一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置的製作方法

2023-05-14 06:21:16

專利名稱：一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於同位素技術領域，具體涉及一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置。
背景技術：
隨著核物理基礎研究的深入開展和高穩定高能量加速器系統的發展，對濃縮同位素核靶的需求越來越高。由於濃縮同位素材料價格比天然材料貴得多，例如，48Ca的單價是376美元/mg，而天然Ca為O. 01美元/g，兩者差3760萬倍，所以，用最經濟的辦法來製備同 位素核靶非常重要。目前製備同位素核靶所需的同位素原料大多都要求為團聚狀，因為同位素原料為團聚狀能以更高的效率、更低的成本製備同位素核靶。然而很多貴重同位素材料從生產商或代理商那採購回來的很多都是粉末態的，所以需要對同位素原料進行處理，達到對同位素凝結的目的。

實用新型內容為了解決上述問題，本實用新型提出了一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，該裝置操作簡單、引入雜質少且對粉末同位素材料收集的效率高。一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，該裝置包括真空室(I)、冷凝器(3)、加熱器及收集器(9)。其中冷凝器(3)、加熱器與收集器(9)都位於真空室(I)內。所述的真空室(I)的形狀為鐘罩型，對真空室(I)抽真空使室內壓力小於10_4Pa，以避免粉末狀同位素材料蒸發時氧化且能有效避免雜質的引入。所述的冷凝器(3)呈「7」字型，為銅冷凝管，用來冷卻收集器(9)，在銅冷凝管末端有一銅板(4)，銅板(4)中心有螺孔。所述的加熱器由加熱電極a(5)、加熱電極b(6)及坩堝(7)組成，其中坩堝(7)的材質為鉭，鉭坩堝的頂部為鉭蓋(8)，鉭蓋(8)上開有一個圓形通道。所述的收集器(9)是一個針型收集器，其材質為紫銅，針型收集器上端與銅板(4)通過螺紋連接，下端通過坩蓋(8)上的通道進入坩堝(7)內部上方，關鍵在於，通過加熱器加熱將粉末狀同位素材料蒸發，同位素材料蒸發的蒸氣凝結在被冷凝器(3)冷卻的收集器(9)上。使用時，首先將同位素樣品放入鉭坩堝內，然後對真空室抽真空，使真空度小於10_4Pa。通過加熱器加熱使同位素材料蒸發。由於紫銅針收集器與銅冷凝管末端的銅板接觸使紫銅針冷卻，同位素材料蒸發的蒸汽凝結至溫度較低的紫銅針收集器上，實現對粉末狀同位素原料的凝結。採用本實用新型提供的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其有益效果為(I)收集效率高。收集效率高達到99%以上，能有效節約貴重同位素材料並降低成本；(2)引入雜質少、避免同位素材料氧化。由於凝結裝置位於真空室內，能最大限度的減少外來雜質，並能避免同位素材料在加熱及蒸發過程中氧化。
圖I凝結裝置示意圖I、真空室；2、真空室底板；3、冷凝器；4、銅板；5、加熱電極a ;6、加熱電極b ;7、坩
堝；8、鉭蓋；9、收集器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本裝置作進一步闡述。圖I為本實施例所提供的凝結裝置示意圖。該裝置包括真空室(I)、冷凝器(3)、 加熱器及收集器(9)。其中真空室(I)的形狀為鐘罩型，對真空室(I)抽真空使室內壓力小於10_4Pa，以避免粉末狀同位素材料蒸發時氧化且能有效避免雜質的引入；冷凝器(3)呈「7」字型，為銅冷凝管，用來冷卻收集器(9)，在銅冷凝管末端有一銅板(4)，銅板(4)中心有螺孔；加熱器由加熱電極a(5)、加熱電極b(6)及坩堝(7)組成，其中坩堝(7)的材質為鉭，鉭坩堝的頂部為鉭蓋(8)，鉭蓋(8)上開有一個圓形通道；收集器(9)是一個針型收集器，其材質為紫銅，針型收集器上端與銅板(4)通過螺紋連接，下端通過坩蓋(8)上的通道進入坩堝(7)內部上方。實施例I首先將IOOmg的68Zn同位素粉末材料放進鉭坩堝裡，用退火軋制好的IOum厚的鉭蓋將鉭坩堝口蓋上，再將直徑為Imm的紫銅針收集器穿過鉭蓋上的圓形通道並插入到鉭坩禍內8mm深處；然後對真空室抽真空，真空度為10_5Pa。最後，將銅冷凝管接通冷卻水，並打開加熱電極的電源，將鉭坩堝加熱至68Zn的蒸發溫度400°C並保持5-10min，使68Zn同位素材料充分蒸發並凝結在溫度較低的紫銅針收集器上，同位素材料在紫銅針收集器上凝結成一個橢圓形小球，實現粉末狀同位素材料的凝結。本實施例中溫度的控制是通過加熱電源的調壓器進行控制，並用紅外測溫儀監測。用百萬分之一的天平對凝結前後的同位素材料稱量，實驗結果如下表I68Zn的收集效率
凝結前I凝結後I收集效率(％)
68Zn 的質量(mg)1009θ7 9θ7 實驗結果表明採用本實用新型提供的裝置，使同位素材料的收集效率高達99%以上。
權利要求1.一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其包括真空室(I)、冷凝器(3)、加熱器及收集器(9)，其特徵在於通過加熱器加熱將粉末狀同位素材料蒸發，同位素材料蒸發的蒸氣凝結在收集器(9)上。
2.根據權利要求I所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的真空室(I)內的壓力小於10_4Pa。
3.根據權利要求I所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的冷凝器(3)為冷凝管。
4.根據權利要求3所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的冷凝管為銅冷凝管，銅冷凝管的末端為銅板(4)，且在銅板中心有螺孔。
5.根據權利要求I所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的加熱器由加熱電極a (5)、加熱電極b (6)及坩堝(7)組成。
6.根據權利要求5所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的坩堝(7)的材質為鉭，鉭坩堝上部為鉭蓋(8)，鉭蓋上有一個圓形通道。
7.根據權利要求I所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的收集器(9)為針型收集器。
8.根據權利要求7所述的一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置，其特徵在於，所述的針型收集器的材質為紫銅，針型收集器上端與銅板(4)通過螺紋連接，下端通過鉭蓋(8)上的圓形通道伸入坩堝(7)內部上方。
專利摘要本實用新型屬於同位素技術領域，公開了一種用於粉末狀同位素材料的凝結裝置。該裝置包括真空室、冷凝器、加熱器及收集器。通過加熱器加熱將粉末狀同位素材料蒸發，同位素材料蒸發的蒸氣在被冷凝器冷卻的收集器上凝結。該實用新型所提供的凝結裝置對粉末狀同位素材料收集的效率高、引入雜質少且能有效避免氧化。
文檔編號B01D59/02GK202427359SQ201220019559
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者張榕, 杜英輝, 樊啟文, 胡躍明, 許國基 申請人:中國原子能科學研究院