本發(fā)明涉及氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)。通過該發(fā)明可實現(xiàn)氚靶系統(tǒng)在承載大于100kw/cm²的氘束流轟擊的同時保持靶片的較低溫度小于200℃，進而產(chǎn)生14MeV高能聚變中子。

背景技術(shù)：

超高流強氘氚聚變中子源利用加速器產(chǎn)生的高能強流氘束流轟擊氚靶，發(fā)生氘氚聚變反應(yīng)產(chǎn)生14MeV單能中子，氚靶系統(tǒng)是此類中子源的核心部件，氚靶系統(tǒng)的性能直接決定了中子源性能的核心參數(shù)—中子產(chǎn)額和運行穩(wěn)定性。超高流強氘氚聚變中子源的靶片，通常采用導(dǎo)熱性能良好金屬作為底襯，在厚度為毫米量級的底襯表面上鍍膜，然后利用膜吸附氚或氘，從而將氚或氘固定在靶片上。影響氚靶系統(tǒng)穩(wěn)定運行最關(guān)鍵的因素是如何控制靶點的較低溫度。當(dāng)強流氘離子束轟擊氚靶時，根據(jù)中子源強的不同，所需的氘束流的能量和流強也不同，例如針對目前較常規(guī)的到靶能力為400keV的中子源，為獲得1×10¹²n/s中子源強，氘束流的流強需要最達到5mA，氘束流能量為2kw；為獲得1×10¹³n/s中子源強，氘束流的流強需要最達到50mA，氘束流能量為20kw；為獲得1×10¹⁴n/s中子源強，氘束流的流強需要最達到500mA，氘束流能量為200kw；中子源的氘氚反應(yīng)中，氘氚反應(yīng)消耗的能量占束流能量的比例很小，絕大部分作為熱量沉積到靶片上，針對中子源的實驗需要，氘束流的束斑直徑一般為1～5cm，因此，針對不同源強的中子源，靶片所需要承受的氘束流轟擊的熱流密度為2kw/cm²至100kw/cm²及以上，針對如此高的熱量沉積，如果對靶片沒有做到有效的冷卻，靶片會瞬間融化，同時針對固態(tài)吸氘或吸氚靶片，一旦靶片溫度超過200℃，靶片中的氚或氘會大量釋放，不僅使得中子產(chǎn)額與氚靶片壽命的直線下降，而且放射性的氚會增加氚凈化系統(tǒng)的負擔(dān)，造成潛在的環(huán)境污染風(fēng)險。因此靶片在承受高熱流密度情況下保持靶片較低溫度是中子源靶系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題，也是超高流強氘氚聚變中子源提高中子產(chǎn)額、增加運行穩(wěn)定性的保障。

隨著先進核能與核技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，現(xiàn)有聚變中子源越來越難以滿足聚變能、裂變能、國防、核技術(shù)利用等領(lǐng)域日益增長的實驗需求。尤其是中子產(chǎn)額在10¹⁴-10¹⁵n/s量級的超高流強聚變中子源將是開展聚變中子學(xué)實驗來驗證聚變中子輸運理論、完善核截面數(shù)據(jù)的有力工具，是實現(xiàn)聚變堆材料輻照測試，研究結(jié)構(gòu)材料、絕緣材料、診斷部件等在高流強聚變中子輻照環(huán)境下的性能變化趨勢及機理的不可代替手段，是聚變堆走向工程應(yīng)用前解決聚變中子學(xué)及相關(guān)核技術(shù)問題的必要實驗平臺。具體舉例如下：以聚變材料輻照實驗為例，國際熱核實驗堆ITER赤道面第一壁中子負載達到0.78MW/m²，對應(yīng)聚變中子通量約為4×10¹³n/s·cm²，結(jié)構(gòu)材料所承受的輻照劑量在國際熱核聚變實驗堆ITER裝置中約為1～3dpa(ITER實際D-T燃燒時間僅為2.3％)，在聚變商用堆中可高達150dpa以上。要開展聚變材料輻照損傷機理研究，獲得有參考價值的研究結(jié)果，要求輻照空間內(nèi)的中子通量與ITER第一壁處相當(dāng)，材料輻照劑量至少達到1dpa量級。若使用現(xiàn)有的流強為10¹²n/s量級的中子源，中子通量最大處約10¹¹n/s·cm²量級，輻照時間約需要100年，而如果用流強為10¹⁴n/s量級的中子源則中子通量最大可達10¹³n/s·cm²量級以上，只需要1年時間。因此，即便僅是14MeV中子對材料的輻照損傷的機理研究，基于現(xiàn)有中子源也難以開展。同時超高流強聚變中子源也可在核醫(yī)學(xué)與放射治療、核測井與探礦、同位素生產(chǎn)、中子照相和中子活化分析等國民經(jīng)濟和人民生活直接相關(guān)的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)研究應(yīng)用。如快中子照相技術(shù)：快中子具有更強的穿透能力，能夠分析大尺度復(fù)雜器件中元素的空間分布和材料結(jié)構(gòu)差異等信息，可滿足航空航天、核材料和軍工等領(lǐng)域需求；醫(yī)用同位素生產(chǎn)：利用強流氘氚中子源可使用低濃縮鈾靶或⁹⁸Mo靶生產(chǎn)醫(yī)用放射性核素^99mTc，監(jiān)管成本低且生產(chǎn)靈活，具有廣闊的應(yīng)用前景；快中子活化分析技術(shù)：利用快中子活化高精度測定痕量元素(如O、Si、P、Te、Pb等)，滿足在冶金、生物、環(huán)境、地質(zhì)和考古等各方面的應(yīng)用需要。

目前國內(nèi)外中子源靶系統(tǒng)為保持靶片的溫度處于允許范圍內(nèi)，一般的解決方案為采用氘束流固定不動，偏心持續(xù)轟擊靶片，靶片一定的速度(800～1100rpm)進行高速旋轉(zhuǎn)，同時靶片背后使用水進行的方式，進行實時冷卻從而使得靶片的溫度保持在允許范圍內(nèi)。該解決方案制約于旋轉(zhuǎn)速度的提高有限度和冷卻結(jié)構(gòu)的散熱能力，以及水對中子的慢化，因此目前僅能最高滿足約10¹²n/s的中子的產(chǎn)生。針對更高中子源強的實驗需要，目前的解決方案無法實現(xiàn)。

基于現(xiàn)有的解決方案，在靶片承受高于100kw/cm²的熱量沉積時，需要大幅度增大靶片直徑和提高靶片轉(zhuǎn)速，減少單點承受熱量的時間，以及提高水冷結(jié)構(gòu)的散熱能力，根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果，針對靶片承受100kw/cm²熱量沉積，需要靶片直徑至少達到500mm，轉(zhuǎn)速達到約10000rpm，針對此類高指標參數(shù)，現(xiàn)有的解決方案無法完全滿足，且轉(zhuǎn)速的提高及靶片直徑的加大對靶片散熱的有效效果存在極限值(轉(zhuǎn)速和靶片直徑達到一定量級，靶片承受熱量的時間內(nèi)水冷結(jié)構(gòu)將無法及時進行散熱)，靶系統(tǒng)僅僅采用帶傳動驅(qū)動直徑約200mm的靶片旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約為1100rpm，轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，僅僅使用帶傳動無法達到預(yù)期轉(zhuǎn)速，不僅為出現(xiàn)皮帶打滑，傳動效率低下等問題，同時大直徑薄靶片(針對實驗需求，靶片的厚度一般為數(shù)毫米量級)在高速旋轉(zhuǎn)下高壓力作用下(目前的水冷方式對靶片會造成大于0.8MPa的壓力加載)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在很大問題。

針對源強更高的中子源靶系統(tǒng)，基于現(xiàn)有的解決方案，其動密封同樣存在較大的問題，氘束流在傳輸過程中，需要保持一定的真空度，一般為10^-3Pa～10^-5Pa之間，因此需要在運動的靶系統(tǒng)與靜止的加速器之間使用真空動密封結(jié)構(gòu)，同樣，針對運行的靶系統(tǒng)，需要使冷卻介質(zhì)動密封，防止冷卻介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)的靶系統(tǒng)中泄漏至外部，一方面泄漏的冷卻介質(zhì)會影響其他系統(tǒng)的正常運行，同時是滲透有放射性氚的冷卻介質(zhì)的泄漏會造成環(huán)境污染和難以回收，基于現(xiàn)有的解決方案，冷卻介質(zhì)均為水。

目前的真空動密封結(jié)構(gòu)有耐磨式填料密封和磁流體密封兩種，僅僅使用填料密封作為真空動密封結(jié)構(gòu)，無論使用何種材料，均存在使用壽命短，需要定期更換的缺點，針對靶系統(tǒng)，定期更換關(guān)鍵部件會造成人員輻射防護困難、放射性廢物增加等問題，目前使用的磁流體密封結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即軸承與磁流體密封一體，一般軸承對稱分布兩側(cè)，中間安裝有磁鐵，磁鐵的磁場作用將動、靜部件之間的狹縫溝槽內(nèi)的磁液進行束縛，達到密封的效果，磁流體密封是真空動密封的一種較好的解決方案，但此種結(jié)構(gòu)同樣存在局限性，在較低轉(zhuǎn)速(3000rpm以下)的系統(tǒng)中，磁流體可以起到很好的密封作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高或者旋轉(zhuǎn)軸直徑加大，動密封處的線速度增大，會直接達到部件、軸承溫度升高，現(xiàn)有的磁流體結(jié)構(gòu)中的冷卻很難冷卻到密封界面處，磁流體液的耐熱溫度一般為120℃，軸承的溫度傳遞給磁液和磁鐵，會直接導(dǎo)致磁液蒸發(fā)或磁鐵退磁，失去密封效果。

目前的冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)基本上使用加長真空室長度和增大冷卻腔，使水進行自由回落，配合部分填料密封作為輔助，同樣如上所說，填料密封并不適合中子源的靶系統(tǒng)，到轉(zhuǎn)速過高時，采用水自由回落的方式同樣不可取。

同樣，現(xiàn)有的解決方案中靶片的冷卻采用的是水作為冷卻介質(zhì)，靶片背面使用直噴水結(jié)構(gòu)，即使用一定壓力的水對靶片進行噴射，此種結(jié)構(gòu)簡單，但對流換熱效率僅為3kW/m²·K左右，基于傳熱學(xué)的計算計算公式可知，針對100kw/cm²的熱量沉積，此水冷結(jié)構(gòu)無法滿足要求。

另外，目前的中子源靶系統(tǒng)中的靶片目前材料銅材料，銅的導(dǎo)熱能力很好，但同樣銅的機械強度較低，當(dāng)靶片的直徑增大和轉(zhuǎn)速提高時，靶片的機械穩(wěn)定性很難得到保證。

針對源強更高的中子源，現(xiàn)有的解決方案已無法滿足使用要求，針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一系列解決方案，可是適用于中子產(chǎn)額達到10¹³-10¹⁶n/s的中子源的靶系統(tǒng)設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)，主要用于超高強流氘氚聚變中子源高能中子的產(chǎn)生與200℃溫度限制下大于100kw/cm²的高密度熱量的移除。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)，包括氘束流、束流掃描驅(qū)動裝置、靶片、靶片驅(qū)動裝置、冷卻結(jié)構(gòu)、冷卻介質(zhì)、冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、束流傳輸腔室、冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)、真空動密封結(jié)構(gòu)；

所述束流掃描驅(qū)動裝置用于驅(qū)動氘束流移動；

所述氘束流位于束流傳輸腔室內(nèi)移動；

所述靶片驅(qū)動裝置驅(qū)動靶片移動；

所述靶片設(shè)置在氘束流的移動路徑上；

所述氘束流轟擊所述靶片形成的靶點；

所述冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在靶點所在的靶片區(qū)域；

所述冷卻介質(zhì)填充在冷卻結(jié)構(gòu)內(nèi)；

所述冷卻介質(zhì)通過所述冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)循環(huán)。

本發(fā)明還存在以下特征：

所述束流掃描驅(qū)動裝置驅(qū)動氘束流的移動路徑呈現(xiàn)圓、直線、曲線中的一種或多種組合狀態(tài)。

所述靶片驅(qū)動裝置驅(qū)動靶片呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、擺動、直線往復(fù)運動中的一種或多種組合狀態(tài)。

所述束流掃描驅(qū)動裝置內(nèi)設(shè)置有磁場單元，并通過磁場單元的磁場驅(qū)動帶電氘束流。

所述靶片驅(qū)動裝置為帶傳動、齒輪傳動、氣動傳動、電機直連方式中的一種或多種組合。

可冷卻結(jié)構(gòu)為直噴型、陣列射流/噴霧、細通道方式中的一種或多種組合實現(xiàn)。

所述冷卻介質(zhì)為水、液態(tài)金屬、納米流體、低溫氣體中的一種或多種。

所述冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)為配合停車密封的迷宮密封、配合停車密封的離心密封、機械密封、配合停車密封的螺旋密封方式中的一種或多種組合實現(xiàn)。

真空動密封結(jié)構(gòu)可通過軸承分離式磁流體密封結(jié)構(gòu)、蜂窩密封結(jié)構(gòu)、配合停車密封的分子牽引動密封結(jié)構(gòu)的一種或多種組合。

靶片的材料為銅、銅合金、金剛石、石墨中的一種或多種組合。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：利用該發(fā)明可實現(xiàn)強流氘氚聚變中子源的氚靶系統(tǒng)在承受大于100kw/cm²的氘束流轟擊下，維持靶面溫度小于200℃，保證氚靶系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運行，進而產(chǎn)生中子源強達10¹³-10¹⁶n/s的14MeV高能聚變中子。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是采用帶傳動實施例的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3是采用齒輪傳動實施例的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是采用氣動傳動實施例的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5是采用電機直連裝置實施例的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖6是采用軸承分離式磁流體密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖7是采用蜂窩密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖8是采用分子牽引動密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖9是采用迷宮密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖10是采用離心密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖11是采用機械密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖12是采用螺旋密封方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖13是采用直噴型冷卻方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖14是采用陣列射流/噴霧水冷卻方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖15是采用細通道冷卻方式實施例中的適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

其中，1-靶片；2-冷卻結(jié)構(gòu)；3-靶點；4-冷卻介質(zhì)；5-冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)；6-靶片驅(qū)動裝置；7-真空動密封結(jié)構(gòu)；8-束流傳輸腔室；9-氘束流；10-束流掃描驅(qū)動裝置；11-冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；61-帶傳動裝置；611-從帶輪；612-主帶輪；613-傳動帶；614-電機；8-束流傳輸腔室；62-高速齒輪傳動裝置；621-從動齒輪；622-主動齒輪；623-傳動軸；624-聯(lián)軸器；625-電機；8-束流傳輸腔室；63-氣動傳動裝置；631-氣動轉(zhuǎn)子；632-進氣腔；633-排氣腔；64-電機直連傳動裝置；641-傳動軸；642-動密封組件；643-電機；71-軸承分離式磁流體密封結(jié)構(gòu)；712-磁液；713-磁鐵；72-蜂窩動密封裝置；721-密封定子；722-蜂窩孔；73-分子牽引動密封裝置；731-密封轉(zhuǎn)子；732-自成形密封件；733-密封螺旋槽；734-排氣口；51-迷宮密封裝置；511-迷宮齒；512-定子；52-離心密封裝置；521-密封蓋；522-甩油盤；523-回流孔；53-機械密封裝置；531-動環(huán)；532-靜環(huán)；21-直噴型冷卻結(jié)構(gòu)；211-進入口；212-排出口；22-陣列射流/噴霧冷卻結(jié)構(gòu)；221-進入口；222-噴頭；223-排出口；23-細通道冷卻結(jié)構(gòu)；231-進入口；232-襯底；233-細通道流道；234-排出口。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

參照圖1至圖15，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征詳述如下：

一種適用于氘氚聚變中子源的高載熱靶系統(tǒng)，包括氘束流9、束流掃描驅(qū)動裝置10、靶片1、靶片驅(qū)動裝置6、冷卻結(jié)構(gòu)2、冷卻介質(zhì)4、冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)11、束流傳輸腔室8、冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)5、真空動密封結(jié)構(gòu)7；

所述束流掃描驅(qū)動裝置10用于驅(qū)動氘束流9移動；

所述氘束流9位于束流傳輸腔室8內(nèi)移動；

所述靶片驅(qū)動裝置6驅(qū)動靶片1移動；

所述靶片1設(shè)置在氘束流9的移動路徑上；

所述氘束流9轟擊所述靶片1形成的靶點3；

所述冷卻結(jié)構(gòu)2設(shè)置在靶點3所在的靶片1區(qū)域；

所述冷卻介質(zhì)4填充在冷卻結(jié)構(gòu)2內(nèi)；

所述冷卻介質(zhì)4通過所述冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)11實現(xiàn)循環(huán)。

所述束流掃描驅(qū)動裝置10驅(qū)動氘束流9的移動路徑呈現(xiàn)圓、直線、曲線中的一種或多種組合狀態(tài)。

所述靶片驅(qū)動裝置6驅(qū)動靶片1呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、擺動、直線往復(fù)運動中的一種或多種組合狀態(tài)。

所述束流掃描驅(qū)動裝置10內(nèi)設(shè)置有磁場單元，并通過磁場單元的磁場驅(qū)動帶電氘束流9。

結(jié)合圖2至圖5所示，所述靶片驅(qū)動裝置6為帶傳動61、齒輪傳動62、氣動傳動63、電機直連64方式中的一種或多種組合。

結(jié)合圖13至圖15所示，冷卻結(jié)構(gòu)2為直噴型21、陣列射流/噴霧22、細通道23方式中的一種或多種組合實現(xiàn)。

所述冷卻介質(zhì)4為水、液態(tài)金屬、納米流體、低溫氣體中的一種或多種。

結(jié)合圖8至圖12所示，所述冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)5為配合停車密封的迷宮密封51、配合停車密封的離心密封52、機械密封53、配合停車密封的螺旋密封54方式中的一種或多種組合實現(xiàn)。

結(jié)合圖6和圖7所示，所述真空動密封結(jié)構(gòu)7可通過軸承分離式磁流體密封結(jié)構(gòu)71、蜂窩密封結(jié)構(gòu)72、配合停車密封的分子牽引動密封結(jié)構(gòu)73的一種或多種組合。

所述靶片1的材料為銅、銅合金、金剛石、石墨中的一種或多種組合。

上述的靶片1由厚度較薄、導(dǎo)熱性能良好的金屬或合金作為襯底，在襯底表面鍍覆一層Ti膜，Ti膜高溫下吸氚后用于氘氚反應(yīng)，氘束流9持續(xù)轟擊靶片，氘與靶片1上的氚發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生14MeV高能中子。

氚靶系統(tǒng)在運行過程中，靶片1承受高熱量密度，靶片1的工作溫度為200℃，因此，為保證靶片1的溫度控制在范圍內(nèi)，靶片1背后使用高效的冷卻結(jié)構(gòu)2對靶片進行實時冷卻散熱。

上述的束流傳輸腔室8為空心圓柱體或圓錐體，用于氘束流9傳輸，為了保證氘束流9的傳輸效率，束流傳輸腔室8內(nèi)必須保持好于10^-4Pa的真空度，束流傳輸腔室8與靶片1固定一起。

上述的靶片1與束流傳輸腔室8在運動過程中，靶片1背后的冷卻結(jié)構(gòu)2固定不動，因此，冷卻介質(zhì)動密封結(jié)構(gòu)5用于實現(xiàn)靶片1與束流傳輸腔室8在運動過程中，冷卻介質(zhì)4的動密封，保證冷卻介質(zhì)4的零泄漏，不會污染環(huán)境以及影響設(shè)備正常運行。

上述的靶片驅(qū)動裝置6用于驅(qū)動靶片1與束流傳輸腔室8以一定的路徑進行持續(xù)運動，有多種實現(xiàn)形式。

靶片1與束流傳輸腔室8在運動過程中，為了保證氘束流9的傳輸效率，束流傳輸腔室8內(nèi)必須保持好于10^-4Pa的真空度，因此，真空動密封結(jié)構(gòu)7用于保證束流傳輸腔室8與加速器之間的氣體的動密封。

所述帶傳動裝置61中，電機614驅(qū)動主帶輪612運動，進而通過連接于主帶輪612和從帶輪611的傳動帶613驅(qū)動從帶輪611運動，從帶輪611固定于束流傳輸腔室8，從而驅(qū)動束流傳輸腔室8和靶片1運動。

所述高速齒輪傳動裝置62中，電機625通過聯(lián)軸器624連接傳動軸，驅(qū)動主動齒輪622運動，主動齒輪622驅(qū)動從動齒輪621旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動束流傳輸腔室8運動。氣動傳動裝置63：進氣腔632內(nèi)通入的高壓氣體驅(qū)動氣動轉(zhuǎn)子631旋轉(zhuǎn)，氣動轉(zhuǎn)子631采用連接過整體加工的形式與束流傳輸腔室8形成一體，從而驅(qū)動束流傳輸腔室8的運動；工作氣體從排氣腔633排出。

所述電機直連傳動裝置64中，電機643通過傳動軸641與靶片1固定，直接驅(qū)動靶片1和束流傳輸腔室8運動，動密封組件642用于對旋轉(zhuǎn)的傳動軸641與固定的冷卻結(jié)構(gòu)2之間的冷卻介質(zhì)4的密封。

所述迷宮密封裝置51中，定子512的轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行迷宮齒511，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達到阻漏的目的。實現(xiàn)束流傳輸腔室8運動時，冷卻介質(zhì)4通過冷卻結(jié)構(gòu)2對靶片1進行冷卻，冷卻后的冷卻介質(zhì)通過迷宮密封裝置51被阻隔在集水器中，實現(xiàn)冷卻水動密封。

所述離心密封裝置52中，束流傳輸腔室8運動時，冷卻介質(zhì)被固定于束流傳輸腔室8上的甩油盤522所阻擋，并在離心力作用下甩到密封蓋521上，最后經(jīng)回流孔523流出箱內(nèi)，達到密封目的。

所述機械密封裝置53中，機械密封裝置53主要由動環(huán)531和靜環(huán)532組成，動環(huán)531固定于旋轉(zhuǎn)的束流傳輸腔室8上，靜環(huán)532固定于固定的冷卻結(jié)構(gòu)2上，當(dāng)束流傳輸腔室8運動時，在一定的壓差環(huán)境下，動環(huán)531和靜環(huán)532之間形成穩(wěn)定的液膜，阻止冷卻介質(zhì)4泄露。

所述螺旋密封裝置54中，束流傳輸腔室8運動時，冷卻介質(zhì)4螺旋密封槽541中，旋向與束流傳輸腔室8的旋轉(zhuǎn)方向相反的螺旋密封槽541將冷卻介質(zhì)4反向壓回冷卻結(jié)構(gòu)2中。

所述軸承分離是磁流體動密封結(jié)構(gòu)71中，束流傳輸腔室8外緣刻有一系列細小溝槽，溝槽內(nèi)填充有磁液712，磁液712在磁鐵713的磁場束縛下填滿束流傳輸腔室8與磁流體真空動密封結(jié)構(gòu)71之間的空隙，起到阻止空氣進入束流傳輸腔室8的作用流。蜂窩動密封結(jié)構(gòu)72：密封定子721的內(nèi)表面由一系列正六面體形狀的蜂窩孔721，當(dāng)軸系運動時，氣流成螺旋方式向前流動，在特殊氣流流經(jīng)蜂窩孔722時，被蜂窩孔722所分解，被分解的氣流在網(wǎng)格的微小空間形成一氣旋，可以高效地阻止介質(zhì)向外流動。分子牽引真空動密封結(jié)構(gòu)73：密封轉(zhuǎn)子與束流傳輸腔室8固定在一起運動，開機運行前，自成形密封件732與密封轉(zhuǎn)子731間采用過盈配合，經(jīng)過一段時間的旋轉(zhuǎn)運行，通過自成形密封件732與密封轉(zhuǎn)子731的相互摩擦，形成無法通過裝配完成的微米量級的密封間隙，間距極小的一級密封間隙阻止了大部分的氣體進入，少量泄露氣體進入密封螺旋槽733內(nèi)，密封螺旋槽733刻于運動的密封轉(zhuǎn)子731上，當(dāng)密封轉(zhuǎn)子731最高線速度達接近氣體分子熱運動的速度，運動的密封轉(zhuǎn)子731將動量傳遞給氣體分子，氣體分子在密封螺旋槽733內(nèi)被牽引沿著螺旋槽至排氣口734，通過外接真空泵將大部分氣體抽走，從而達到阻止氣體進入束流傳輸腔室8內(nèi)的目的。

所述直噴型冷卻結(jié)構(gòu)21中，具有一定壓力的冷卻介質(zhì)4自進入口211噴入，噴射在靶片1背面并四周散開，對靶片1進行實時冷卻，然后自排出口212流出。

所述陣列射流/噴霧冷卻結(jié)構(gòu)22中，冷卻介質(zhì)4自進入口221進入，然后通過陣列排布于靶片1背面的噴頭222以一定壓力快速噴向靶片1背面，對靶片1形成高效換熱，將靶片1的熱量及時帶走，然后冷卻介質(zhì)4自排出口223排出，然后循環(huán)使用。

所述細通道冷卻結(jié)構(gòu)23中，與靶片1同尺寸的襯底232上刻有毫米量級的細通道流道233，靶片1與襯底232無縫隙貼合在一起，細通道流道233在靶片1與襯底232之間形成封閉空間，高效換熱液態(tài)冷卻介質(zhì)自進入口231進入靶片1與襯底232之間的細通道流道233循環(huán)，對靶片1進行實時冷卻，然后自排出口234排出，將熱量帶走。

本發(fā)明未詳細闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

本發(fā)明未詳細闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。