專利名稱：一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于同位素技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置。
背景技術(shù)：
隨著核物理基礎(chǔ)研究的深入開展和高穩(wěn)定高能量加速器系統(tǒng)的發(fā)展，對濃縮同位素核靶的需求越來越高。由于濃縮同位素材料價(jià)格比天然材料貴得多，例如，48Ca的單價(jià)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(jīng)濟(jì)的辦法來制備同 位素核靶非常重要。目前制備同位素核靶所需的同位素原料大多都要求為團(tuán)聚狀，因?yàn)橥凰卦蠟閳F(tuán)聚狀能以更高的效率、更低的成本制備同位素核靶。然而很多貴重同位素材料從生產(chǎn)商或代理商那采購回來的很多都是粉末態(tài)的，所以需要對同位素原料進(jìn)行處理，達(dá)到對同位素凝結(jié)的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，該裝置操作簡單、引入雜質(zhì)少且對粉末同位素材料收集的效率高。一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)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)都位于真空室(I)內(nèi)。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(nèi)壓力小于10_4Pa，以避免粉末狀同位素材料蒸發(fā)時(shí)氧化且能有效避免雜質(zhì)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(zhì)為鉭，鉭坩堝的頂部為鉭蓋(8)，鉭蓋(8)上開有一個(gè)圓形通道。所述的收集器(9)是一個(gè)針型收集器，其材質(zhì)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(jìn)入坩堝(7)內(nèi)部上方，關(guān)鍵在于，通過加熱器加熱將粉末狀同位素材料蒸發(fā)，同位素材料蒸發(fā)的蒸氣凝結(jié)在被冷凝器(3)冷卻的收集器(9)上。使用時(shí)，首先將同位素樣品放入鉭坩堝內(nèi)，然后對真空室抽真空，使真空度小于10_4Pa。通過加熱器加熱使同位素材料蒸發(fā)。由于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(fā)的蒸汽凝結(jié)至溫度較低的紫銅針收集器上，實(shí)現(xiàn)對粉末狀同位素原料的凝結(jié)。采用本實(shí)用新型提供的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其有益效果為(I)收集效率高。收集效率高達(dá)到99%以上，能有效節(jié)約貴重同位素材料并降低成本；(2)引入雜質(zhì)少、避免同位素材料氧化。由于凝結(jié)裝置位于真空室內(nèi)，能最大限度的減少外來雜質(zhì)，并能避免同位素材料在加熱及蒸發(fā)過程中氧化。
圖I凝結(jié)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(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本裝置作進(jìn)一步闡述。圖I為本實(shí)施例所提供的凝結(jié)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(nèi)壓力小于10_4Pa，以避免粉末狀同位素材料蒸發(fā)時(shí)氧化且能有效避免雜質(zhì)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(zhì)為鉭，鉭坩堝的頂部為鉭蓋(8)，鉭蓋(8)上開有一個(gè)圓形通道；收集器(9)是一個(gè)針型收集器，其材質(zhì)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(jìn)入坩堝(7)內(nèi)部上方。實(shí)施例I首先將IOOmg的68Zn同位素粉末材料放進(jìn)鉭坩堝里，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并插入到鉭坩禍內(nèi)8mm深處；然后對真空室抽真空，真空度為10_5Pa。最后，將銅冷凝管接通冷卻水，并打開加熱電極的電源，將鉭坩堝加熱至68Zn的蒸發(fā)溫度400°C并保持5-10min，使68Zn同位素材料充分蒸發(fā)并凝結(jié)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(jié)成一個(gè)橢圓形小球，實(shí)現(xiàn)粉末狀同位素材料的凝結(jié)。本實(shí)施例中溫度的控制是通過加熱電源的調(diào)壓器進(jìn)行控制，并用紅外測溫儀監(jiān)測。用百萬分之一的天平對凝結(jié)前后的同位素材料稱量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表I68Zn的收集效率
凝結(jié)前I凝結(jié)后I收集效率(％)
68Zn 的質(zhì)量(mg)1009θ7 9θ7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用本實(shí)用新型提供的裝置，使同位素材料的收集效率高達(dá)99%以上。
權(quán)利要求1.一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其包括真空室(I)、冷凝器(3)、加熱器及收集器(9)，其特征在于通過加熱器加熱將粉末狀同位素材料蒸發(fā)，同位素材料蒸發(fā)的蒸氣凝結(jié)在收集器(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，所述的真空室(I)內(nèi)的壓力小于10_4Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，所述的冷凝器(3)為冷凝管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，所述的坩堝(7)的材質(zhì)為鉭，鉭坩堝上部為鉭蓋(8)，鉭蓋上有一個(gè)圓形通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，所述的收集器(9)為針型收集器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)裝置，其特征在于，所述的針型收集器的材質(zhì)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(nèi)部上方。
專利摘要本實(shí)用新型屬于同位素技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于粉末狀同位素材料的凝結(jié)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(fā)，同位素材料蒸發(fā)的蒸氣在被冷凝器冷卻的收集器上凝結(jié)。該實(shí)用新型所提供的凝結(jié)裝置對粉末狀同位素材料收集的效率高、引入雜質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)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(xué)研究院