一种多元素同位素电磁分离器及离子源位置确定方法技术

本申请实施例提供一种多元素同位素电磁分离器及离子源位置确定方法，涉及同位素分离技术领域，用于解决同位素分离器只能对一种元素的多种同位素进行分离的问题。本申请实施例提供的多元素同位素电磁分离器，包括真空室、离子源、驱动场以及接收器。其中，离子源用于向真空室内发射离子，离子源的数量为多个，多个离子源中，至少有两个离子源发射的离子元素不同；驱动场用于驱动离子加速运动和在真空室内偏转；接收器的数量为多个，且接收器的数量与离子源的数量一致，每个接收器均设置在其对应的离子源发射的离子加速运动和偏转后的路径上，用于接收对应的离子源发射的离子的多种同位素。本申请实施例提供的多元素同位素电磁分离器用于分离同位素。离器用于分离同位素。离器用于分离同位素。

【技术实现步骤摘要】
一种多元素同位素电磁分离器及离子源位置确定方法


[0001]本申请涉及同位素分离
，尤其涉及一种多元素同位素电磁分离器及离子源位置确定方法。

技术介绍

[0002]稳定同位素是不发生或极不易发生放射性衰变的同位素，稳定同位素如
171
Yb、
176
Yb、
87
Sr、
88
Sr、
39
K、
85
Rb和
87
Rb等已在军工、量子技术、核电工程、基础科学和核医学等众多
得到了广泛的应用。高丰度的稳定同位素的获取需要同位素分离技术进行支撑，同位素分离技术用于将混合在一起的一种元素的多种同位素进行分离，以获得高丰度的同位素。常用的同位素分离方法主要有气体扩散法、离心法和电磁分离法等，但是，相关技术中，运用上述方法的同位素分离器一次只能对一种元素的多种同位素进行分离，无法同时分离多种元素的同位素，工作效率相对较低。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请实施例提供一种多元素同位素电磁分离器及离子源位置确定方法，用于解决同位素分离器只能对一种元素的多种同位素进行分离的问题。
[0004]为达到上述目的，本申请实施例第一方面提供一种多元素同位素电磁分离器，包括真空室、离子源、驱动场以及接收器。其中，离子源用于向真空室内发射离子，离子源的数量为多个，多个离子源中，至少有两个离子源发射的离子元素不同；驱动场用于驱动离子加速运动和在真空室内偏转；接收器的数量为多个，且接收器的数量与离子源的数量一致，每个接收器均设置在其对应的离子源发射的离子加速运动和偏转后的路径上，用于接收对应的离子源发射的离子的多种同位素。
[0005]进一步地，每个离子源发射的离子元素均不相同。
[0006]进一步地，真空室沿第一方向延伸，离子源与其对应的接收器的连线与第一方向相同。
[0007]进一步地，一个离子源和对应接收其反射的离子的一个接收器组成一个发射接收组，真空室的宽度方向为第二方向，多个发射接收组中，至少有两组分别位于真空室沿第二方向的两端。
[0008]进一步地，位于真空室沿第二方向的两端的两组发射接收组中，其中一组发射接收组中的离子源，与另一组发射接收组中的接收器沿第二方向相对设置。
[0009]进一步地，离子源发射的离子在偏转前与第二方向平行。
[0010]进一步地，多个发射接收组中，至少有两组发射接收组的离子源沿第一方向间隔设置。
[0011]进一步地，离子源与真空室通过第一法兰结构密封连接，第一法兰结构包括第一法兰与第一子法兰。其中，第一法兰与真空室密封连接；第一子法兰与第一法兰密封连接，离子源通过第一子法兰与第一法兰密封连接。
[0012]进一步地，接收器与真空室通过第二法兰结构密封连接，第二法兰结构包括第二法兰与第二子法兰。其中，第二法兰与真空室密封连接；第二子法兰与第二法兰密封连接，接收器通过第二子法兰与第二法兰密封连接。
[0013]进一步地，驱动场包括电场和磁场，电场用于对离子加速，磁场用于使加速后的离子偏转。
[0014]进一步地，真空室上开设有观察窗，观察窗用于观察接收器处接收到的离子形成的像。
[0015]本申请实施例第二方面提供一种离子源位置确定方法，用于确定本申请实施例第一方面提供多元素同位素电磁分离器中的离子源在真空室上的位置，包括以下步骤：统计需要分离的元素的同位素种类；确定同位素的电荷量和质量数的比值；计算同位素的运动路径；根据计算的同位素的运动路径确定离子源在真空室上的位置。
[0016]进一步地，计算同位素的运动路径的步骤包括将同位素的电荷量和质量数的比值带入模拟软件中与磁场结合计算半径与色散。
[0017]本申请实施例提供的多元素同位素电磁分离器是基于相关技术中的同位素电磁分离器的改良。多元素同位素电磁分离器包括多个离子源，多个离子源发射的离子在同一个真空室内进行偏转运动。离子源发射的离子在真空室内的运动路径呈弧形，真空室需要将呈弧形的运动路径容纳其中，使得真空室的体积相对较大。然而呈弧形的运动路径实际占用的空间类似于一条弧线，体积相对较小，真空室内存在着大量的不会有离子经过的空间，真空室的利用率相对较低。设置多个离子源，多个离子源发射的离子在同一个真空室内进行偏转运动，能够提升真空室的利用率，进而有效的提高同位素分离效率。而且，由于离子运动的路径呈弧形，实际占用的空间较小，这使得多个离子源发射的离子在真空室内偏转运动的过程中发生碰撞的概率较小，进而使得多个离子源发射的离子在同一个真空室内进行偏转运动成为可能。此外，运用驱动场分离同位素的方法具有良好的通用性，能够分离元素周期表上的绝大多数元素，且绝大多数元素的运动离子面对驱动场的作用均较为敏感，运用一个驱动场同时分离对多种元素的同位素进行分离是一种较为可行的方案，能够有效的提升同位素分离的效率。
附图说明
[0018]图1为本申请一实施例中的多元素同位素电磁分离器的结构示意图；
[0019]图2为本申请一实施例中的离子源安装在真空室上的结构示意图；
[0020]图3为图2中A处的局部放大图；
[0021]图4为本申请一实施例中的离子源位置确定方法的流程示意图；
[0022]图5为本申请另一实施例中的离子源位置确定方法的流程示意图。
[0023]附图标记：
[0024]1‑
真空室；2
‑
离子源；3
‑
接收器；4
‑
法兰结构；41
‑
第一法兰；42
‑
第二法兰；43
‑
第一紧固件；44
‑
第二紧固件；5
‑
离子束；a
‑
第一方向；b
‑
第二方向。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可
以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
[0026]在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
[0028]在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元素同位素电磁分离器，其特征在于，包括：真空室；离子源，用于向所述真空室内发射离子，所述离子源的数量为多个，多个所述离子源中，至少有两个所述离子源发射的离子元素不同；驱动场，用于驱动离子加速运动和在所述真空室内偏转；接收器，数量为多个，且所述接收器的数量与所述离子源的数量一致，每个所述接收器均设置在其对应的所述离子源发射的离子加速运动和偏转后的路径上，用于接收对应的所述离子源发射的离子的多种同位素。2.根据权利要求1所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，每个所述离子源发射的离子元素均不相同。3.根据权利要求1所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，所述真空室沿第一方向延伸，所述离子源与其对应的所述接收器的连线与所述第一方向相同。4.根据权利要求3所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，一个所述离子源和对应接收其反射的离子的一个接收器组成一个发射接收组，所述真空室的宽度方向为第二方向，多个所述发射接收组中，至少有两组分别位于所述真空室沿所述第二方向的两端。5.根据权利要求4所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，位于所述真空室沿所述第二方向的两端的两组所述发射接收组中，其中一组所述发射接收组中的所述离子源，与另一组所述发射接收组中的所述接收器沿所述第二方向相对设置。6.根据权利要求4所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，所述离子源发射的离子在偏转前与所述第二方向平行。7.根据权利要求1所述的多元素同位素电磁分离器，其特征在于，多个所述发射接收组中，至少有两组所述发射接收组的所述离子源沿所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：任秀艳，徐昆，毋丹，杜雪媛，侯继宇，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：