專(zhuān)利名稱(chēng):長(zhǎng)壽命密封中子源的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種用于探礦、石油測(cè)井、輻射養(yǎng)殖、醫(yī)療診斷及中藥材活化分析鑒別等領(lǐng)域的長(zhǎng)壽命密封中子源。
現(xiàn)有技術(shù)中的中子源按其產(chǎn)生裝置可以劃分為三類(lèi)反應(yīng)堆中子源、同位素中子源、加速器中子源，反應(yīng)堆中子源投資巨大，設(shè)備復(fù)雜，操作維護(hù)均很不方便，不能移動(dòng)，雖然有較高的中子產(chǎn)額，但能譜復(fù)雜，一般單位無(wú)條件購(gòu)置；同位素中子源雖能做成較小的體積，但中子產(chǎn)額低，能譜單長(zhǎng)色性差，不能關(guān)斷，防護(hù)困難，因此它們均不適宜進(jìn)行樣品的現(xiàn)場(chǎng)輻照和流動(dòng)輻照。近幾年，長(zhǎng)壽命密封中子源的問(wèn)世，與上述的三類(lèi)中子源相比，它是屬于小型加速器中子源，產(chǎn)生中子的能量高，能譜單色性好，可關(guān)斷，容易防護(hù)，但其研制生產(chǎn)的難度大，價(jià)格昂貴。目前的技術(shù)狀況是整機(jī)多采用負(fù)高壓加速，商品靶，玻璃中子管，高壓工頻供電電路。采用商品靶玻璃外殼密封，其特點(diǎn)是加工制作容易，但機(jī)械強(qiáng)度差，絕緣強(qiáng)度低，商品靶可瞬間獲得較高的中子產(chǎn)額，但穩(wěn)定性差。高壓電路采用工頻直接變壓器升壓，然后經(jīng)倍壓整流輸出的形式，由于電源工作頻率低，變壓器，整流濾波電容及硅柱體積大，造價(jià)高，操作維修和攜帶很不方便，在大功率輸出時(shí)問(wèn)題尤為嚴(yán)重。另外，由負(fù)高壓組裝設(shè)計(jì)的中子源，在中子管的靶端加以120KV的負(fù)高壓，雖能有效地解決高壓供電與低壓供電的絕緣問(wèn)題，但由于靶端處于高壓，一方面在離子束流長(zhǎng)時(shí)間轟擊下靶的冷卻變得十分困難，不利于獲得較高的中子產(chǎn)額；另一方面，在進(jìn)行中子輻照時(shí)難以獲得最大有效的中子通量，降低了中子源的利用率。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，依據(jù)中子輻射技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際需要，而設(shè)計(jì)了一種長(zhǎng)壽命密封中子源，由于實(shí)現(xiàn)了電源小型化設(shè)計(jì)技術(shù)，正高壓加速和靶端接地技術(shù)以及采用優(yōu)質(zhì)自成靶陶瓷中子管，整機(jī)體積小，重量輕，攜帶方便，操作防護(hù)容易，整機(jī)工作性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，是一種適于推廣應(yīng)用的理想中子源。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案長(zhǎng)壽命密封中子源主要由三部分構(gòu)成中子管、高壓電源及控制電路。具體的結(jié)構(gòu)是這樣的在密封金屬外殼1內(nèi)固定有面板并設(shè)有絕緣介質(zhì)4，在面板上部依次裝有相互連接的高壓電源主逆變電路2、倍壓器6、高壓線8；下部依次裝有隔離變壓器3、離子源供電電路5及儲(chǔ)存器供電電路7，其隔離變壓器3與離子源供電電路5及離子源接線嘴9相接，儲(chǔ)存器供電電路7與隔離變壓器3及儲(chǔ)存器接線嘴10連接，具有穿孔的絕緣支架12上設(shè)有自稱(chēng)靶陶瓷中子管11并固定在密封金屬外殼1上，稀土磁鋼13吸附連接中子管靶底與密封金屬外殼1間，其中A、B、C三點(diǎn)為輸入端，D為地線，A點(diǎn)與高壓電源主逆變電路2相接，B、C兩點(diǎn)分別與隔離變壓器3相接?？刂齐娐钒ǜ邏褐绷鞴╇婋娐贰㈦x子源供電電路、儲(chǔ)存器電路及相應(yīng)的調(diào)節(jié)顯示部分。其工作過(guò)程是接通電源后，2KV直流電壓和1.5A的直流電流分別加在中子管的離子源和儲(chǔ)存器上。離子源的作用是使管內(nèi)的D、T氣體電離，其電離電流的大小對(duì)中子產(chǎn)額影響很大。儲(chǔ)存器為中子管內(nèi)的氣壓調(diào)節(jié)元件，能吸收一定數(shù)量的氘氚氣體。工作時(shí)將其通電加熱則氣體放出，改變儲(chǔ)存器的加熱電流即可調(diào)整管內(nèi)氣壓。離子源、儲(chǔ)存器工作穩(wěn)定后，打開(kāi)加速高壓電源，緩慢調(diào)節(jié)升高到120KV，長(zhǎng)壽命密封中子源開(kāi)始正常工作。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于1、長(zhǎng)壽命密封中子源整機(jī)結(jié)構(gòu)以加速器型設(shè)計(jì)，正高壓加速，并采用了靶接地技術(shù)和離子源懸浮技術(shù)，中子輻照有效通量大，結(jié)構(gòu)中自稱(chēng)靶陶瓷中子管，以AI2O3為靶片，陶瓷絕緣外殼，潘寧離子源，采用體積小，磁場(chǎng)強(qiáng)度高的新型稀土磁鋼--汝鐵硼提供永久性磁場(chǎng)，位置設(shè)置于真空系統(tǒng)之外?？朔瞬Ａе凶庸軝C(jī)械強(qiáng)度差，絕緣強(qiáng)度低，熱穩(wěn)定性差及磁路復(fù)雜等缺點(diǎn)，保證整機(jī)有較長(zhǎng)的壽命和穩(wěn)定性。為了有效抑制D、T離子打在靶上發(fā)射的二次電子，在靶底外設(shè)計(jì)了獨(dú)特的恒定磁路系統(tǒng)，消除了二次電子對(duì)管子高壓性能的影響。2、加速高壓發(fā)生器電路，采用逆變電路原理，以新型硅控元件S3900MF設(shè)計(jì)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，工作頻率4.5KHZ，大大縮小整流器件體積，電源效率高，便于安裝和維修。3、高壓直流供電電源(0-100V)首次采用脈寬調(diào)制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的“脈寬調(diào)制”概念僅用于低壓直流穩(wěn)壓電源，本電路設(shè)計(jì)依據(jù)了“脈寬調(diào)制”的基本原理，以VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管為開(kāi)關(guān)管，采用單端它激式直流變換電路，通過(guò)大范圍調(diào)節(jié)激勵(lì)脈沖的寬度實(shí)現(xiàn)電源輸出電壓的連續(xù)可調(diào)，使得“脈寬調(diào)制”的概念有了更廣泛的意義和實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)了高壓直流供電電源的無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)。4、該產(chǎn)品隨機(jī)自帶有獨(dú)特的產(chǎn)額測(cè)量方法，無(wú)須專(zhuān)門(mén)的中子探測(cè)設(shè)備，由中子場(chǎng)中某一點(diǎn)的中子通量間接測(cè)中子產(chǎn)額，其結(jié)果與常規(guī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性。
下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型加速高壓電源原理圖。
圖3是本實(shí)用新型高壓直流開(kāi)關(guān)電源的原理圖。
參照?qǐng)D1，在密封金屬外殼1內(nèi)固定有面板并設(shè)有絕緣介質(zhì)4，在面板上部依次裝有相互連接的高壓電源主逆變電路2、倍壓器6、高壓線8；下部依次裝有隔離變壓器3、離子源供電電路5及儲(chǔ)存器供電電路7，其隅離變壓器3與離子源供電電路5及離子源接線嘴9相接，儲(chǔ)存器供電電路7與隔離變壓器3及儲(chǔ)存器接線嘴10連接，具有穿孔的絕緣支架12上設(shè)有自稱(chēng)靶陶瓷中子管11并固定在密封金屬外殼1上，稀土磁鋼13吸附連接中子管11靶底與密封金屬外殼1間，其中A、B、C三點(diǎn)為輸入端，D為地線，A點(diǎn)與高壓電源主逆變電路2相接，B、C兩點(diǎn)分別與隔離變壓器3的兩個(gè)輸入端相接。其工作原理是由A點(diǎn)輸入的100V可調(diào)直流作為高壓主逆變電路的供電電源，經(jīng)變頻升壓達(dá)到4.5KHZ，10KV，再由倍壓器倍壓整流輸出120K的直流正高壓，經(jīng)120KV高壓線接于中子管的離子源負(fù)極。由于離子源及儲(chǔ)存器在結(jié)構(gòu)上同處于高壓端，故要求這兩路供電電路必須懸浮于120KV的高壓上。B、C兩點(diǎn)分別輸入12V和50V的交流電壓經(jīng)隔離變壓器后送給離子源和儲(chǔ)存器兩路電源，分別得到1.5A和2KV的直流電接到儲(chǔ)存器接線嘴和離子源接線嘴上。
參照?qǐng)D2，由恒流電感L、逆變可控硅RCA、C1和變壓器B組成逆變電路，其連接關(guān)系是電感L與逆變可控硅RCA的陽(yáng)級(jí)、電阻R1、逆變電容C1相連，C1的另一端與變壓器B的初級(jí)線圈N1相連，而N1的另一端與電容C2、RCA的柵級(jí)、保護(hù)電阻R3相連，RCA的門(mén)極與觸發(fā)脈沖的輸出端P相連，R1與C2串聯(lián)后與RCA的陽(yáng)極及柵極并聯(lián)。變壓器次級(jí)線圈N2的兩端分別與由高壓電容C5-C17、硅柱D2-D14組成的倍加器的兩個(gè)輸入端相連，其中N2的一端還與微安表頭G2相接并接地，倍加器的輸出端與測(cè)量電阻R6、負(fù)載電阻R7的一端相連，R7的另一端接地，R6的另一端與表頭G1連接。電路的工作過(guò)程是由脈沖振蕩器產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，經(jīng)限流電阻控制端，逆變電路電源由大功率可調(diào)開(kāi)關(guān)電源提供8-100V可調(diào)電壓，在觸發(fā)脈沖末到來(lái)時(shí)，RCA不導(dǎo)通，電源通過(guò)恒流電感L對(duì)C1充電，將電能儲(chǔ)存在C1中，當(dāng)觸發(fā)電平到來(lái)時(shí)，RCA被觸發(fā)導(dǎo)通，C1上電荷通過(guò)RCA的陽(yáng)陰極和B的初級(jí)放電，C1和N1組成欠阻尼串聯(lián)電路，在RCA導(dǎo)通期間C1和N1串聯(lián)振蕩電路使C1反充電荷又經(jīng)RCA內(nèi)部反并二管放電，放電電流使RCA兩端呈負(fù)壓而關(guān)斷，完成一個(gè)周期的正弦振蕩，逆變電路正常工作時(shí)觸發(fā)脈沖。
參照?qǐng)D3，濾波電容C1、C2與電源濾波器L1并聯(lián)，在輸入端串聯(lián)保險(xiǎn)絲F1，并與開(kāi)關(guān)K連接，L1的輸出端與限流電阻R1串聯(lián)并與整流橋Q1相連，Q1的一端接地，輸出端與濾波電容C3、C4與負(fù)載電阻R2相連，C3、C4、R2并聯(lián)后接地，電阻R3、電容C5并聯(lián)后與高反壓二極管D1的正極接變壓器B2的初級(jí)線圈的一端及功率開(kāi)關(guān)管T3的D極，R3、C5并聯(lián)后的另一端與變壓器初級(jí)線圈一端及Q1的輸出端相連，變壓器B2的次級(jí)線圈的一端接地；另一端接并聯(lián)的整流二極管D2及電容C6、D2，并聯(lián)的另一端接濾波電容C7、C8及電感L2，電感L2的另一端接有負(fù)載電阻R4并接于輸出端，C7、C8、R4的另一端接地。變壓器B1的初級(jí)線圈接開(kāi)關(guān)K；次級(jí)線圈接整流橋Q2的輸入端，Q2的輸出端，一端接地；另一端接并聯(lián)的濾波電容C9、C10、C11并與慢起動(dòng)電路電阻R5、三極管T1、T2的集電極相連，T1的發(fā)射極與T2的基極相連，T2的發(fā)射極接穩(wěn)壓塊7809的輸入端，7809的輸出端接濾波電容C12及振蕩電路，振蕩電路中的電阻R6與NE555的4、8腳相連，NE555的7腳接電阻R6的另一端、電阻R7的一端及二極管D3的正極，D3的負(fù)極與電位器W相連，W的另一端接二極管D4的正極，D4的負(fù)極接電阻R7的另一端，電位器W的可調(diào)端接NE555的2、6腳和C13的一端，NE555的5腳接電容C14的一端，3腳與電阻R8相連，R8的另一端接電阻R9的一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體管T3的G極相連，T3的D極接串聯(lián)的二極管D5、D6的負(fù)極，C9、C10、C11、7809地端、C12、C13、NE555的地端、C14、R9、T3的S極、D6的正極接地。電路工作原理K閉合，交流電壓一路經(jīng)保險(xiǎn)絲F1并經(jīng)過(guò)由L1、C1和C2組成的電源濾波器和限流電阻R1到整流橋Q1，電源濾波器的作用是濾除電網(wǎng)中雜散信號(hào)的干擾，同時(shí)電源濾波器和限流電阻R1組成了開(kāi)機(jī)峰值沖擊電流限制電路，由Q1整流后的脈沖電壓經(jīng)C3、C4濾波后得310V的直流電壓送給開(kāi)關(guān)電路。交流電源的另一路經(jīng)變壓器B1降壓后到12V，由Q2、C9、C10整流濾波后得到的14V的直流電壓，此電壓首先加到由T1、T2、R5和C11組成的慢啟動(dòng)電路，14V電壓經(jīng)R5給C11充電，由于充電時(shí)間常數(shù)較大，C11上電壓逐漸升高，T2發(fā)射極輸出電壓也逐漸升高，7809輸出端電壓也從低逐漸升高，使振蕩電路的振蕩頻率和脈沖幅度也逐淅升到正常值，此過(guò)程由R5、C11時(shí)間數(shù)決定，在本電路中為10秒鐘，從而達(dá)到慢啟動(dòng)目的。
權(quán)利要求
1.一種長(zhǎng)壽命密封中子源，包括設(shè)有絕緣介質(zhì)(4)的密封金屬外殼(1)，其特征在于在密封金屬外殼(1)內(nèi)固定有面板并設(shè)有絕緣介質(zhì)(4)，在面板上部依次裝有相互連接的高壓電源主逆變電路(2)、倍壓器(6)、高壓線(8)；下部依次裝有隔離變壓器(3)、離子源供電電路(5)及儲(chǔ)存器供電電路(7)，其隔離變壓器(3)與離子源供電電路(5)及離子源接線嘴(9)相接，儲(chǔ)存器供電電路(7)與隔離變壓器(3)及儲(chǔ)存器接線嘴(10)連接，具有穿孔的絕緣支架(12)上設(shè)有自稱(chēng)靶陶瓷中子管(11)并固定在密封金屬外殼(1)上，稀土磁鋼(13)吸附連接中子管(11)靶底與密封金屬外殼(1)間，其中A、B、C三點(diǎn)為輸入端，D為地線，A點(diǎn)與高壓電源主逆變電路(2)相接，B、C兩點(diǎn)分別與隔離變壓器(3)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的長(zhǎng)壽命密封中子源，其特征在于由恒流電感L、逆變可控硅RCA、C1和變壓器B組成逆變電路，其連接關(guān)系是電感L與逆變可控硅RCA的陽(yáng)級(jí)、電阻R1、逆變電容C1相連，C1的另一端與變壓器B的初級(jí)線圈N1相連，而N1的另一端與電容C2、RCA的柵級(jí)、保護(hù)電阻R3相連，RCA的門(mén)極與觸發(fā)脈沖的輸出端P相連，R1與C2串聯(lián)后與RCA的陽(yáng)極及柵極并聯(lián)，變壓器次級(jí)線圈N2的兩端分別與由高壓電容C5-C17、硅柱D2-D14組成的倍加器的兩個(gè)輸入端相連，其中N2的一端還與微安表頭G2相接并接地，倍加器的輸出端與測(cè)量電阻R6、負(fù)載電阻R7的一端相連，R7的另一端接地，R6的另一端與表頭G1連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的長(zhǎng)壽命密封中子源，其特征在于所述的高壓直流電源，其電路連接關(guān)系是濾波電容C1、C2與電源濾波器L1并聯(lián)，在輸入端串聯(lián)保險(xiǎn)絲F1，并與開(kāi)關(guān)K連接，L1的輸出端與限流電阻R1串聯(lián)并與整流橋Q1相連，Q1的一端接地，輸出端與濾波電容C3、C4與負(fù)載電阻R2相連，C3、C4、R2并聯(lián)后接地，電阻R3、電容C5并聯(lián)后與高反壓二極管D1的正極接變壓器B2的初級(jí)線圈的一端及功率開(kāi)關(guān)管T3的D極，R3、C5并聯(lián)后的另一端與變壓器初級(jí)線圈一端及Q1的輸出端相連，變壓器B2的次級(jí)線圈的一端接地；另一端接并聯(lián)的整流二極管D2及電容C6、D2，并聯(lián)的另一端接濾波電容C7、C8及電感L2，電感L2的另一端接有負(fù)載電阻R4并接于輸出端，C7、C8、R4的另一端接地。變壓器B1的初級(jí)線圈接開(kāi)關(guān)K；次級(jí)線圈接整流橋Q2的輸入端，Q2的輸出端，一端接地；另一端接并聯(lián)的濾波電容C9、C10、C11并與慢起動(dòng)電路電阻R5、三極管T1、T2的集電極相連，T1的發(fā)射極與T2的基極相連，T2的發(fā)射極接穩(wěn)壓塊7809的輸入端，7809的輸出端接濾波電容C12及振蕩電路，振蕩電路中的電阻R6與NE555的4、8腳相連，NE555的7腳接電阻R6的另一端、電阻R7的一端及二極管D3的正極，D3的負(fù)極與電位器W相連，W的另一端接二極管D4的正極，D4的負(fù)極接電阻R7的另一端，電位器W的可調(diào)端接NE555的2、6腳和C13的一端，NE555的5腳接電容C14的一端，3腳與電阻R8相連，R8的另一端接電阻R9的一端與場(chǎng)效應(yīng)晶體管T3的G極相連，T3的D極接串聯(lián)的二極管D5、D6的負(fù)極，C9、C10、C11、7809地端、C12、C13、NE555的地端、C14、R9、T3的S極、D6的正極接地。
專(zhuān)利摘要
一種用于探礦、石油測(cè)井、輻射養(yǎng)殖、醫(yī)藥等領(lǐng)域的長(zhǎng)壽命密封中子源,包括中子管、高壓電源及控制電路。外殼內(nèi)固定有面板并設(shè)有絕緣介質(zhì),在面板上部依次裝有相互連接的高壓電源主逆變電路、倍壓器、高壓線;下部依次裝有隔離變壓器、離子源供電電路及儲(chǔ)存器供電電路,其隔離變壓器與離子源供電電路及離子源接線嘴相接,儲(chǔ)存器供電電路與隔離變壓器及儲(chǔ)存器接線嘴連接,絕緣支架上設(shè)有中子管并固定在外殼上,稀土磁鋼吸附連接中子管靶底與金屬外殼間。
文檔編號(hào)G21G4/02GKCN2442365SQ00210038
公開(kāi)日2001年8月8日 申請(qǐng)日期2000年8月24日
發(fā)明者鄧玉福, 朱明光, 丁言鎂, 李履平 申請(qǐng)人:鄧玉福導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan