一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，包括中子源和毛细管中子聚束系统；中子源，用于发出中子束；毛细管中子聚束系统，用于会聚所述中子束；所述毛细管中子聚束系统由多根硅酸盐单毛细管构成，其横截面的轮廓为六角形；多根单毛细管的排列方式是：多根毛细管以中间单毛细管为中心轴，沿垂直于中心轴方向上对称排列，中心轴上的单毛细管曲率为零，越靠近中心轴的单毛细管的曲率越小；沿垂直于中心轴的方向上，每根单毛细管的截面为圆形或正方形，并且在同一个垂直于中心轴平面上，多根单毛细管的截面相同。该系统小巧灵便，便具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中子聚束系统，具体涉及一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统。
技术介绍
中子束技术在辐射育种、医学治疗、材料元素组成分析、安检和环境监测等领域具有广泛的应用，所以设计高效中子束设备具有重要的意义。在设计高效中子束设备时，高功率密度中子束是不可缺少的因素。在获得高功率密度中子束的方法中，设计高功率中子源是最常用的方法，但设计和建立高功率中子源的费用很高，这也是为什么高功率中子源只有发达国家才拥有的原因之一，另外，高功率中子源体积庞大，不便于推广。因此如何将低功率中子源发出的中子束进行聚焦，得到高功率密度增益的中子束具有重要的应用前景。因为中子不带电，所以现有的电磁聚焦技术不适用于中子束聚焦。在长期进行玻璃毛细管会聚X射线的工作(专利技术人：孙天希,等.专利技术名称：基于X光照射的医用治疗仪，专利号：ZL201010180946.2)的基础上，经过研究，利用硅酸盐玻璃毛细管会聚低功率中子源发出的中子得到高功率密度中子束，该种玻璃毛细管中子聚束系统具有广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，利用该聚束系统可以从低功率中子源获得高功率密度中子束，该组合系统小巧灵便，便具有很好的实用性。本专利技术的目的通过如下措施实现：一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，包括中子源和毛细管中子聚束系统；其中中子源，用于发出中子束；毛细管中子聚束系统，用于会聚所述中子束；所述毛细管中子聚束系统由多根硅酸盐单毛细管构成，其横截面的轮廓为六角形；多根单毛细管的排列方式是：多根毛细管以中间单毛细管为中心轴，沿垂直于中心轴方向上对称排列，中心轴上的单毛细管曲率为零，越靠近中心轴的单毛细管的曲率越小；沿垂直于中心轴的方向上，每根单毛细管的截面为圆形或正方形，并且在同一个垂直于中心轴平面上，多根单毛细管的截面相同。进一步地，本专利技术当单根毛细管的截面为圆形时，其内径范围为20-60微米。本专利技术所述中子源为是放射性中子源或者其它便携式中子源。有益效果本专利技术可以利用毛细管聚束系统会聚低功率中子源发出的中子束得到高功率密度增益的中子束，达到和高功率中子源相同的效果。本专利技术和高功率中子源系统相比，毛细管中子聚束系统和低功率中子源的组合系统具有便于携带和推广的特点。附图说明图1为毛细管聚束中子系统的结构示意图；图2为本专利技术毛细管中子聚束系统的示意图；图3为图2中毛细管中子聚束系统沿垂直于管中心线的剖面图；图4是毛细管中子聚束系统会聚中子的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。在开发和应用研究玻璃毛细管会聚X射线的基础上发现，可以利用硅酸盐玻璃毛细管会聚中子，所以本专利技术将利用硅酸盐玻璃毛细管会聚中子，得到具有高功率密度的会聚中子束，从而获得聚焦中子束系统。本专利技术毛细管聚束中子系统是一种环保型系统，其造价低廉，便于推广。如图1所示，本专利技术一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，该系统包括中子源1和毛细管中子聚束系统3；其中，中子源1发出的发散中子束2被毛细管中子聚束系统3收集会聚成聚束中子束4，聚束中子束4用于辐射育种、医学治疗、材料元素组成分析、安检和环境监测等领域。如图2所示，图2给出系统中所用的毛细管中子聚束系统3的主体结构。该种毛细管中子聚束系统通过单管拉丝机拉制而成，毛细管中子聚束系统3的中心轴线5，Din是毛细管中子聚束系统3的入口直径，其范围为1-20厘米，Dout是毛细管中子聚束系统3的出口直径，其范围为0.5-10厘米，L是毛细管中子聚束系统3的长度，其范围为1-50厘米。如图3所示，图3是毛细管中子聚束系统3沿垂直于其中心轴线5的横截面图，所述毛细管中子聚束系统由多根硅酸盐单毛细管构成，单毛细管的内径范围为20-60微米，横截面的轮廓是六角形，不同位置处的聚束系统的横截面的直径不同。中子从毛细管聚束系统的入口段进入到该聚束系统，通过毛细管壁的发射和散射作用，从聚束系统的出口段出来，在上述的传输过程中，玻璃管壁改变了中子的传播方向，从而实现了对中子的会聚。多根单毛细管的排列方式是：多根毛细管以中间单毛细管A为中心轴，沿垂直于中心轴方向上对称紧密排列，中心轴上的单毛细管曲率为零，越靠近中心轴的单毛细管的曲率越小，最外层的单毛细管的曲率最大；沿垂直于中心轴的方向上，每根单管的轮廓是圆形或者正方形等，并且在同一个垂直于中心轴平面(横截平面)上，多根单毛细管的截面相同，不同的横截平面上每根单管的横截面积相同。如图4所示，图4是毛细管中子聚束系统3会聚中子的示意图。F是毛细管中子聚束系统3的入口焦距，其范围为1-50厘米，D是毛细管中子聚束系统3的工作区域半径，其范围为0.005-400毫米。毛细管中子聚束系统的其它物理参量有：工作区域处中子束功率密度增益，其范围为102-104，工作区域中子束的横截面直径，其范围为0.5-60厘米。下面给出玻璃单毛细管的实例：毛细管中子聚束系统入口端和出口端的直径分别为5和3厘米，长度为30厘米，入口焦距为5厘米。毛细管中子聚束系统的工作半径为30厘米，工作区域范围中子束的横截面直径为10厘米，相应的功率密度增益为500。构成毛细管中子聚束系统每根单管的轮廓是圆形，并且在同一个垂直于中心轴平面(横截平面)上，多根单毛细管的截面相同，不同的横截平面上每根单管的横截面积相同，在最大横截面上单毛细管内径为30微米。该类中子聚束系统的优点是，它制作工艺简单，小巧灵便，造价低廉，便于携带和推广。本专利技术所述中子源为是放射性中子源，该种源不需要加速器等装置，所以该种中子源便于携带。综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，其特征在于，包括中子源和毛细管中子聚束系统；其中中子源，用于发出中子束；毛细管中子聚束系统，用于会聚所述中子束；所述毛细管中子聚束系统由多根硅酸盐单毛细管构成，其横截面的轮廓为六角形；多根单毛细管的排列方式是：多根毛细管以中间单毛细管为中心轴，沿垂直于中心轴方向上对称排列，中心轴上的单毛细管曲率为零，越靠近中心轴的单毛细管的曲率越小；沿垂直于中心轴的方向上，每根单毛细管的截面为圆形或正方形，并且在同一个垂直于中心轴平面上，多根单毛细管的截面相同。

【技术特征摘要】
1.一种基于硅酸盐玻璃毛细管的中子聚束系统，其特征在于，包括中子源
和毛细管中子聚束系统；其中
中子源，用于发出中子束；
毛细管中子聚束系统，用于会聚所述中子束；
所述毛细管中子聚束系统由多根硅酸盐单毛细管构成，其横截面的轮廓为
六角形；多根单毛细管的排列方式是：多根毛细管以中间单毛细管为中心轴，
沿垂直于中心轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天希，孙学鹏，刘志国，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11