[发明专利]一种超小型中子管的制作方法

摘要

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。

主权项

1.一种超小型中子管的制作方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤1）按照常规的工艺制作完成电极，排气管，铜头，上面罩，氢同位素储存器，接地柱，由阴极、磁钢、阳极、电子整形环、加速筒和阳极罩构成的离子源，耐高压陶瓷密封绝缘壳部件，靶，下面罩的安装，形成中子管的主体；按照安装顺序，依次把各个部分焊接为一个整体，耐高压陶瓷绝缘密封壳和金属之间需要进行金属化和封接，在中子管靶基体的内表面上制作好靶膜；阴极内放置磁钢，磁钢为铝铁硼强磁磁铁，磁钢的磁场构成了离子源主要的引出磁场，保证阴极的引出磁场为2300高斯，阴极由导磁材料制成的一体的冷阴极腔体，腔体下端为阴极的基体，基体下端面为内凹孔设计，该内凹孔为阴极的纵向离子引出中心孔，有利于离子束流的引出；阳极罩上安装有阳极，阳极采用无磁金属制作而成，阳极的内部为一个中空的圆筒，阳极外接阳极引线，供给阳极电压；所述的靶是采用无磁和导热性好的金属材料做成的带底金属圆筒结构，带底金属圆筒结构的底部为靶基体，靶基体外径与下面罩的内径相同，并与下面罩焊接在一起，靶基体的内端面上封接陶瓷，镀膜成为氢同位素靶，靶的反应端面距离管底约 15mm；中子管的靶前端空间很小，小于20mm；耐高压陶瓷密封绝缘壳部件包括耐高压分段绝缘密封壳Ⅰ、耐高压分段绝缘密封壳Ⅱ、耐高压分段绝缘密封壳Ⅲ；耐高压分段绝缘密封壳Ⅱ的底部与电子整形环封接；上面罩、耐高压分段绝缘密封壳Ⅰ、耐高压分段绝缘密封壳Ⅱ、耐高压分段绝缘密封壳Ⅲ、靶14的外径在15‑20mm范围内；步骤2）对中子管主体进行加热排气处理，通过排气管排气时，与排气管连接的真空管道也要同时加热排气；步骤3）中子管主体加热排气完成以后，将加热温度降至180‑200℃，如果需要制作纯氚靶，则进行下两步，否则跳过；步骤4）采用一套外置加热套管制成的加热环对靶底部的靶基进行加热，该套管将下面罩、以及面罩与陶瓷封接处上部20mm包含在内，采用同一速度进行加热；靶基加热过程中，中子管停止加热，中子管内的热平衡由系统自然维护；靶基对氚气的吸收是一个渐进的过程，外部加热套的温度与氚气吸收过程是非线性的一个映射，所以氚靶的吸收过程采取一个渐进吸收的方式；当加热套的温度达到400℃的时候，将氚气储存腔内的氚气通过排气管，放入中子管内腔；通过真空计的示数监视氚气被吸收的过程；氚气刚刚进入中子管内部时，中子管内真空度会迅速下降，真空平衡后，关闭氚气腔体阀门；继续加热靶基，靶基的温度在超过430℃附近的时候，靶基开始吸收氚气，持续地加热氚靶，真空计的示数会快速升高，直到达到一个平衡点；温度的上下变化对管内真空度不再产生任何影响，说明靶已经吸气饱和；这时停止加热，让中子管的管体自然降温到常温；步骤5）此时，如果真空计的示数已经接近于排气结束时的真空示数，说明管内的氚气已经被完全吸收；如果真空计示数与排气结束时的真空示数差距较大，则说明中子管内残留的氚气还很多，加热氢同位素储存器，对管内的氚气进行吸收，管内真空会回到排气结束时的状态；氚靶制作完成，备用；步骤6）停止对靶的加热，整个中子管主体温度降为室温；步骤7）通过计量真空室，向中子管内注入氘氚混合气体，然后加热氢同位素储存器对氘氚气体进行吸气，吸气饱和后，真空计的标度稳定下来；步骤8）打开排气系统，将中子管内废气排掉，将真空继续升至10^‑7帕的高真空；步骤9）剪断排气管，将管内真空锁定在10^‑7‑10^‑6帕之间，即制成内含氚靶的成品中子管；步骤10）如果不需要预制纯氚靶，则在中子管下台以后，进行预定规程的老练过程，将靶炼制成氘氚混合靶，维持稳定的输出产额。