[发明专利]寿命长的高效中子发生器

摘要

论述了一种紧凑、高效、高通量能力的紧凑加速器聚变中子发生器(FNG)。FNG能够用在各种工业分析应用中来替代对终端用户和国家安全具有更高风险的放射性同位素的使用。通过创新的靶材和离子源技术，实现高效、长寿命和高功率处理能力。该设备能够针对中子射线照相应用按比例扩大或针对钻孔分析或其他紧凑应用按比例缩小。能够兼容诸如定制中子输出能谱、脉冲调制和相关粒子成像之类的先进技术。

主权项

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。