[其他]鈾空心陰極放電燈及其制法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000002234
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102234B
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫孝忠;金巨廣;王秀蘭;王松岳;徐俊;金昌泰;生明濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 代理公司: 中國科學(xué)院長春專利事務(wù)所
• 代理人: 曹桂珍;宋天平

鈾空心陰極放電燈屬于低壓氣體放電燈，它利用陰極放電原理產(chǎn)生鈾原子蒸氣。本發(fā)明選用濃縮鈾或天然鈾做陰極。為消除放射性對人體的危害。鈾電極的安裝采用“冷裝配”插接和高頻熔焊工藝，可以輕而易舉地將難熔的放射性同位素，變成蒸氣狀態(tài)。²³⁵Ｕ原子密度可達１×１０¹⁰～２．５×１０¹⁰個／厘米³，譜線寬度０．０３２ｃｍ^-1。鈾燈用途較廣，可一燈多用。常用于激光高分辨光譜，可測定鈾同位之間的位移和超精細結(jié)構(gòu)，也可用于監(jiān)控激光分離²³⁵Ｕ準確波長。

用高濃縮²³⁵U同位素做陰極的鈾空心陰極放電燈屬于低壓氣體放電燈。它是利用空心陰極放電的原理，在空心陰極放電孔內(nèi)產(chǎn)生²³⁵U的原子蒸氣并發(fā)射鈾的原子光譜線。所以高濃縮鈾空心陰極燈實際上是一只封閉式鈾原子蒸氣發(fā)生爐。調(diào)節(jié)鈾燈的放電電流，可以非常方便地獲得²³⁵U原子蒸氣，而燈內(nèi)的原子密度可達到1×10¹⁰～2.5×10¹²個原子/厘米³。這種燈是激光分離同位素和研究鈾的光譜特征不可缺少的部件。

研究鈾的光譜特征。必須產(chǎn)生一定濃度的鈾原子蒸氣。但是鈾元素屬于難熔金屬。沸點高達3818℃。鈾元素不但沸點高而且具有強烈的放射性。在空氣中極易氧化和爆炸。高溫灼燒易腐蝕容器，因此欲將固態(tài)鈾塊變成鈾的原子蒸氣十分困難。目前產(chǎn)生鈾蒸氣的方法有兩種，其一是用鈾原子蒸氣發(fā)生爐（Optics Communi cations Vol.26.2（1978）177）。可以得到鈾原子束，獲取高質(zhì)量的光譜數(shù)據(jù)。另一種是鈾空心陰極燈結(jié)合光電流光譜法（Opt.Soc.Am.69.738（1979）68.352（1978））。也可獲得鈾的光譜數(shù)據(jù)。但原子束技術(shù)復(fù)雜造價很高，易污染環(huán)境。利用鈾的空心陰極效應(yīng)則可輕而易舉地獲得足夠的²³⁵U原子蒸氣。可是文獻〔2〕中由于采用的是天然鈾。故²³⁵U譜線分辨不清。

從工藝方面來看，已往，用于原子吸收光譜的各類空心陰極燈的電極，都是非放射性元素，燈電極的焊接方法一般是予先點焊或用機械方法壓緊，然后放入泡殼在火焰中封接完成。但是這種燒焊工藝不適合制造易氧化、易爆炸。吸入體內(nèi)能引起血液中毒的放射性元素。

本發(fā)明的目的是為了研究²³⁵U光譜特性，實現(xiàn)²³⁶U的選擇性激發(fā)而制造一種用高濃縮²³⁵U同位素作陰極的鈾燈。

為實施本發(fā)明所選擇的材料和采用的工藝實際上是非常出色的。濃縮²³⁵U空心陰極燈的成敗關(guān)鍵有三點。其一是²³⁵U同位素的含量要高;其二陰極內(nèi)孔的直徑和孔深之比不得少于1∶3;其三徹底清除燈內(nèi)吸附的雜氣（使電極在放電高溫也不放出雜氣）。本發(fā)明鈾燈的總體結(jié)構(gòu)見圖1。它包括鈾陰極、鉭陽極、鎢引出線、玻殼和窗片。陰極剖面結(jié)構(gòu)見圖2。它是用高濃縮鈾²³⁵U做成。為了使放電集中產(chǎn)生高溫，放電孔的直徑和孔深之比大于1∶3，（圖2中旁邊開有小孔的那種鈾陰極，可以從與軸線相垂直的方位觀測鈾的熒光）。由于鈾元素具有極強的α放射線，如果吸入人體內(nèi)部將產(chǎn)生嚴重后果，所以按照常規(guī)工藝生產(chǎn)鈾燈將危及人身安全。本發(fā)明在安裝鈾陰極時采用“冷裝配”插接和高頻加熱熔焊工藝，即將鈾陰極從空心陰極燈的窗口送入予先燒接有鎢引出線的玻殼中插入鎢座上，并在鎢座與鈾陰極的插孔之間墊一層金屬墊片（如銅片），隨后把鈾陰極調(diào)整到屏蔽罩的中心，用高真空膠封貼窗片，即可進行抽真空并反復(fù)充氣、排氣處理，鈾陰極與鎢座之間的焊接則是在高真空條件下，用高頻感應(yīng)加熱鈾陰極，使事先墊入電極與鎢座之間的金屬墊片熔化，把鈾陰極熔焊固定。

用于激光光電流光譜的鈾空心陰極燈，不但要求有高的發(fā)光強度，特別要求放電時電流穩(wěn)定。它不僅要求光譜線很銳而且要求²³⁵U的原子蒸氣密度不得低于1×10¹¹個/厘米³。本發(fā)明濃縮²³⁵U空心陰極燈實測情況見下表。

鈾空心陰極燈測試數(shù)據(jù)