[實用新型]一種利用加熱法制備塊體狀10B的裝置

有效

• 申請號: 202320181083.3
• 申請日: 2023-01-27
• 公開（公告）號: CN219315145U
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 葛孟團;孫惠敏;孫光智;周振德;邱順利;汪景新;肖偉;董進誠;江重祥;程輝;劉海峰;周宇琳;馮紅藝;曾樂;裴煜;秦子凱;王益元
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七一九研究所;華能核能技術研究院有限公司
• 主分類號: C30B28/02
• 分類號: C30B28/02;C30B29/02
• 代理公司: 北京元理果知識產權代理事務所(普通合伙) 11938
• 代理人: 饒小平

本申請涉及材料加工技術領域，具體而言，涉及一種利用加熱法制備塊體狀supgt;10/supgt;B的裝置，所述裝置包括脈沖激光發生器、高頻焊機、計算機以及真空室，其中：真空室內部設置有三維移動臺，三維移動臺上設置有氧化鋯陶瓷座，氧化鋯陶瓷座上設置有石墨干鍋；環繞石墨干鍋設置有高頻感應圈，高頻感應圈與高頻焊機連接；脈沖激光發生器通過光路反射裝置將激光投射至真空室的內部；計算機通過控制系統與脈沖激光發生器連接。本申請的裝置同時采用脈沖激光和高頻感應的雙系統加熱方法實現快速熔融supgt;10/supgt;B樣品，提高了熱源的利用率，保證了工作效率，同時減少樣品制靶的損失率，實用性更高。

技術領域

本申請涉及材料加工技術領域，具體而言，涉及一種利用加熱法制備塊體狀¹⁰B的裝置。

背景技術

天然硼(B)中¹⁰B的豐度約為19.8％，且容易富集，¹⁰B對熱中子有非常強的吸收能力，是常用的固體熱中子敏感轉換材料，在核能、國防工業、醫學及科學技術領域具有廣泛的用途。由于¹⁰B(n，α)⁷Li核反應的熱中子俘獲截面大、核反應放能高，¹⁰B主要被用來制作涂硼中子探測器的中子靈敏層(即硼膜)，測量反應堆熱中子的注量率。

硼屬于非金屬，熔點高(＞2000℃)，目前可用的最佳鍍硼技術有電子束蒸鍍法和磁控濺射法，具有溫度高、成本低、速度快、膜與基層結合力強、鍍膜質量高等特點，可滿足探測器中子靈敏層的制作要求，但該項技術難點在于如何制靶。由于市場上易獲得高富集度(99％)的¹⁰B為粉體狀，不能直接用粉體做靶材，而多晶塊體狀¹⁰B更適宜于用作靶材。而且傳統的壓制成型和固化方法也不能滿足靶材要求，這無疑限制了該項技術在中子探測器研制過程中的實際應用和進一步推廣。因此，迫切需要一種能將粉體狀富集¹⁰B加熱熔化重結晶，形成適用于靶材的塊體狀富集¹⁰B的新制靶方法。

目前激光加熱和高頻電感加熱為兩種高效的加熱方式。然而硼的粉體特點限制了直接采用激光加熱，因為高能激光投射在松散的粉末表面上，容易產生粉末飛濺，造成¹⁰B樣品損失，且加熱熔深區域不均勻。此外，考慮硼的物理化學性質，若采用高頻電感加熱就需要借助可導電且耐熱的加熱管。石墨坩堝作為理想的加熱管，耐高溫可達1800℃，但超過1400℃，易氧化，就會降低石墨坩堝的使用壽命，盡管該方法無樣品損失，但加熱的溫度有限。目前，國內尚無簡單、有效、經濟可行的熔煉¹⁰B的設備和方法。

實用新型內容

本申請提供了一種利用加熱法制備塊體狀¹⁰B的裝置及方法，采用脈沖激光和高頻感應的加熱方式，針對中子探測器鍍膜技術所需硼靶材的要求，可將結構松散的粉體¹⁰B制備成多晶顆粒的塊體狀¹⁰B。

為了實現上述目的，本申請提供了一種利用加熱法制備塊體狀¹⁰B的裝置，包括脈沖激光發生器、高頻焊機、計算機以及真空室，其中：真空室內部設置有三維移動臺，三維移動臺上設置有氧化鋯陶瓷座，氧化鋯陶瓷座上設置有石墨干鍋；環繞石墨干鍋設置有高頻感應圈，高頻感應圈與高頻焊機連接；脈沖激光發生器通過光路反射裝置將激光投射至真空室的內部；計算機通過控制系統與脈沖激光發生器連接。

進一步的，三維移動臺與伺服電機連接，伺服電機與計算機連接，沿三維移動臺的水平方向、豎直方向以及軸方向均設置有滑軌。

進一步的，真空室下方設置有分子泵，分子泵通過節氣閥與真空室連接。

進一步的，真空室頂部設置有真空室頂蓋，真空室頂蓋上設置有激光窗口和觀察窗口。