氚靶

用來產生中子的一種常用的加速器靶。氚靶也常作為β源廣泛用於氣相色譜等工作中。

基本介紹

• 中文名：氚靶
• 外文名：tritium target

套用加速器中子源獲得中子, 常常是利用氖核質子轟擊含氖靶物質, 進行核反應,產生快中子, 這種作為靶子的含氖物質通常稱為氛靶。由於氚衰變放出β粒子對氣體有一定的電離作用，β源廣泛用於氣相色譜等工作中。此外β粒子被吸附氚的載體（鈦或鋯等）阻滯後能產生韌致輻射，故氚靶也可作為韌致輻射源使用。氚靶能發射最大能量18keV的具有連續譜的韌致輻射。

分類

根據套用及製備方法不同, 氖靶可以分為氣體靶、固體靶和金屬氛化物靶。根據結構的不同，氚靶可分為氣體靶和吸附靶兩類。氣體靶由於充氣室薄窗氣密性差，易破裂而造成氚的沾污，使用不多。吸附靶靶中氚含量可達

10的10次方Bq級，使用溫度低於200度時無明顯損失現象。根據靶中使用載體材料的不同，吸附性靶還可分為氚鈦靶、氚鋯靶和氚鈧靶等多種類型。

這種氖靶是加速器中最常用的, 使用最方便的一種靶子。在加速器中, 利用氘核轟擊氚靶進行T (d ,n)4 H e 反應產生14 兆電子伏中子, 也可利用質子轟擊氘靶進行T ( P ,n)3 H e 反應產生1.2 兆電子伏中子。最初, 人們僅僅利用這種核反應產生的, 能量單一的快中子進行種種的核物理實驗。

金屬氛化物靶的結構、製備和性能

結構

金屬氖化物靶由兩個部分組成: 上面一層是金屬氖化物薄膜, 下面一層是金屬襯底。載體金屬最常用的是鈦、其次是鋯, 近年來作為放射源使用的氖靶, 其載體普遍用金屬鈧或釔。此外, 也有提出用稀土金屬如鑭、鈰、鋯、鐠、釹等。襯底的金屬, 用得較多的是鉑和銅, 也有用不鏽鋼、銀、銅、金等。襯底金屬的選擇要注意使襯底和載體金屬的粘結性良好, 同時還具有良好的導熱性。在需要中子源具有較好的單色性時, 襯底金屬選擇還應注意在氘( 或質子) 打到襯底核上時, 要儘可能少引起產生中子的核反應。

製備

金屬氚化物靶是用某種金屬作為氖的載體, 使氛和載體金屬通過物理一化學作用形成金屬氘化物。製備時, 首先選擇好襯底金屬, 做成一定幾何形狀的底片, 進行嚴格的清洗, 去除表面的油膩和氧化物。然後在這種底片上用真空鍍膜法鍍一層載體金屬。最後將鍍好載體金屬的底片進行吸氛。即成為金屬氚化物靶。

性能

衡量金屬氘化物靶性能的指標, 有金屬氛化物的化學穩定性、熱穩定性、原子比、氘化物層的厚度以及載體和襯底的粘結性等。性能的好壞直接影響氚靶的使用效果。

化學穩定性氚化物層要有足夠的化學穩定性, 使它暴露在大氣中不和氧、氮、二氧化碳、水蒸氣等發生化學反應, 否則, 氚會因此被取代出來, 使氚靶失效。氚靶化學穩定性, 取決於載體金屬的化學特性。

熱穩定性金屬氖化物遇熱時要發生解離作用, 即發生氚從金屬中逸出。氚化物層的熱穩定性直接影響靶子的使用效果。用於加速器中的靶子, 熱穩定性愈好, 則中子產額愈高, 工作壽命愈長。

原子比它是指氚化物中金屬與氖原子數的比例, 即一個金屬原子能結合多少個氖原子。在加速器中使用氚靶時, 靶子原子比的大小影響加速器的中子產額和靶子的工作壽命, 原子比愈大, 則中子產額愈高, 壽命愈長。

厚度根據氛靶不同的用途, 選擇不同的氖化物層的厚度。在加速器中使用時,氖化物層的厚度取決於人射粒子的能量, 能量大時, 厚度可以厚些。