一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，包括中子源和毛細管中子聚束系統；中子源，用于發出中子束；毛細管中子聚束系統，用于會聚所述中子束；所述毛細管中子聚束系統由多根硅酸鹽單毛細管構成，其橫截面的輪廓為六角形；多根單毛細管的排列方式是：多根毛細管以中間單毛細管為中心軸，沿垂直于中心軸方向上對稱排列，中心軸上的單毛細管曲率為零，越靠近中心軸的單毛細管的曲率越小；沿垂直于中心軸的方向上，每根單毛細管的截面為圓形或正方形，并且在同一個垂直于中心軸平面上，多根單毛細管的截面相同。該系統小巧靈便，便具有很好的實用性。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種中子聚束系統，具體涉及一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統。
技術介紹
中子束技術在輻射育種、醫學治療、材料元素組成分析、安檢和環境監測等領域具有廣泛的應用，所以設計高效中子束設備具有重要的意義。在設計高效中子束設備時，高功率密度中子束是不可缺少的因素。在獲得高功率密度中子束的方法中，設計高功率中子源是最常用的方法，但設計和建立高功率中子源的費用很高，這也是為什么高功率中子源只有發達國家才擁有的原因之一，另外，高功率中子源體積龐大，不便于推廣。因此如何將低功率中子源發出的中子束進行聚焦，得到高功率密度增益的中子束具有重要的應用前景。因為中子不帶電，所以現有的電磁聚焦技術不適用于中子束聚焦。在長期進行玻璃毛細管會聚X射線的工作(技術人：孫天希,等.技術名稱：基于X光照射的醫用治療儀，專利號：ZL201010180946.2)的基礎上，經過研究，利用硅酸鹽玻璃毛細管會聚低功率中子源發出的中子得到高功率密度中子束，該種玻璃毛細管中子聚束系統具有廣泛應用。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，利用該聚束系統可以從低功率中子源獲得高功率密度中子束，該組合系統小巧靈便，便具有很好的實用性。本技術的目的通過如下措施實現：一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，包括中子源和毛細管中子聚束系統；其中中子源，用于發出中子束；毛細管中子聚束系統，用于會聚所述中子束；所述毛細管中子聚束系統由多根硅酸鹽單毛細管構成，其橫截面的輪廓為六角形；多根單毛細管的排列方式是：多根毛細管以中間單毛細管為中心軸，沿垂直于中心軸方向上對稱排列，中心軸上的單毛細管曲率為零，越靠近中心軸的單毛細管的曲率越小；沿垂直于中心軸的方向上，每根單毛細管的截面為圓形或正方形，并且在同一個垂直于中心軸平面上，多根單毛細管的截面相同。進一步地，本技術當單根毛細管的截面為圓形時，其內徑范圍為20-60微米。本技術所述中子源為是放射性中子源或者其它便攜式中子源。有益效果本技術可以利用毛細管聚束系統會聚低功率中子源發出的中子束得到高功率密度增益的中子束，達到和高功率中子源相同的效果。本技術和高功率中子源系統相比，毛細管中子聚束系統和低功率中子源的組合系統具有便于攜帶和推廣的特點。附圖說明圖1為毛細管聚束中子系統的結構示意圖；圖2為本技術毛細管中子聚束系統的示意圖；圖3為圖2中毛細管中子聚束系統沿垂直于管中心線的剖面圖；圖4是毛細管中子聚束系統會聚中子的示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本技術進行詳細說明。在開發和應用研究玻璃毛細管會聚X射線的基礎上發現，可以利用硅酸鹽玻璃毛細管會聚中子，所以本技術將利用硅酸鹽玻璃毛細管會聚中子，得到具有高功率密度的會聚中子束，從而獲得聚焦中子束系統。本技術毛細管聚束中子系統是一種環保型系統，其造價低廉，便于推廣。如圖1所示，本技術一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，該系統包括中子源1和毛細管中子聚束系統3；其中，中子源1發出的發散中子束2被毛細管中子聚束系統3收集會聚成聚束中子束4，聚束中子束4用于輻射育種、醫學治療、材料元素組成分析、安檢和環境監測等領域。如圖2所示，圖2給出系統中所用的毛細管中子聚束系統3的主體結構。該種毛細管中子聚束系統通過單管拉絲機拉制而成，毛細管中子聚束系統3的中心軸線5，Din是毛細管中子聚束系統3的入口直徑，其范圍為1-20厘米，Dout是毛細管中子聚束系統3的出口直徑，其范圍為0.5-10厘米，L是毛細管中子聚束系統3的長度，其范圍為1-50厘米。如圖3所示，圖3是毛細管中子聚束系統3沿垂直于其中心軸線5的橫截面圖，所述毛細管中子聚束系統由多根硅酸鹽單毛細管構成，單毛細管的內徑范圍為20-60微米，橫截面的輪廓是六角形，不同位置處的聚束系統的橫截面的直徑不同。中子從毛細管聚束系統的入口段進入到該聚束系統，通過毛細管壁的發射和散射作用，從聚束系統的出口段出來，在上述的傳輸過程中，玻璃管壁改變了中子的傳播方向，從而實現了對中子的會聚。多根單毛細管的排列方式
是：多根毛細管以中間單毛細管A為中心軸，沿垂直于中心軸方向上對稱緊密排列，中心軸上的單毛細管曲率為零，越靠近中心軸的單毛細管的曲率越小，最外層的單毛細管的曲率最大；沿垂直于中心軸的方向上，每根單管的輪廓是圓形或者正方形等，并且在同一個垂直于中心軸平面(橫截平面)上，多根單毛細管的截面相同，不同的橫截平面上每根單管的橫截面積相同。如圖4所示，圖4是毛細管中子聚束系統3會聚中子的示意圖。F是毛細管中子聚束系統3的入口焦距，其范圍為1-50厘米，D是毛細管中子聚束系統3的工作區域半徑，其范圍為0.005-400毫米。毛細管中子聚束系統的其它物理參量有：工作區域處中子束功率密度增益，其范圍為102-104，工作區域中子束的橫截面直徑，其范圍為0.5-60厘米。下面給出玻璃單毛細管的實例：毛細管中子聚束系統入口端和出口端的直徑分別為5和3厘米，長度為30厘米，入口焦距為5厘米。毛細管中子聚束系統的工作半徑為30厘米，工作區域范圍中子束的橫截面直徑為10厘米，相應的功率密度增益為500。構成毛細管中子聚束系統每根單管的輪廓是圓形，并且在同一個垂直于中心軸平面(橫截平面)上，多根單毛細管的截面相同，不同的橫截平面上每根單管的橫截面積相同，在最大橫截面上單毛細管內徑為30微米。該類中子聚束系統的優點是，它制作工藝簡單，小巧靈便，造價低廉，便于攜帶和推廣。本技術所述中子源為是放射性中子源，該種源不需要加速器等裝置，所以該種中子源便于攜帶。綜上所述，以上僅為本技術的較佳實施例而已，并非用于限定本技術的保護范圍。凡在本技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，其特征在于，包括中子源和毛細管中子聚束系統；其中中子源，用于發出中子束；毛細管中子聚束系統，用于會聚所述中子束；所述毛細管中子聚束系統由多根硅酸鹽單毛細管構成，其橫截面的輪廓為六角形；多根單毛細管的排列方式是：多根毛細管以中間單毛細管為中心軸，沿垂直于中心軸方向上對稱排列，中心軸上的單毛細管曲率為零，越靠近中心軸的單毛細管的曲率越小；沿垂直于中心軸的方向上，每根單毛細管的截面為圓形或正方形，并且在同一個垂直于中心軸平面上，多根單毛細管的截面相同。

【技術特征摘要】
1.一種基于硅酸鹽玻璃毛細管的中子聚束系統，其特征在于，包括中子源和毛細管中子聚束系統；其中中子源，用于發出中子束；毛細管中子聚束系統，用于會聚所述中子束；所述毛細管中子聚束系統由多根硅酸鹽單毛細管構成，其橫截面的輪廓為六角形；多根單毛細管的排列方式是：多根毛細管以中間單毛細管為中心軸，沿垂直于中心軸方向上對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫天希，孫學鵬，劉志國，
申請(專利權)人：北京師范大學，
類型：新型
國別省市：北京;11