研制成功EMIS-170同位素电磁分离器

<正>9月28日,我院同位素电磁分离器综合技术改造项目顺利通过国防科工局组织的最终验收,并正式挂牌"同位素电磁分离器装置",成为我国唯一一台尚在运行的大型同位素电磁分离装置。EMIS-170同位素电磁分离器项目为我国稳定同位素分离提供了重要技术支撑,生产的~(87)Rb同位素已实际应用于卫星导航系统星载铷钟,打破了国际垄断,实现了同位素产品国产化。该项目技术难度大,创新性强,申请国家专利     

电磁法分离铷同位素用接收器的研制

高丰度⁸⁵Rb和⁸⁷Rb是原子钟的核心工作物质，而电磁分离方法是获得高丰度铷同位素唯一可行的方法。接收器是电磁分离器的核心部件之一，分离不同的同位素，接收器的设计参数不同。为保证铷同位素的丰度达到使用要求，通过对接收器口袋参数的计算，确定了铷同位素接收器口袋的尺寸与位置，对口袋的材料与冷却温度进行理论计算，完成了口袋的优化，确定了口袋的冷却温度低于25 ℃，改善了接收器溅射和蒸发对同位素丰度影响的问题。目前，接收器已安装在同位素电磁分离器上，开展了铷同位素的分离实验，确定了理想的分离参数，接收到的铷同位素的丰度取得了突破。     

用于同位素电磁分离系统的强流离子源设计

随着我国核科学与核技术的发展，高丰度同位素的产量无法满足市场需求，极大地限制了相关领域的发展。因此，迫切需要发展高产额、高效率的电磁同位素分离装置。离子源作为电磁同位素分离器中的关键部分，其性能直接影响目标同位素的分离与产额。设计了一台2.45 GHz微波驱动的离子源用于稳定同位素电磁分离器的注入，目标是在引出能量40 keV下产生20 emA Xe⁺及5 emA Mo⁺。为了获得高密度等离子体，设计了双线包螺线管产生放电磁场，并通过仿真软件CST微波模块计算优化了高耦合效率的磁场位型和匹配波导。为了产生强流金属离子束，设计了内置放电室坩埚熔化金属氧化物。模拟结果表明：当加热丝电流为70 A时，坩埚温度最高为917℃，可以高效地产生金属钼蒸气，进入放电室进行离化。     

62Ni同位素的分离制备

微型核电池是目前航天器仪器、设备理想的电源。⁶³Ni是镍电池的核心工作物质。通过在反应堆中辐照高丰度的稳定同位素⁶²Ni,能产生放射性同位素⁶³Ni。为保证⁶²Ni的丰度达到要求,本文开展了⁶²Ni同位素的分离制备研究,进行了磁场及束流输运计算,对离子源及接收器口袋进行了改进设计,制定了电磁分离法分离高丰度⁶²Ni的工艺流程。利用现有的电磁同位素分离器,开展了用电磁分离法分离高丰度、高纯度⁶²Ni稳定同位素的实验,最终获得了丰度≥90%的⁶²Ni同位素。     

FEBIAD离子源的新进展

描述了用于兰州在线同位素分离的FEBIAD靶 -离子源的改进、最新进展和结果。经过改进后 ,在线同位素分离器对Xe的分辨本领由原来的 360提高到 60 0 ,对199Hg的在线测量效率提高了一个数量级 ,并测出了Hg、At、Rn等元素的一系列放射性同位素产物及生成截面为 5×10 - 34 m2 的2 0 8Hg衰变的能量最高的一条γ线。     

离子源阴极的激活和反激活

用电磁法分离某些镧系元素的同位素时,离子源的阴极出现严重激活现象,给分离器运行造成很大困难。本文根据在180°大型分离器和90°小型分离器上分离镧系元素同位素的经验,分析了阴极可能出现激活的条件,讨论了反激活或抑制阴极发射热电子能力的方法。     

电磁法分离制备高丰度镱176同位素关键工艺参数研究

无载体放射性核素镥177可用于对神经内分泌肿瘤和前列腺肿瘤的靶向治疗，反应堆辐照高丰度镱176同位素可制备无载体放射性核素镥177。为了满足镱176同位素高丰度的要求，鉴于电磁法具有一次分离系数高和通用性好的特点，本文开展了电磁法分离制备高丰度镱176同位素关键工艺参数研究。根据电磁法分离同位素对原料的要求，选取了分离原料；对镱离子束在磁场中的运行轨迹进行了模拟，给出了磁感应强度和束流张角对镱同位素分离色散的影响规律；通过镱同位素电磁分离实验，得到了离子源各参数对镱同位素束流强度和聚焦能力的影响规律；最终，分离制备出高丰度的镱176同位素样品，样品丰度达到了98.16%。     

Calutron离子源大束流的获得

一、引言弧放电离子源广泛应用到大型同位素分离器上。这种离子源的通用性好,几乎适用于元素周期表中的所有元素,而且流强比较大,可以达到几百mA的离子流。因而许多作者都曾对这种离子源进行过深入的理论研究和结构上的改进,使得这种离子源的水平有了很大的提高。     

以三氯化硼为介质离心分离硼同位素

为了实现硼同位素的分离制备，采用气体离心法，以三氯化硼为工作介质进行离心分离研究。通过单机分离实验，对三氯化硼样品进行质谱分析，得到不同供料流量、分流比条件下的基本全分离系数，并在此基础上进行富集硼-10的离心分离级联计算。结果表明，以三氯化硼为工作介质离心分离硼同位素可行；三氯化硼的基本全分离系数可达1.08；使用30级矩形级联或60级相对丰度匹配级联一次分离可以获得丰度大于60%的硼-10同位素产品，二次分离可以获得丰度大于90%的硼-10同位素产品。该研究的开展可为离心法生产高丰度硼同位素产品提供参考。     

过滤管道磁场在改进真空弧沉积系统中的作用

在90°磁过滤管道和MEVVA源阴极之间加30～60V的正偏压可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用.在此情况下,就磁过滤管道磁场对MEVVA源阳极-阴极和磁过滤管道-阴极两个回路弧放电和磁过滤管道等离子体传输效率的影响进行了实验研究.研究结果表明随磁过滤磁场升高,磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模降低,系统的等离子体传输效率升高,但对MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模影响不大.     

用离子注入法制备铷—81/氪—81m发生器

【英国《应用辐射和同位素》1991年第42卷第2期第141页报道】德国的和瑞士的几位学者研究了铷-81/氪-81m 发生器制备问题。这种发生器可用于核医学。学者们用欧洲核研究中心的线上同位素分离生产了铷-81。所用的靶是铌箔。溅裂     

质谱法测量碳同位素丰度在气体扩散法分离乙醇中的应用

乙醇是扩散分离碳同位素的一种可行的介质,为得到气体扩散法分离乙醇的分离系数,开展元素分析-同位素比质谱法(EA-IRMS)测量乙醇中碳同位素丰度在气体扩散分离实验中的应用研究。通过文献调研,本研究优化了乙醇样品的制备流程,发展了EA-IRMS用于乙醇碳同位素丰度测定的方法,进行了稳定性测试,实现了对乙醇样品碳同位素丰度的测量。基于气体扩散法的分离实验,获取多次分离实验中精料乙醇和贫料乙醇的碳同位素丰度,经公式推导可计算得到乙醇扩散分离碳同位素的基本全分离系数。本研究为未来开展以乙醇为介质扩散分离碳同位素实验提供了分析基础。     

质谱法测量碳同位素丰度在气体扩散法分离乙醇中的应用

乙醇是扩散分离碳同位素的一种可行的介质,为得到气体扩散法分离乙醇的分离系数,开展元素分析-同位素比质谱法(EA-IRMS)测量乙醇中碳同位素丰度在气体扩散分离实验中的应用研究。通过文献调研,本研究优化了乙醇样品的制备流程,发展了EA-IRMS用于乙醇碳同位素丰度测定的方法,进行了稳定性测试,实现了对乙醇样品碳同位素丰度的测量。基于气体扩散法的分离实验,获取多次分离实验中精料乙醇和贫料乙醇的碳同位素丰度,经公式推导可计算得到乙醇扩散分离碳同位素的基本全分离系数。本研究为未来开展以乙醇为介质扩散分离碳同位素实验提供了分析基础。     

以氟利昂-11为介质离心分离碳和氯同位素

为同时获得高丰度的碳-12和氯-35同位素,以氟利昂-11(CCl_3F)作为分离介质,采用气体离心法分离同位素。使用国产离心机开展碳和氯同位素的单机分离,采用质谱法分析分离性能。通过对生产高丰度碳-12和氯-35同位素的级联理论计算表明,使用总级数为24级、供料级为第3级的取料端有回流的矩形级联可以同时获得丰度大于99%的碳-12和氯-35同位素。实验结果和级联计算为高丰度碳-12和氯-35同位素的制备提供依据,该方法理论上也可用于高丰度碳-13和氯-37同位素的制备。     

F-2同位素电磁分离器用离子源的结构设计

正离子源系统是稳定同位素电磁分离器的一个重要系统。本文设计的目的是研制一种气密性好、能产生强引出束流,并长期稳定运行的离子源。Calutron型中温弧放电离子源最突出的优点是能产生元素周期表中绝大多数元素的离子,且给出的离子束的流强大和能散度小,是能产生离子束流强可达数百mA的强流离子源(视元素而     

强流表面电离离子源

本文系统地描述了强流表面电离离子源的工作原理和结构。详细论述了研制该源的技术关键,主要有:电离器材料的选择与成型、电离器的加热问题、蒸气的分配、流向与控制、 非所需电离表面的冷却和离子光学等。该源自1972年研制成功以来,已经应用于大型180°电磁同位素分离器上,它适于分离硷金属和稀土元素的同位素。例如,分离铷元素,其最大引出总离子流达10mA,最大接收总离子流为66mA,平均接收离子流大于25mA。大量结果表明:该源具有强流、聚焦性能好,稳定可靠等优点,并可望推广应用于其它领域。最后,本文还讨论了该源中出现的一些有趣的实验现象,指出了进一步研究的问题。     

镱同位素电磁分离束流接收与监测系统研制

镱同位素在放射性药物、原子钟、核物理等领域具有重要应用。电磁法是目前可用于分离镱同位素的最佳选择,为了收集和监测电磁法分离后的镱同位素,本文研制了镱同位素束流接收与监测系统。针对镱同位素分离色散小、数目多、不易分离的特点,通过理论计算和经验参数,设计多缝面板、内置水冷结构的模块化收集器和束流监测系统,减少同位素的蒸发和溅射,提高镱同位素的丰度。最终完成镱同位素束流接收与监测系统测试,目前该系统已经应用于镱同位素的分离,镱-176同位素丰度达到96.9%。     

低能高束流氩离子源的结构及性能

离子源技术是等离子体研究中的一项重要内容,而低能大束流源则是离子源技术研究中的一个重要方向,因为这样的源在离子束刻蚀、离子束溅射镀膜以及荷能粒子与物质相互作用方面都有广泛的应用;本文采用空心阴极空心阳极结构,用热阴极电子发射弧放电驱动并用磁场约束产生等离子体,用曲面发射引出离子束,研制成了氩气放电溅射离子源;研究了灯丝加热电流、弧压对弧流的影响和弧流与工作气体压力对离子束引出的影响规律.离子源的引出电压在0-4.0 kV之间连续可调,最大引出束流为100 mA,束斑面积为φ6.0 cm,以Ti为溅射靶时的最大溅射沉积率为0.45 nm/s,离子源可连续工作160 h.     

钨同位素离心分离的实验研究

本工作对离心法分离钨的同位素进行了研究.从工作气体的选择,离心机参数的调整,到具体分离过程的设计和试验,解决了一系列技术问题,得到了186W丰度大于98%的WF6.此外,通过单机分离试验还得到了离心机分离钨同位素的单位质量数的全分离系数,有助于今后进行其它稳定同位素的分离工作.     

强流表面电离离子源

本文系统地描述了强流表面电离离子源的工作原理和结构。详细论述了研制该源的技术关键,主要有:电离器材料的选择与成型、电离器的加热问题、蒸汽的分配、流向与控制、非所需电离表面的冷却和离子光学等。该源自1972年研制成功以来,已经应用于大型180°电磁同位素分离器上,它适于分离硷金属和稀土元素的同位素。例如,分离铷元素,其最大引出总离子流达10mA,最大接收总离子流为66mA,平均接收离子流大于25mA。大量结果表明:该源具有强流、聚焦性能好,稳定可靠等优点,并可望推广应用于其它领域。最后,本文还讨论了该源中出现的一些有趣的实验现象,指出了进一步研究的问题。