中子辐照仪和辐射系统

技术领域

本发明涉及中子辐照技术领域，具体地，涉及一种中子辐照仪和辐射系统。

背景技术

中子辐射由自由中子所组成，可由自发或感应产生的核裂变、核聚变或其他核反应产生。中子属于电离辐射中的不带电粒子辐射，但可与不同元素的原子核撞击，进行“中子激发”，产生不稳定同位素，使物质具有放射性。其中，中子辐照技术在工业、农业、医疗、生物或半导体等方面具有重要的应用价值。

在现有技术中，现有中子辐照装置主要依赖反应堆、加速器中子源的大型辐照装置，需建设专门的实验场地，系统组成复杂，体积大，成本高，且操作流程复杂，难以做到随用随关。因此，尚无操作便捷简单的小型中子辐照仪。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种中子辐照仪和辐射系统，所述中子辐照仪能够实现安全性较高地随用随关。

本发明的中子辐照仪包括：

中子箱，所述中子箱具有腔体，所述中子箱上开设有与所述腔体连通的束流口，所述束流口的开口朝向第一方向，所述中子箱在第二方向上设有贯穿于所述中子箱且与所述腔体连通的安装孔，其中，所述第二方向正交于所述第一方向；

传动轴，所述传动轴在所述第二方向上从所述安装孔伸入所述腔体，所述传动轴可转动地设在所述中子箱上；

中子源，所述中子源设在所述传动轴上且位于所述腔体内，随着述传动轴转动，所述中子源的中子束流可穿过所述束流口。

根据本发明的中子辐照仪，中子源位于腔体内，随着述传动轴转动，中子源的中子束流方向对准束流口时，中子源的中子束流可以通过束流口，从而对束流口外侧的东西进行辐照。另外，中子源的中子束流方向朝向中子箱的内壁面时，使得中子源的中子束流不能对中子箱外侧的东西进行辐照，从而可以实现中子辐照仪随用随关。与此同时，本发明的中子源不依赖反应堆和加速器中子源等装置，即，中子辐照仪大大减小了自身的体积，并简化了自身的结构。

可选地，中子辐照仪还包括支撑组件，所述支撑组件包括：

轴承，所述轴承的外圈设在所述安装孔的内壁上，所述轴承的内圈套设在所述传动轴上；

轴承端盖，所述轴承端盖盖设于所述安装孔且远离所述腔体，所述轴承端盖在所述第二方向抵接在所述轴承的外圈上。

可选地，所述中子箱在第二方向上设有两个的所述安装孔，所述传动轴依次穿过两个所述安装孔，每个所述安装孔对应一个所述支撑组件。

可选地，中子辐照仪还包括传动组件，所述传动组件包括：

电机，所述电机的输出轴与所述传动轴传动连接；

联轴器，所述联轴器设在所述电机的输出轴与所述传动轴之间。

可选地，中子辐照仪还包括：

圆盘，所述圆盘设在所述传动轴上且位于所述腔体内，所述中子源设在所述圆盘上；和/或

所述中子箱和所述中子源均设有多个，所述中子箱与所述中子源一一对应，所述中子箱在所述第二方向排布；和/或

所述中子源为同位素中子源或中子管。

本发明的辐射系统包括：

屏蔽体，所述屏蔽体围设成具有辐射腔的辐照室，所述辐照室具有与所述辐射腔连通的屏蔽口；屏蔽门，所述屏蔽门设在所述屏蔽体上，所述屏蔽门具有封闭在所述屏蔽口上的封闭状态和未封闭在所述屏蔽口上的打开状态；

上述的中子辐照仪，所述中子辐照仪设在所述屏蔽体内或屏蔽体的内壁面上，所述中子箱上的所述束流口与所述辐射腔连通。

可选地，所述屏蔽门上设有第一锁定部，所述辐射系统还包括第一联动组件，所述第一联动组件包括：

传动凸轮，所述传动凸轮设在所述传动轴上；

联锁杆，所述联锁杆的一端与所述传动凸轮转动连接，随着述传动轴转动，所述联锁杆具有与所述第一锁定部配合的第一锁定状态和未与所述第一锁定部配合的第一常规状态。

可选地，所述屏蔽门上设有第二锁定部，所述辐射系统还包括第二联动组件，所述第二联动组件包括：

传动齿轮，所述传动齿轮设在所述传动轴上；

联锁齿条，所述联锁齿条可移动地设在所述屏蔽体上，所述联锁齿条与所述传动齿轮啮合传动，随着述传动轴转动，所述联锁齿条具有与所述第二锁定部配合的第二锁定状态和未与所述第二锁定部配合的第二常规状态。

可选地，所述中子辐照仪还包括：

推力球轴承，所述推力球轴承的外圈设在所述安装孔的内壁上，所述推力球轴承的内圈套设在所述传动轴上。

可选地，所述中子辐照仪设有多个。

附图说明

图1是本发明实施例的中子辐照仪的示意图。

图2是本发明实施例的中子辐照仪的爆炸示意图。

图3是本发明实施例的中子辐照仪的轴视图。

图4是本发明实施例的辐射系统的示意图。

图5是图4中的A-A截面图。

图6是本发明实施例的辐射系统的另一示意图。

图7是图6的分解图。

图8是本发明实施例的中子辐照仪的另一轴视图。

附图标记：1000-辐射系统、100-中子辐照仪、110-中子箱、111-腔体、112-束流口、113-安装孔、120-传动轴、130-中子源、140-支撑组件、141-轴承、142-轴承端盖、143-推力球轴承、150-传动组件、151-电机、152-联轴器、153-电机箱、154-电机箱盖、160-圆盘、200-屏蔽体、210-辐射腔、220-辐照室、230-屏蔽口、240-滑槽、250-轨道、300-屏蔽门、310-第一锁定部、320-第二锁定部、400-第一联动组件、410-传动凸轮、420-联锁杆、430-限位滑块、431-限位孔、500-第二联动组件、510-传动齿轮、520-联锁齿条。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的中子辐照仪100。如图1至图8所示，本发明实施例的中子辐照仪100包括中子箱110、传动轴120和中子源130。

中子箱110具有腔体111，中子箱110上开设有与腔体111连通的束流口112，束流口112的开口朝向第一方向，中子箱110在第二方向上设有贯穿于中子箱110且与腔体111连通的安装孔113，其中，第二方向正交于第一方向；传动轴120在第二方向上从安装孔113伸入腔体111，传动轴120可转动地设在中子箱110上；中子源130设在传动轴120上且位于腔体111内，随着述传动轴120转动，中子源130的中子束流可穿过束流口112。

根据本发明的中子辐照仪100，中子源130位于腔体111内，随着述传动轴120转动，中子源130的中子束流方向对准束流口112时，中子源130的中子束流可以通过束流口112，从而对束流口112外侧的东西进行辐照。另外，中子源130的中子束流方向朝向中子箱110的内壁面时，使得中子源130的中子束流不能对中子箱110外侧的东西进行辐照，从而可以实现中子辐照仪100随用随关。与此同时，本发明的中子源130不依赖反应堆和加速器中子源等装置，即，中子辐照仪100大大减小了自身的体积，并简化了自身的结构。

下面描述本发明的一些具体实施例。为了便于描述，图1的前后方向为第二方向，图1的左右方向为第一方向，需要说明的是，第一方向正交于第二方向。

在一些具体实施例中，如图1至4所示，中子箱110的形状可以为柱状体，优选地，中子箱110的形状为圆柱形。其中，中子箱110具有腔体111，该腔体111主要用于容纳中子源130，腔体111的空间大小取决于产生中子源的设备的大小。中子箱110上开设有与腔体111连通的束流口112，束流口112的开口朝向第一方向，在腔体111中的中子源130可以产生中子束流，当中子束流的方向朝向束流口112上时，中子束流可以从束流口112通过，并可以辐射中子箱110外的待辐射物。中子箱110在第二方向上设有贯穿于中子箱110且与腔体111连通的安装孔113，其中，传动轴120可以安装在安装孔113内。

在一些具体实施例中，中子箱110是由聚乙烯、含硼聚乙烯、碳化硼、铅、水、铍、不锈钢等中子、光子屏蔽材料中的一种或多种组合而成。

在一些具体实施例中，如图4所示，中子箱110在第二方向上设有两个的安装孔113，传动轴120依次穿过两个安装孔113，每个安装孔113对应一个支撑组件140。也就是说，传动轴120通过两个支撑组件140安装在安装孔113内，可以提高传动轴120安装在中子箱110上的稳定性。

在一些具体实施例中，如图1至4所示，传动轴120在第二方向上从安装孔113伸入腔体111，传动轴120可转动地设在中子箱110上。也就是说，传动轴120安装在中子箱110上，并且传动轴120可以相对于中子箱110转动，从而带动中子源130转动，即，中子源130可以相对于中子箱110转动，当中子源130的中子束流朝向束流口112时，中子源130的中子束流可以从束流口112通过。当中子源130的中子束流朝向中子箱110的内壁面时，中子源130的中子束流会被中子箱110的内壁屏蔽，从而实现中子源130的中子束流随用随关。

在一些具体实施例中，中子箱110和中子源130均设有多个，中子箱110与中子源130一一对应，中子箱110在第二方向排布。可以理解为：多个中子箱110安装在传动轴120上，且每个中子箱110中设有一个中子源130，当多个中子源130同时提供中子束流时，可以增大中子束流的强度，从而提高中子辐照仪100的强度。

在一些具体实施例中，如图3和图4所示，中子源130设在传动轴120上且位于腔体111内，随着述传动轴120转动，中子源130的中子束流可穿过束流口112。也就是说，中子源130是安装在传动轴120上，且中子源130位于腔体111。

在一些具体实施例中，中子源130为同位素中子源或中子管。

在一些具体实施例中，如图3和图4所示，中子辐照仪100还包括支撑组件140，支撑组件140包括轴承141和轴承端盖142，轴承141的外圈设在安装孔113的内壁上，轴承141的内圈套设在传动轴120上，轴承端盖142盖设于安装孔113且远离腔体111，轴承端盖142在第二方向抵接在轴承141的外圈上。轴承141安装在传动轴120和中子箱110之间，可以保证传动轴120和中子箱110之间相互转动，且轴承141可以承受轴向载荷。另外，轴承端盖142用于对轴承141进行限位，避免轴承141在传动轴120上进行轴向移动，提高中子辐照仪100的稳定性。

在一些具体实施例中，如图1至图4所示，中子辐照仪100还包括传动组件150，传动组件150包括电机151和联轴器152，电机151的输出轴与传动轴120传动连接，联轴器152设在电机151的输出轴与传动轴120之间。电机151可以为传动轴120提供动力，保证传动轴120可以进行转动。其中，电机151的输出轴通过联轴器152与进行连接。

在一些具体实施例中，传动组件150还包括电机箱153和电机箱盖154，电机箱盖154盖设在电机箱153上，且电机箱盖154相对于电机箱153可拆卸。其中，电机151安装在电机箱153内。

在一些具体实施例中，如图1至图4所示，中子辐照仪100还包括圆盘160，圆盘160设在传动轴120上且位于腔体111内，中子源130设在圆盘120上，在传动轴120上设置圆盘160，主要是为了方便中子源130安装。

在一些具体实施例中，如图1至图8所示，辐射系统1000包括中子辐照仪100、屏蔽体200和屏蔽门300，屏蔽体200围设成具有辐射腔210的辐照室220，即，辐照室220可以理解成一个房间，房间的墙体就是屏蔽体200。辐照室220具有与辐射腔210连通的屏蔽口230，屏蔽口230可以理解为房间的门口。屏蔽门300设在屏蔽体200上，屏蔽门300具有封闭在屏蔽口230上的封闭状态和未封闭在屏蔽口230上的打开状态，中子辐照仪100设在屏蔽体200内或屏蔽体200的内壁面上，即，中子辐照仪100主要是对辐射腔210进行辐射，中子箱110上的束流口与辐射腔210连通。也就是说，当需要对待辐射物体进行辐射时，打开屏蔽门300，将待辐射物体放在辐射腔210内，关闭屏蔽门300，控制中子辐照仪100对，从而对待辐射物体进行辐射。其中，屏蔽体200和屏蔽门300可以中子束流进行有效的屏蔽，避免对辐照室220以外的物体造成辐射损坏。

在一些具体实施例中，屏蔽体200的材料为聚乙烯、含硼聚乙烯、碳化硼、铅、水、铍、不锈钢等中子、光子屏蔽材料中的一种或多种组合。

在一些具体实施例中，屏蔽体200的外形可以是长方体或圆柱体。

在一些具体实施例中，屏蔽门300的材料为聚乙烯、含硼聚乙烯、碳化硼、铅、水、铍、不锈钢等中子、光子屏蔽材料中的一种或多种组合。

在一些具体实施例中，对于辐射系统1000中的中子辐照仪100，传动轴120可以固设在中子箱110，传动轴120转动安装在中子箱110上。

如图1至图4所示，当传动轴120固设在中子箱110上时，中子辐照仪100的电机箱153安装在屏蔽体200上，电机151启动后，中子箱110会随着传动轴120转动而转动，即，中子箱110和传动轴120同时转动，当束流口112朝向辐射腔210时，中子辐照仪100可以对辐射腔210中的物体进行辐射，当束流口112朝向屏蔽体200，屏蔽体200会对中子辐照仪100的中子束流进行屏蔽。如图6至图8所示，当传动轴120可转动设在中子箱110上时，中子辐照仪100的电机箱153安装在屏蔽体200上且中子辐照仪100的中子箱110也安装在屏蔽体200上，与此同时，中子箱110的束流口112朝向辐射腔210。电机151启动后，中子源130随着传动轴120转动而转动，当中子源130的中子束流方向朝向束流口112时，中子源130的中子束流可以经过束流口112，从而对辐射腔210中的物体进行辐射，当中子源130的中子束流方向朝向中子箱110的内壁时，中子箱110的内壁会对中子辐照仪100的中子束流进行屏蔽。

在一些具体实施例中，如图1至图8所示，屏蔽门300上设有第一锁定部310，辐射系统1000还包括第一联动组件400，第一联动组件400包括传动凸轮410和联锁杆420，传动凸轮410设在传动轴120上，联锁杆420的一端与传动凸轮410转动连接，随着述传动轴120转动，联锁杆420具有与第一锁定部310配合的第一锁定状态和未与第一锁定部310配合的第一常规状态。也就是说，在传动轴120转动时，传动轴120可以带动传动凸轮410和联锁杆420运动，从而使得联锁杆420与第一锁定部310进行配合。其中，当中子辐照仪100可以对辐射腔210中的物体进行辐射，联锁杆420处于第一锁定状态，即，联锁杆420与第一锁定部310配合，从而可以保证屏蔽门300被锁死。可以理解为，当中子辐照仪100正在对辐射腔210中的物体进行辐射时，第一联动组件400对屏蔽门300进行联锁，避免工作人员操作失误而打开屏蔽门300，从而可以防止工作人员被辐射，而且还可以防止辐照室220以外的物体被辐射，而造成损坏。

在一些具体实施例中，如图5所示，在屏蔽体200上设置滑槽240，第一联动组件400还包括限位滑块430，限位滑块430可以在滑槽240上滑动，限位滑块430设置有与联锁杆420配合的限位孔431，限位滑块430主要用于对联锁杆420进行限位。也就是说，传动轴120转动带动传动凸轮410和联锁杆420运动，在传动凸轮410和限位滑块430的配合下，联锁杆420朝屏蔽门的方向做往复运动。

在一些具体实施例中，屏蔽门300上设有第二锁定部320，辐射系统1000还包括第二联动组件500，第二联动组件500包括传动齿轮510和联锁齿条520，传动齿轮510设在传动轴120上，联锁齿条520可移动地设在屏蔽体230上，联锁齿条520与传动齿轮510啮合传动，随着述传动轴120转动，联锁齿条520具有与第二锁定部320配合的第二锁定状态和未与第二锁定部320配合的第二常规状态。也就是说，在传动轴120转动时，传动轴120可以带动传动齿轮510和联锁齿条520运动，从而使得联锁齿条520与第二锁定部320进行配合。其中，当中子辐照仪100可以对辐射腔210中的物体进行辐射，联锁齿条520处于第二锁定状态，即，联锁齿条520与第二锁定部320配合，从而可以保证屏蔽门300被锁死。可以理解为，当中子辐照仪100正在对辐射腔210中的物体进行辐射时，第二联动组件500对屏蔽门300进行联锁，避免工作人员操作失误而打开屏蔽门300，从而可以防止工作人员被辐射，而且还可以防止辐照室220以外的物体被辐射，而造成损坏。

在一些具体实施例中，如图6和图7所示，在屏蔽体200上设置轨道250，联锁齿条520可以在滑槽240上滑动，从而对联锁齿条520进行导向和限位。也就是说，传动轴120转动带动传动齿轮510和联锁齿条520运动，在联锁齿条520和轨道250的配合下，联锁齿条520朝屏蔽门的方向做往复运动。

在一些具体实施例中，如图6和图7所示，对于辐射系统1000中的中子辐照仪100还包括推力球轴承143，推力球轴承143的外圈设在安装孔113的内壁上，推力球轴承143的内圈套设在传动轴120上，推力球轴承143用于承受径向载荷。

在一些具体实施例中，中子辐照仪100设有多个，多个中子辐照仪100可以同时安装在屏蔽体200上，可以增大中子束流的辐射强度。

辐射系统1000的工作原理：

工作人员打开屏蔽门300，将待辐射物放置在辐照室220中，启动电机151，电机151带动传动轴120进行转动，当中子源130的中子束流方向对准待辐射物的同时，第一联动组件400和第二联动组件500锁死屏蔽门300，关闭电机151。在待辐射物辐射后，再次启动电机151，电机151带动传动轴120进行转动，从而控制第一联动组件400和第二联动组件500，对屏蔽门300进行解锁，与此同时，中子源130的中子束流会被屏蔽体200或中子箱110进行屏蔽。从而工作人员可以打开屏蔽门300，取出被辐射的物体。

本发明的辐射系统1000的结构简单，操作便捷。可以通过电机控制中子源130是否被屏蔽，从而控制中子辐照仪100的工作状态。该辐射系统1000可以满足实验室、检测分析等对小样品进行辐照的场景。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。