽然外部增加了磁路空间，保证了离子源引出磁场的强度。同时也固化了中子管的结构，没有改进的空间，无法制作更小直径的中子管。

其采用了双氢同位素储存器设计，虽然部分地提高了中子管的使用寿命，也增加了靶基体周围的器件及发生器电路的复杂度。使得中子的引出只能从侧面引出，无法实现目前活化分析和危险品检测等需要的靶方向引出的能力。

并且现有技术由于其结构复杂，制作工艺难度上升，成本较高，无法满足市场的需要。

发明内容