[發明專利]高產額中子發生器的散熱機構

無效

• 申請號: 201310083620.1
• 申請日: 2013-03-17
• 公開（公告）號: CN103200759A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 喬雙
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: H05H3/06
• 分類號: H05H3/06;H05K7/20
• 代理公司: 長春市東師專利事務所 22202
• 代理人: 劉延軍;李榮武

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技術領域

本發明屬于高產額中子發生器的散熱技術，具體涉及一種新型中子發生器的散熱機構。?

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背景技術

中子管是一種小型加速器中子源，它把離子源、加速系統、靶和氣壓調節系統全部密封在陶瓷管內，構成結構簡單緊湊、使用方便的電真空器件。目前國內生產的中子管都是采用引出正離子的潘寧（PIG）離子源，在靶端加-80KV～-180KV的負加速高壓將離子源產生的氘（D）離子和氚（T）離子加速，并在靶上發生核反應產生中子。在產生中子的同時，靶會發熱，如果不采取冷卻措施，靶溫會急劇升高，靶上嵌入的氘、氚會釋放出，降低靶上氘、氚的濃度，造成中子產額的大幅度下降。?

以往在高產額中子發生器中采用的冷卻機構是將中子管靶接地，這樣在靶所在的位置用流動的水或其他冷卻液實現冷卻。這種機構給中子管的電源設計和控制帶來極大的不便和不穩定性。因為要想使中子管產生中子，儲存器電源和離子源電源都必須懸浮在80KV～180KV的正加速高壓上，為了便于在低壓端對儲存器電源和離子源電源進行調解，需要使用體積龐大的隔離變壓器。存在的隱患和不足是，如果隔離變壓器的隔離強度變弱，會導致所有電子、電器部分和中子管燒毀，更有可能給操作人員造成傷害。另外，通過隔離變壓器使離子源工作在脈沖方式，要想獲得比較好的脈沖波形及脈沖序列很困難。而采用棒狀的絕緣散熱材料如：絕緣散熱陶瓷，放置于靶與地之間。這樣在靶端仍然加-80KV～-180KV的負加速高壓，不需要隔離變壓器，簡化電源及控制電路的設計，進而可以消除靶接地散熱機構帶來的隱患和不足。?

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發明內容

為了克服原有高產額中子發生器靶接地散熱機構帶來的隱患和不足，本發明的目的是提供一種高產額中子發生器的新型散熱機構。?

采用既具有良好的絕緣性，又具有良好的散熱性的絕緣散熱材料，將其放于高產額陶瓷中子管靶底的外側，在絕緣散熱材料和地之間加上冷卻裝置。絕緣散熱材料的長度能夠滿足絕緣要求即可，并留有一定的余量。這樣便于中子發生器儲存器電源、離子源電源及高壓電源的設計，同時也便于對離子源電源工作于脈沖方式的控制。?

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：采用絕緣散熱性能良好的材料，如絕緣散熱陶瓷棒，放置于高產額中子管的靶底外側，在絕緣散熱陶瓷棒和地之間用流動的水或其他冷卻液實現冷卻。?

本發明的有益效果是，采用這種散熱機構的高產額中子發生器，在相同高壓和束流下的壽命比以往靶接地散熱機構提高大約1個數量級，穩定性不大于3%.?

附圖說明

附圖是高產額中子發生器的散熱機構示意圖。其中1.高產額中子管，?2.靶，?3.絕緣散熱陶瓷棒，?4.?冷卻箱?，?5.冷卻液入口，?6.冷卻液出口。?

下面結合附圖對本發明進一步說明。?

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具體實施方式

本發明的高產額中子發生器的散熱機構，充分利用了材料科學的新成果—絕緣散熱陶瓷，將靶所產生的熱量，從負高壓端安全、快速地傳導到冷卻箱即地端，實現對靶的冷卻，其結構和位置關系如附圖所示。?

首先將絕緣散熱陶瓷棒3和靶2的外側緊密接觸在一起，絕緣散熱陶瓷棒3的長度滿足耐壓要求同時留有一定余量即可；接著將絕緣散熱陶瓷棒3的另一端面與用不銹鋼做成的冷卻箱4緊密相連，冷卻箱4接地；冷卻液由（流動的水或其他冷卻液）冷卻液入口5進入冷卻箱4內，從冷卻箱4的冷卻液出口6流出。高產額中子管1、絕緣陶瓷棒3、冷卻箱4共同密封于充有絕緣介質的不銹鋼筒內，冷卻液入口5和冷卻液出口6與外部連通。?

以Φ70管為例，采用這種散熱機構的高產額中子發生器，在-180KV的高壓和1.2mA束流下的壽命比以往靶接地散熱機構提高大約1個數量級，穩定性不大于3%。?