一种射流凸点靶结构的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明属于紧凑型加速器中子源领域，尤其涉及一种射流凸点靶结构。背景技术：2.紧凑型加速器中子源广泛应用于医疗、军工等领域。其原理是利用加速器产生的离子束轰击靶材，进而产生中子。靶材承受高能质子束轰击后会形成很高的热沉积，而热移除一般是使用热导率高的材料作为靶的基底，同时设法加冷却液进行换热。目前常见的靶结构是在靶体内部或侧边开冷却液流道，并且为了焊接方便和防止冷却液冲击芯部而引起的变形，靶体整体较厚。此类靶结构加工费时、困难，且厚度较厚影响热量移除。技术实现要素：3.为了解决上述靶结构生产制造工艺复杂和热移除效果不佳的问题，本发明提供一种射流凸点靶结构，该结构厚度较薄，加工便捷；凸点截面呈现高斯曲线分布，极大提升热移除效果的同时还能避免自身形变。4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：5.一种射流凸点靶结构，所述射流凸点靶结构包括：基座、靶、紧固螺钉和密封圈；6.所述基座为靶支撑基座，其内部设有冷却液通道、密封槽以及靶安置槽；7.所述靶安放在所述靶安置槽内，下表面紧贴在密封圈上，芯部位于冷却液通道正上方；所述芯部具有一朝向所述冷却液通道的凸起，所述凸起的截面外形呈高斯曲线；所述靶周身开有螺纹通孔，从而通过紧固螺钉固定在基座上，由此将紧固螺钉螺纹连接产生的下压力均匀分散至密封圈；8.所述密封圈放置在密封槽内，上下端面分别与靶和基座接触，靶螺纹紧固后挤压密封圈使其变形，由此将所述冷却液进出通道和靶上表面进行隔绝，形成冷却液和真空密封。9.进一步的，所述冷却液通道包括冷却液进水通道和冷却液出水通道；10.所述靶安置槽、密封槽和冷却液进水通道呈同心分布且直径逐渐减小，冷却液出水通道径向上的位置位于冷却液进水通道和密封槽之间；所述冷却液进水通道轴向上的高度高于冷却液出水通道。11.进一步的，所述靶采用无氧铜材质制作，其承受质子束轰击的表面镀钛膜或锂膜，所镀面积和厚度尺寸依据质子束和中子参数进行设定。12.进一步的，所述靶的凸起位于冷却液出口处正上方。13.进一步的，所述密封圈为氟橡胶材质，截面形状和尺寸根据密封要求和基底尺寸进行选择。14.本发明中，所述基座为靶支撑基座，一般采用绝缘材质制作。其中，为了避免冷却液逆流，冷却液进水通道轴向上的高度应高于出水通道。所述靶采用导热率高且机械加工性能好的材质，如无氧铜材质制作。靶的所述凸起截面外形呈高斯曲线，利于流体流动，能够有效分散出口处冷却液冲击的压力，且引导冷却液流向靶凸起周围部分，同时增加了热交换的面积。15.综上所述，本发明的有益效果是：16.1、靶芯部凸起截面外形呈高斯曲线，能够有效减小冷却液射流产生的应力，利于减少靶体整体厚度；同时增加了热交换面积，能对靶的热负荷进行有效移除；17.2、整体结构简单，加工便利，安装便利。靶体为独立结构，方便后期替换和维护。附图说明18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。19.图1是本发明结构截面示意图。20.图中：1、基座；2、紧固螺钉；3、靶；4、密封圈；5、冷却液出水通道；6、冷却液进水通道；101、靶安置槽；102、密封槽；301、靶凸起。具体实施方式21.下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：22.如图1所示，本发明所述一种射流凸点靶结构，包括：基座1、紧固螺钉2、靶3和密封圈4。基座1为靶3支撑基座，其内部设有靶安置槽101、密封槽102和冷却液通道(包括冷却液出水通道5、冷却液进水通道6)。靶3通过靶安置槽101与基座1配合，其下表面紧贴放置在密封槽102内的密封圈4上。靶3芯部有一靶凸起301，位于冷却液进水通道6正上方，靶凸起301截面外形呈高斯曲线。靶3周身开有螺纹通孔，穿过紧固螺钉2。紧固螺钉2将靶3固定在基座上，并提供下压力挤压密封圈4，形成密封。23.优选的，所述基座1采用聚四氟乙烯加工，整体为圆柱体，直径为120～180mm。内部的靶安置槽101、密封槽102和冷却液通道呈同心分布且直径逐渐减小。24.优选的，所述冷却液出水通道5位于冷却液进水通道6和密封槽4之间，两者距离15～35mm。同时，冷却液进水通道6较冷却液出水通道5高5～10mm，两者锥形过渡。25.优选的，所述靶3采用无氧铜材质制作。整体直径为60～100mm，中心承受质子束轰击部分厚度为1～3mm，周边钻有m4～m8螺纹通孔。26.优选的，所述靶凸起301的截面外形为标准差等于0.01或0.02的高斯曲线，利于流体流动，能够引导冷却液流向靶凸起周围部分，有效分散出口处冷却液冲击的压力，同时增加了热交换的面积。27.优选的，所述密封圈4为氟橡胶材质，截面为矩形。放置在基底密封槽内，其上端面与靶接触，靶螺纹连接后的下压力挤压密封圈形成冷却液密封和真空密封。28.所述紧固螺钉2为m2～m6螺钉，优选的，选用沉头十字/内六角螺钉。技术特征：1.一种射流凸点靶结构，其特征在于，所述射流凸点靶结构包括：基座、靶、紧固螺钉和密封圈；所述基座为靶支撑基座，其内部设有冷却液通道、密封槽以及靶安置槽；所述靶安放在所述靶安置槽内，下表面紧贴在密封圈上，芯部位于冷却液通道正上方；所述芯部具有一朝向所述冷却液通道的凸起，所述凸起截面外形呈高斯曲线；所述靶周身开有螺纹通孔，从而通过紧固螺钉固定在基座上，由此将紧固螺钉螺纹连接产生的下压力均匀分散至密封圈；所述密封圈放置在密封槽内，上下端面分别与靶和基座接触，靶螺纹紧固后挤压密封圈使其变形，由此将所述冷却液进出通道和靶上表面进行隔绝，形成冷却液和真空密封。2.根据权利要求1所述的一种射流凸点靶结构，其特征在于，所述冷却液通道包括冷却液进水通道和冷却液出水通道；所述靶安置槽、密封槽和冷却液进水通道呈同心分布且直径逐渐减小，冷却液出水通道径向上的位置位于冷却液进水通道和密封槽之间；所述冷却液进水通道轴向上的高度高于冷却液出水通道。3.根据权利要求1所述的一种射流凸点靶结构，其特征在于，所述靶采用无氧铜材质制作，其承受质子束轰击的表面镀钛膜或锂膜，所镀面积和厚度尺寸依据质子束和中子参数进行设定。4.根据权利要求2所述的一种射流凸点靶结构，其特征在于，所述靶的凸起位于冷却液出口处正上方。5.根据权利要求1所述的一种射流凸点靶结构，其特征在于，所述密封圈为氟橡胶材质，截面形状和尺寸根据密封要求和基底尺寸进行选择。技术总结本发明涉及一种射流凸点靶结构，其基座内部设有靶安置槽、密封槽和冷却液通道。靶通过靶安置槽放置在基座内，其下表面与放置在密封槽内的密封圈紧密贴合。靶周身开有螺纹通孔，依靠紧固螺钉将自身固定在基座上，并挤压密封圈，和基座冷却液通道形成真空密封。同时，靶芯部有一凸起，位于冷却液通道正上方，截面外形呈高斯曲线。通过本发明所述结构能够保证靶体厚度较薄的同时，有效减小冷却液射流产生的应力、增加热交换面积。该种结构加工、安装便利，且靶体为独立结构，后期替换和维护便利，经济性高。性高。性高。技术研发人员：钱玉忠 吴亮亮 梁立振 陶鑫 徐伟 许吉禅 胡纯栋受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）技术研发日：2023.05.22技术公布日：2023/7/6









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