【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中子发生器，具体涉及一种脉冲中子发生器。
技术介绍
1、中子呈电中性，对低z材料(低原子序数材料)的高灵敏度，在中z和高z材料中的良好穿透性，以及对同位素种类的特殊敏感性，使其成为元素成分诊断的强大探针。中子发生器通过内部的离子源产生氘离子，经加速电场加速获得能量后打在氘靶或氚靶上，发生d(d,n)3he或t(d,n)4he核反应产生中子。其中，加速电场是影响中子产生效率的重要因素之一，主要由加速电极及加载在其上的高电压所决定，对于t(d,n)4he核反应，由于氘核能量在40kev以下时的中子产生效率非常低，氘核能量通常在100kev以上时才能较高效地产生中子，此时，中子发生器对应的高电压通常为100kv左右。
2、当中子发生器用于油田测井时，一方面，受油井直径限制，要求中子发生器通常设计为细长圆柱形，直径越小越好，另一方面，内部高电压又要求中子发生器的直径越大越好。小直径约束下100kv量级的高电压给中子发生器内部高电压绝缘耐压设计带来了巨大挑战。
3、现有技术中大多采用双圆筒静电场加速含氘正离子，中子发生器内部供电及其绝缘耐压性能需求在100kv左右，绝缘空间设计造成无法小型化，且径向的绝缘耐压限制了直径的减小。现有的射频直线加速器技术由于需要一定频率的射频腔体导致无法小型化。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中大多采用双圆筒静电场加速含氘正离子，中子发生器内部供电及其绝缘耐压性能需求在100kv左右，绝缘空间设计造
2、本专利技术目的在于提供一种脉冲中子发生器，本专利技术将静电场动态化为脉冲电场，并在双圆筒加速结构上增加了一个漂移管，通过脉冲电源的时序匹配，使漂移管的电位在d+离子自由漂移时间内完成极性切换，使d+离子在进出漂移管时均获得加速，以较低的峰值电压(25kv)产生较高能量(100kev)的d+离子，降低了径向耐压需求，有利于提高绝缘耐压可靠性或进一步减小直径，实现小型化，且达到更高的中子产生效率。
3、本专利技术通过下述技术方案实现：
4、一种脉冲中子发生器，该脉冲中子发生器包括：离子源、漂移管、靶、脉冲电源a、离子源驱动电源、脉冲电源b和脉冲电源c；
5、离子源、漂移管和靶依次同轴设置，离子源和漂移管之间设置有第一间隙，漂移管和靶之间设置有第二间隙；离子源与离子源驱动电源电连接，离子源驱动电源与脉冲电源a电连接，漂移管与脉冲电源b电连接，靶与脉冲电源c电连接；
6、通过脉冲电源a、脉冲电源b和脉冲电源c的时序匹配，使离子源产生的含氘正离子能在第一间隙和第二间隙进行两次加速。
7、进一步地，离子源为潘宁离子源、高频离子源中的一种。
8、进一步地，脉冲电源a为正极性脉冲电源，脉冲电源b为正负极性复合脉冲电源，脉冲电源c为负极性脉冲电源。
9、进一步地，通过脉冲电源a、脉冲电源b和脉冲电源c的时序匹配，包括：
10、当脉冲电源a输出正极性脉冲，且脉冲电源b输出负极性脉冲时，则漂移管上的电位低于离子源，含氘正离子穿过第一间隙进行第一次加速后进入漂移管；
11、含氘正离子在漂移管内漂移，脉冲电源b输出电压的极性在含氘正离子漂移时间内由负极性变化为正极性；
12、当脉冲电源b输出正极性脉冲，且脉冲电源c输出负极性脉冲时，则靶上的电位低于漂移管，含氘正离子从漂移管穿过第二间隙进行第二次加速后到达靶。
13、进一步地，在面向漂移管方向的靶表面设置有氚化钛、氚化锆、氚化铒、氚化钪中的一种或其组合。
14、进一步地，在面向漂移管方向的靶表面设置有氚化钛薄膜。
15、进一步地，氚化钛薄膜厚度为1微米。
16、进一步地，离子源驱动电源在脉冲电源a输出的电位上悬浮工作，在离子源驱动电源驱动下工作使离子源产生含氘正离子。
17、进一步地，含氘正离子包括氘单原子正离子、氘双原子正离子中的一种或其组合。
18、进一步地，该脉冲中子发生器能够实现以25kv的峰值电压产生100kev能量的含氘正离子，降低了径向耐压需求，有利于提高绝缘耐压可靠性或进一步减小直径。
19、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20、本专利技术一种脉冲中子发生器，包括离子源、漂移管和靶，离子源和漂移管之间设置有第一间隙，漂移管和靶之间设置有第二间隙，离子源和靶分别与脉冲电源a和脉冲电源c电连接，漂移管2与脉冲电源b电连接，脉冲电源a为正极性脉冲电源，脉冲电源c为负极性脉冲电源，脉冲电源b为正负极性复合脉冲电源，通过三个脉冲电源的时序匹配，使离子源产生的含氘正离子能在第一间隙1a和第二间隙2a进行两次加速。本专利技术以较低的峰值电压产生较高能量的含氘正离子，能够实现以25kv的峰值电压产生100kev能量的含氘正离子，降低了径向耐压需求，有利于提高绝缘耐压可靠性或进一步减小直径，实现小型化，且达到更高的中子产生效率。
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1.一种脉冲中子发生器，其特征在于，该脉冲中子发生器包括：离子源(1)、漂移管(2)、靶(3)、脉冲电源A(4)、离子源驱动电源(5)、脉冲电源B(6)和脉冲电源C(7)；
2.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述离子源(1)为潘宁离子源、高频离子源中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述脉冲电源A(4)为正极性脉冲电源，所述脉冲电源B(6)为正负极性复合脉冲电源，所述脉冲电源C(7)为负极性脉冲电源。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，通过脉冲电源A(4)、脉冲电源B(6)和脉冲电源C(7)的时序匹配，包括：
5.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，在面向漂移管(2)方向的所述靶(3)表面设置有氚化钛、氚化锆、氚化铒、氚化钪中的一种或其组合。
6.根据权利要求5所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，在面向漂移管(2)方向的所述靶(3)表面设置有氚化钛薄膜。
7.根据权利要求6所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述氚
8.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述离子源驱动电源(5)在脉冲电源A(4)输出的电位上悬浮工作，在离子源驱动电源(5)驱动下工作使离子源(1)产生含氘正离子。
9.根据权利要求8所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述含氘正离子包括氘单原子正离子、氘双原子正离子中的一种或其组合。
10.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，该脉冲中子发生器能够实现以25kV的峰值电压产生100keV能量的含氘正离子。
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲中子发生器，其特征在于，该脉冲中子发生器包括：离子源(1)、漂移管(2)、靶(3)、脉冲电源a(4)、离子源驱动电源(5)、脉冲电源b(6)和脉冲电源c(7)；
2.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述离子源(1)为潘宁离子源、高频离子源中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，所述脉冲电源a(4)为正极性脉冲电源，所述脉冲电源b(6)为正负极性复合脉冲电源，所述脉冲电源c(7)为负极性脉冲电源。
4.根据权利要求3所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，通过脉冲电源a(4)、脉冲电源b(6)和脉冲电源c(7)的时序匹配，包括：
5.根据权利要求1所述的一种脉冲中子发生器，其特征在于，在面向漂移管(2)方向的所述靶(3)表面设置有氚化钛、...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎明，甘娉娉，钟伟，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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