[發明專利]一種用于帶電粒子探測譜儀真空靶室的真空氣路系統

有效

• 申請號: 201811057475.9
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109343103B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 孫志嘉;周良;樊瑞睿;王艷鳳;楊桂安;許虹;夏遠光;唐彬;滕海云;周健榮;王征;陳元柏;周曉娟;修青磊
• 申請（專利權）人: 東莞中子科學中心
• 主分類號: G01T3/00
• 分類號: G01T3/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 李小焦;郭燕

本申請公開了一種用于帶電粒子探測譜儀真空靶室的真空氣路系統。本申請用于帶電粒子探測譜儀真空靶室的真空氣路系統，包括真空組件和工作氣體組件；真空組件包括耐沖擊復合分子泵，復合分子泵用于獨立的分別與真空靶室的真空腔體和探測器管道連通；工作氣體組件包括高壓氣瓶，高壓氣瓶用于與探測器管道連通；高壓氣瓶和探測器的連通管道上設有穩壓平衡罐。本申請的真空氣路系統，能在真空環境下為探測器提供穩定工作氣壓，保障了檢測環境穩定性，能有效避免壓差不穩定造成粒子束窗破裂；穩壓平衡罐的設計，為高壓氣瓶提供緩沖，避免探測器內氣壓突然變化，進而避免了探測器與真空腔體的壓差突變對系統造成損壞，進一步保障了探測器使用安全性。

技術領域

本申請涉及中子檢測設備領域，特別是涉及一種用于帶電粒子探測譜儀真空靶室的真空氣路系統。

背景技術

白光中子源是一個極其有用的核數據測量研究工具，可以為新型核能設施設計、核天體物理研究、基礎物理科學以及國防科技等領域提供關鍵核數據。核數據測量研究在國際上已開展近八十年，經歷了單能點中子源、共振區白光中子源、快白光中子源核數據測量幾個階段。1960年代以前主要利用低能加速器通過d-D、d-T、p-T和p-7Li等反應產生具有一定強度的單能中子進行中子反應截面的測量工作。白光中子源能在1eV-1MeV的共振中子能區提供很強的連續譜中子，其中，代表性的裝置有美國ORNL國家實驗室的ORELA和位于比利時Geel的JRC/IRMM實驗室的GELINA。1980年代之后基于強流高能量質子加速器的白光中子源由于其脈沖中子強度高、中子能譜范圍廣等優勢逐步取代了基于電子直線加速器的白光中子源，成為核數據測量的最有力工具。這方面的代表裝置是美國LANL的基于800MeV質子加速器（縮寫LANSCE）建立的核數據測量裝置，以及CERN的基于20GeV的質子同步加速器（縮寫PS）建立的核數據測量裝置（縮寫n-TOF）。

LANL設有共振中子靶站（Lujan?Center，?Target-1）和快中子靶站（WNR，Target-4）。在Lujan?Center和WNR上已分別建設了多條白光中子束線，并建立了包括測量中子輻射俘獲截面的大型g探測器設備DANCE和中子探測器陣列FIGARO等在內很多臺譜儀，它們在共振中子、快中子以及中高能中子能區測量了大量至關重要的核數據。日本則在位于Tokai的J-PARC大型質子加速器上利用3GeV散裂中子源靶站上慢化的中子建設了一個核數據測量束線ANNRI。

國內目前用于核數據測量的中子源主要有中國原子能科學研究院的中國先進研究堆（縮寫CARR堆）和13MV串列加速器（縮寫5SDH-2）、北京大學的4.5MV?靜電加速器、蘭州大學的300kV?中子發生器等。這些中子源的能量范圍在0.01~42MeV之間，它們對中國的核數據研究包括中國自己的CENDL?核數據評價庫做出了重要貢獻，但是它們的能量并不連續，各個加速器可分別提供部分能量片段的中子束，且束流強度較低。隨著我國先進核能技術、基礎核物理、核天體物理以及國防建設等發展的需要，迫切需要一臺能區寬、強度高的白光中子源裝置以滿足全方面核數據測量的要求。

帶電粒子探測譜儀（縮寫LPDA）位于白光中子源的終端處，是中國散裂中子源首批投入運行的4臺譜儀之一，用于測試中子引起的出射帶電粒子的數據，主要包括p、d、t、3He和4He等輕帶電粒子。這類數據對新一代核能，例如第四代反應堆、ADS等，的研發尤為重要，涉及到中子探測、輻射防護與檢測、反應堆控制與運行等多個方面；同時，也對強子治療提供重要的支持。相比國際上同類型譜儀，LPDA具有探測器數量多、帶電粒子測量能區和中子測量能區寬等特點，如表1所示。

表1?LPDA與同類型譜儀的特征比較

LPDA包括真空靶室和帶電粒子探測器。其中真空靶室是機、電、真空和氣一體化設備，給帶電粒子探測器提供實驗環境。因此，真空靶室集成度非常高，是一個多功能的真空腔體。如何保障真空腔體和探測器正常運行是帶電粒子探測譜儀正常工作的基礎保障。

發明內容