中子半影成像的編碼孔徑的制備方法技術

本發明專利技術公開一種中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，首先通過激光拉管儀拉制石英玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的石英玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態重金屬，待重金屬冷卻成為固態后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的石英玻璃管溶解，將金屬塊沿中部切割，即得到兩個包含雙圓錐型厚孔徑的半影孔。本發明專利技術制備得到直徑變化可控的雙圓錐型厚孔徑，適用于不同的中子半影成相技術的半影孔設計。本發明專利技術制備過程簡單，采用玻璃管拉制技術和金屬模腔成型技術結合的方法制備此編碼孔徑，成本低且便于普及。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是ー種中子半影成像
的編碼孔徑制備方法，具體是ー種雙圓錐型厚孔徑的制備方法。
技術介紹
聚變能作為ー種原料儲量豐富的清潔能源，日益引起人們的重視。隨著激光技術的發展，慣性約束受控熱核聚變(ICF)已成為實現熱核聚變反應的ー個重要的手段。在ICF實驗中，通過中子成像技術，能夠獲得內爆中子產生區域圖像，從而獲得燃料內爆壓縮尺寸、形狀、均勻性、DT燃料粒子溫度隨半徑的分布等信息，了解靶丸壓縮與產額之間的關系，獲得各種黑腔、靶丸設計的性能參數，達到優化靶丸及黑腔設計等目的。在幾種中子成像技術中，半影成像由于其孔徑加工簡單、造價低、中子收集率高、對中子產額要求低等原因，較適合ICF驅動器。為了對熱核中子有足夠大的散射界面，半影孔的材料一般是鎢、金、鉛等重金屬，由于中子的穿透性非常強，半影孔的孔徑必須制作的足夠厚。檢測中，源的信息主要包含在半影區中，因此必須選擇合適的半影孔形狀以形成盡量大的半影區，一般選用錐孔結構，獲得的半影像半影區面積大，半影孔點擴散函數(PSF，point spread function)空間不變性較好。如何在一個幾十毫米厚的基片上加工出ー個幾十到幾百微米左右孔徑的雙圓錐型孔徑是個很大的難題。經對現有技術文獻的檢索發現，L. Disdier, A. Rouyer等在Nuclear Instrumentsand Methods in Physics Research A 489 (2002) 496-502 撰文“High-resolution neutronimaging of laser imploded DT targets”(“激光內瀑的氣氣祀丸的高分辨率中子成像”)。該文獻中提及的雙圓錐型厚孔徑的制備方法是電火花加工電火花加工是ー種直接利用電能進行加工的方法。它通過加工過程中工具和エ件之間不斷產生脈沖火花放電產生的局部高溫把金屬除蝕下來。使用這種方法只能加工出孔徑大于0. 6mm的小孔，且加工的孔精度及表面質量較差，另外，電火花加工用的電極制備不易、加工效率較低，無法廣泛應用。
技術實現思路
針對現有技術中的不足，本專利技術的目的是提供ー種中子半影成像技術編碼孔徑的制備方法，制備得到直徑變化可控的雙圓錐型厚孔徑。本專利技術制備過程簡單，采用玻璃管拉制技術和金屬模腔成型技術結合的方法制備此編碼孔徑，成本低且便于普及。本專利技術是通過以下技術方案實現的，本專利技術首先通過激光拉管儀拉制玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態重金屬，待重金屬冷卻成為固態后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的玻璃管溶解即得到具有雙圓錐型厚孔徑的半影孔。本專利技術所述方法包括以下步驟第一歩、拉制微玻璃管。打開激光拉管儀，放入玻璃管，進行功率測試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率。換入新的玻璃管，進入拉管工作程序，設定工作參數進行拉制，程序運行結束后取下拉制成型的玻璃管；所述拉制成型的玻璃管的形狀為從中間切斷后可得到兩個相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管；所述玻璃管為石英玻璃管。所述玻璃管可以選用實心玻璃管，也可以選用空心玻璃管。所述工作參數中的功率小于臨界功率。第二步、用丙酮、酒精和去離子水對玻璃管進行清洗，通過模具中央的小孔，將之對稱固定在模具中央。所述模具上下兩面中央均有和玻璃管直徑相同的小孔。第三步、向模具中澆鑄重金屬熔液，待熔液冷卻凝結后取出成型模塊。所述的重金屬熔液是熔點低于石英玻璃的軟化點的重金屬，可以采用AiuPb等。第四步、將裸露在金屬模塊外部的玻璃管切割去除，用氫氟酸溶液將金屬塊內部的玻璃管去除，即可得到帶有孔徑的金屬模塊。所述玻璃管是空心石英玻璃管，則在玻璃管中通入氫氟酸去除。所述玻璃管是實心石英玻璃管，則在恒溫水槽中，將金屬塊放入氫氟酸刻蝕液中去除。所述孔徑的形狀和玻璃管留在金屬模塊內部部分的形狀相同。第五步、將金屬塊從中部切斷，獲得兩個相同的帶有雙圓錐型孔徑的金屬塊，即可作為半影成像的半影孔。所述雙圓錐型孔徑是兩個相聯接的圓錐形。與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果本專利技術以拉制變形后的石英玻璃為孔芯利用模具進行澆鑄成型，再將石英玻璃腐蝕去除，制成帶有雙圓錐型孔徑的半影孔，與現有技術相比，其優點在干拉制后石英玻璃管的形狀符合中子半影成相技術對半影孔的形狀要求；玻璃管的形狀可以通過改變拉制程序的參數進行改變，直徑范圍可在幾微米至幾百微米之間變化，進而有效控制孔徑的形狀；石英玻璃具有較高軟化點，該技術對很多重金屬都適用；玻璃管硬度較大，形成的孔徑對中性良好；加工的孔精度及表面質量好，表面粗糙度小。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖I為拉制成型后的玻璃管圖；圖2為澆鑄使用的模具圖；其中1和所用玻璃管直徑相同的小孔、2澆鑄管道圖3為脫模后的金屬塊其中3金屬塊剖面、4中通孔徑圖4為成型后的半影孔其中3金屬塊剖面、5雙圓錐孔徑具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一歩理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。實施例I本實施例包括以下步驟第一歩、拉制微玻璃管。打開激光拉管儀，放入玻璃管，進行功率測試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率。換入新的玻璃管，進入拉管工作程序，設定工作參數進行拉制，程序運行結束后取下拉制成型的玻璃管。所述玻璃管為直徑1_的空心石英玻璃管。所述RAMP TEST 結果為 692。所述拉制成型的玻璃管形狀如圖I所示，從中間切斷后可得到兩個相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管。所述工作參數如下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征在于，首先通過激光拉管儀拉制玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態重金屬，待重金屬冷卻成為固態后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的玻璃管溶解即得到具有雙圓錐型厚孔徑的半影孔。

【技術特征摘要】
1.一種中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征在于，首先通過激光拉管儀拉制玻璃管，獲得符合半影孔孔徑形狀要求的玻璃管，將玻璃管固定在模具中，向模具中加入熔化的液態重金屬，待重金屬冷卻成為固態后，用氫氟酸溶液將金屬塊中的玻璃管溶解即得到具有雙圓錐型厚孔徑的半影孔。2.根據權利要求I所述的中子半影成像的編碼孔徑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、拉制微玻璃管打開激光拉管儀，放入玻璃管，進行功率測試，獲得拉斷玻璃管的臨界功率；換入新的玻璃管，進入拉管工作程序，設定工作參數進行拉制，程序運行結束后取下拉制成型的玻璃管；所述拉制成型的玻璃管的形狀為從中間切斷后能得到兩個相同的前端為雙圓錐形狀的玻璃管； 第二步、用丙酮、酒精和去離子水對玻璃管進行清洗，通過模具中央的小孔，將之對稱固定在|吳具中央； 第三步、向模具中澆鑄重金屬熔液，待熔液冷卻凝結后取出成型模塊； 第四步、將裸露在金屬模塊外部的玻璃管切割去除，用氫氟酸溶液去除金屬塊內部的玻璃管； 第五步、將金屬塊從中部切斷，獲得兩個相同的帶有雙圓錐型孔徑的金屬塊，即可作為半影成像的半影孔。3.根據權利要求I或2所述的中子半影成像的編碼孔徑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉景全，吳婷婷，張川，江水東，楊斌，楊春生，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：