一种用于标记中子束无损检测的移动式d-t中子发生器
阅读说明：本技术 一种用于标记中子束无损检测的移动式d-t中子发生器 (Movable D-T neutron generator for marking neutron beam nondestructive testing ) 是由 陈红涛 张凯 苏明 鲍杰 赵芳 栾广源 阮锡超 侯龙 刘世龙 龚新宝 刘邢宇 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于标记中子束无损检测技术领域,具体涉及一种用于标记中子束无损检测的移动式D-T中子发生器,包括通过加速管(6)连接的高频离子源系统(5)和真空系统及测量单元(7),设置在真空系统及测量单元(7)上的关联束靶系统(8),由高频离子源系统(5)产生并引出的D+离子束通过加速管(6)加速后轰击关联束靶系统(8)中的氚靶(68),通过D-T反应产生14MeV的中子,关联束靶系统(8)同时对中子的产生时间和位置的测量,实现对中子的出射时间和方向的标定；还包括控制高频离子源系统(5)和加速管(6)的控制系统。本发明是可适用于关联束中子照相应用的便携式D-T中子发生器。(The invention belongs to the technical field of neutron beam nondestructive testing, and particularly relates to a mobile D-T neutron generator for neutron beam nondestructive testing, which comprises a high-frequency ion source system (5), a vacuum system and a measuring unit (7) which are connected through an accelerating tube (6), and a related beam target system (8) arranged on the vacuum system and the measuring unit (7), wherein D + ion beams generated and led out by the high-frequency ion source system (5) bombard tritium targets (68) in the related beam target system (8) after being accelerated by the accelerating tube (6), and generate neutrons of 14MeV through D-T reaction, and the related beam target system (8) simultaneously measures the generation time and position of the neutrons to realize the calibration of the emission time and direction of the neutrons; the device also comprises a control system for controlling the high-frequency ion source system (5) and the accelerating tube (6). The present invention is a portable D-T neutron generator that is applicable to related beam neutron photography applications.)
技术领域
本发明属于标记中子束无损检测技术领域，具体涉及一种用于标记中子束无损检测的移动式D-T中子发生器。
背景技术
快中子发生器是利用氘氘(D-D)和氘氚(D-T)聚变反应产生单能中子的加速器中子源，其利用低能D+离子束(能量小于400keV)轰击氘钛靶(DTi)或氚钛靶(TTi)来分别产生2.5MeV或14MeV单能中子，可广泛应用于核数据测量、堆用材料屏蔽实验、中子探测器刻度、快中子无损检测等领域。
目前中子发生器主要分为三类，一类是利用高压倍加器将几mA到几十mA的D+离子加速到300-400keV后轰击水冷靶件，D-D反应快中子产额可达0.1-5×1010n/s，D-T反应快中子可达0.1-5×1012n/s。此类中子发生器体积较大，聚束单元较多，附属设备复杂，操作繁琐，主要应用在较大的科研实验室，常用于核数据测量、堆用材料屏蔽实验、中子活化分析等方面。此类中子发生器体积较大，不适用于场地较小环境下。另外由于高束流下靶点较大，不利于关联束中子探测实验的应用。第二类是小型的密封中子管，其工作方式是将较小束流的D+离子束加速到100keV左右，轰击氘钛靶(DTi)或氚钛靶(TTi)靶产生中子，其D-D反应中子产额一般大于107n/s，D-T反应中子产额一般不大于109n/s，此类中子发生器体积微小，附属设备少，但是由于靶材料处于密封状态，靶材耗尽后不能重复利用，寿命短，成本高，并且产额难以进一步提高。第三类是体积介于高压倍加器和密封中子管的紧凑型中子源，此类中子源利用外置真空泵实现系统内动态真空，可拆卸靶材料，能够实现靶材料的替换，提高了工作寿命。但是将靶处于高电位，必须使用高电阻率的液体进行冷却，中国专利(CN105407621A)中提到用电阻率20kΩ纯净水冷却，但是水纯化设备复杂，且流速慢，冷却效果提升有限。靶处于高电位，关联α探测器安装在靶件附近，容易引起打火和高压放电干扰，尚未实现关联束中子无损检测的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可克服现有技术不足，能够适用于关联束快中子无损检测的D-T移动式中子发生器。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种用于标记中子束无损检测的移动式D-T中子发生器，其中，包括通过加速管连接的高频离子源系统和真空系统及测量单元，设置在所述真空系统及测量单元上的关联束靶系统，由所述高频离子源系统产生并引出的D+离子束通过所述加速管加速后轰击所述关联束靶系统中的氚靶，通过D-T反应产生14MeV的中子，所述关联束靶系统同时对所述中子的产生时间和位置的测量，实现对所述中子的出射时间和方向的标定；所述真空系统及测量单元用于为所述关联束靶系统提供真空环境；还包括控制所述高频离子源系统和所述加速管的控制系统。
进一步，
所述高频离子源系统、所述加速管、所述真空系统及测量单元，设置在高压仓及支撑结构上，还包括设置在所述高压仓及支撑结构上的高电位控制机柜和隔离变压器；还包括地电位控制机柜；
所述高电位控制机柜用于为所述高频离子源系统提供和控制电源；
所述隔离变压器用于为所述高电位控制机柜提供电源；
所述地电位控制机柜用于为所述真空系统及测量单元提供和控制电源，还用于所述真空系统及测量单元的真空测量与监测。
进一步，
所述高压仓及支撑结构包括底部设有若干滚轮和锥形地脚的移动平台，通过若干根绝缘支撑棒支撑设置在所述移动平台上的高压仓，所述绝缘支撑棒通过固定槽与所述移动平台和所述高压仓固定连接；
所述高压仓为采用不锈钢制成的立方体箱体，箱体的8个角采用弧形结构，避免尖端打火；所述高压仓的其中三个立面设置有可拆卸门板，每个所述门板上设有5个通风口；所述高压仓顶部安装有风扇，用于冷却所述高压仓内的设备；
所述绝缘支撑棒外表面做有裙边结构；
还包括设置在所述移动平台上的加速管支撑杆，用于对所述加速管进行支撑，所述加速管支撑杆包括位于所述加速管支撑杆底端的高度调节端和位于所述加速管支撑杆顶端的固定抱箍，所述加速管支撑杆与所述高度调节端通过螺纹连接，所述加速管支撑杆上设有把手，通过所述把手旋转所述加速管支撑杆能够调节所述加速管支撑杆的高度；所述固定抱箍通过上下两个U型卡槽将所述加速管固定，所述U型卡槽和所述加速管之间采用高强度塑胶垫进行压力缓冲；
所述锥形地脚升起时所述移动平台能够通过所述滚轮进行移动，所述锥形地脚落下时对所述移动平台进行固定和支撑；所述锥形地脚通过旋转调节高度。
进一步，
所述高频离子源系统设置在所述高压仓内，包括尾端设有吸极、顶端与氘气瓶相连的放电管，所述放电管的尾端设有圆盘形的离子源底盘，所述吸极位于所述离子源底盘中心；还包括套装在所述放电管的外表面的高频电极和设置在所述放电管的顶端的阳极探针；
所述吸极位于所述放电管的轴线上，由铝电极和石英套管组成，所述铝电极为中心带圆孔的圆柱体，所述圆孔为束流引出孔道，所述石英套管套装在所述铝电极外面；
所述离子源底盘采用不锈钢制作，所述离子源底盘的一侧通过固定压环和环形垫片与所述放电管的尾端连接，所述固定压环与所述离子源底盘之间通过螺纹连接；所述放电管的尾端上设有密封圈，位于所述离子源底盘和所述环形垫片之间，用于所述放电管与所述离子源底盘之间的密封；所述离子源底盘的另一侧用于与所述加速管连接；
所述放电管采用高纯石英玻璃制作，所述放电管的尾端为平底，所述尾端的中心设有圆孔，所述圆孔用于套装在所述吸极的所述石英套管上；所述放电管的顶端设有进气孔，所述进气孔通过真空橡皮管与所述氘气瓶相连，用于向所述放电管内输入氘气；所述阳极探针设置在所述放电管的顶端的中心位置，用于加载引出电压，所述阳极探针前设有石英玻璃挡片，用于避免电子反向加速轰击所述阳极探针；所述阳极探针采用钨棒制作；
所述进气孔与所述氘气瓶之间还设有针阀，所述针阀用于控制气体流量，所述针阀两端分别用所述真空橡皮管连接所述氘气瓶和放电管的所述进气孔；所述氘气瓶通过抱箍固定在气瓶支架上，所述气瓶支架固定设置在所述高压仓内；
还包括设置在所述放电管***的第一屏蔽盒，所述放电管的顶端和尾端位于所述第一屏蔽盒之外，所述第一屏蔽盒为铝质，在所述第一屏蔽盒上设有若干散热孔；
所述高频电极为两个尺寸相同的铜环，分开套装在所述放电管的外表面；还包括设置在所述第一屏蔽盒内部、位于所述放电管下方的匹配器，所述匹配器的输出电缆与所述高频电极相连，所述高频电极用于将功率馈入所述放电管中；所述第一屏蔽盒外部设置N型高频屏蔽线接口；
还包括套装在所述放电管外的环形的永磁铁，所述永磁铁通过卡槽固定设置在所述第一屏蔽盒内部，靠近所述放电管的尾端和所述离子源底盘；
还包括通过绝缘磁柱设置在所述离子源底盘上的前聚焦单元；所述绝缘磁柱设置在所述吸极的位置周围，所述前聚焦单元为金属环，所述前聚焦单元通过螺纹与所述绝缘磁柱连接，使所述前聚焦单元与所述离子源底盘之间实现绝缘；还包括设置在所述离子源底盘上的前聚焦电源输入端，所述前聚焦电源输入端为所述前聚焦单元的电源接头，用于馈入聚焦电压，其尾部通过导线与所述前聚焦单元连接。
进一步，
所述加速管为不锈钢直管，设置在所述高压仓外侧，外表面设置14个与所述加速管同轴的环形的均压环固定片，每个所述均压环固定片上通过螺丝设置一个均压环，相邻的所述均压环之间通过均压电阻连接；所述加速管的前端设有加速管前端法兰，用于接离所述离子源底盘，使得所述加速管固定在所述高压仓上；所述加速管的后端设有加速管后端法兰，用于连接所述真空系统及测量单元；
14个所述均压环将所述加速管分为15节加速单元，其中靠近所述加速管前端法兰一端的第一节所述加速单元作为后聚焦单元，用于对所述D+离子束进行调制；从所述后聚焦单元至所述加速管后端法兰的剩余13节所述加速单元作为均压加速段对所述D+离子束进行加速和聚焦。
进一步，
所述真空系统及测量单元包括设置有四通真空管、分子泵的不锈钢制的三通管道，所述三通管道的前端端口通过所述加速管后端法兰与所述加速管密封连接；所述三通管道的后端端口通过螺栓与所述关联束靶系统密封连接；所述三通管道的中部端口与所述分子泵通过法兰密封连接，所述分子泵用于对所述三通管道抽真空；
所述四通真空管的其中一个端口通过一个快接法兰与所述三通管道密封连接，所述四通真空管的剩余三个端口分别通过一个快接法兰连接放气阀和两个真空测量管，所述真空测量管为全量程金属硅管；所述放气阀用于所述三通管道的内部真空的释放；所述快接法兰为KF40快接法兰。
进一步，
所述关联束靶系统是设有关联α阵列探测器和伴随靶管的束流漂移管；
所述束流漂移管为直管型不锈钢管，所述束流漂移管的前端端口用于与所述三通管道的所述后端端口密封连接；在所述束流漂移管的前端端口设有水冷光阑，还包括设置在所述束流漂移管内、与所述束流漂移管同轴的限束光阑；所述束流漂移管的尾端是密封的斜面结构，在所述斜面结构上设有氚靶；在所述氚靶上方的所述束流漂移管的侧壁上设有接口，用于连接所述关联α阵列探测器；在所述接口旁连接所述伴随靶管；从所述三通管道射来的所述D+离子束依次通过所述水冷光阑和所述限束光阑后轰击所述氚靶，发生所述D-T反应，产生所述中子；所述限束光阑和所述水冷光阑用于对所述D+离子束进行限束；
所述限束光阑分为可拆卸的前段和后段，所述前段和所述后段之间通过螺纹连接，所述后段通过所述水冷光阑与所述束流漂移管用螺栓固定；根据实际需要拆卸所述前段，从而调整所述限束光阑的限束孔与所述氚靶的距离；
所述伴随靶管顶端通过柱密封方式设置探测器，所述伴随靶管的尾端与所述连接在所述束流漂移管密封连通；所述伴随靶管内部还设有两个同轴的反散射光阑；两个所述反散射光阑与所述氚靶的距离分别为5cm和25cm；所述探测器用于所述D-T反应中的中子源源强的监测；所述探测器前端有限束孔；
所述关联α阵列探测器包括外部设有关联束探测器接头的第二屏蔽盒，密封贯穿设置在所述第二屏蔽盒底端上的直筒型的阵列探测器外壳，所述阵列探测器外壳作为与所述束流漂移管连通的关联束管道；设置在所述阵列探测器外壳上端、位于所述第二屏蔽盒内部的信号读出电路；在所述阵列探测器外壳内部还层叠设有两个多阳极光电倍增管；所述阵列探测器外壳的底端开口设有法兰，所述法兰用于所述关联α阵列探测器与所述束流漂移管的所述接口的密封连接；还包括依次设置在所述阵列探测器外壳与所述法兰之间的蓝宝石玻璃、闪烁体探测器、铝箔和避光压环，所述法兰将所述避光压环和所述铝箔固定在所述闪烁体探测器上，所述闪烁体探测器通过硅脂与所述蓝宝石玻璃进行光学耦合，所述蓝宝石玻璃通过硅脂固定在所述多阳极光电倍增管上；所述信号读出电路通过排插与所述多阳极光电倍增管连接，用于信号读出；
所述束流漂移管、所述伴随靶管和所述关联束管道的轴心交于所述氚靶的中心；所述关联束管道与所述束流漂移管的中心线呈90°角；所述斜面结构与所述束流漂移管呈45°角；所述伴随靶管和所述关联α阵列探测器位于所述束流漂移管的同侧；
所述氚靶的靶座采用凹型槽设计，内部边沿设有绝缘橡胶圈，能够安装固体氚靶；所述靶座内壁设有绝缘体薄膜，使所述氚靶和所述靶座之间绝缘；所述靶座上端有用于固定冷却气管的气管固定槽，所述冷却气管的出口对准所述氚靶的中心，在所述D+离子束小于100μA的条件下通过气冷方式对所述氚靶进行冷却；所述靶座周围有水盖安装槽，在所述D+离子束大于100μA的条件下通过水冷方式对所述氚靶进行冷却。
进一步，
所述高电位控制机柜设置在所述高压仓内，内部设有射频电源、后聚焦电源、吸极电源、供电控制器、前聚焦电源和高电位控制单元；
所述射频电源通过高频馈入线与所述匹配器相联，用于所述放电管中的高频电场的产生；
所述后聚焦电源输出电源与所述后聚焦单元连接，用于所述后聚焦单元的控制；
所述吸极电源输出电压连接所述阳极探针，用于为所述D+离子束的引出提供正电压；
所述供电控制器由所述隔离变压器的220V电源输出端供电，用于为所述射频电源、所述后聚焦电源、所述吸极电源、所述前聚焦电源、所述高电位控制单元和所述风扇提供供电控制；所述隔离变压器设置在所述高压仓外部下方的所述移动平台上；
所述前聚焦电源的输出端连接前聚焦电源输入端，为所述前聚焦单元提供聚束电压；
所述高电位控制单元用于将光信号转换为第二电信号，所述第二电信号用于控制所述供电控制器的启停，还用于控制所述射频电源、所述后聚焦电源、所述吸极电源和所述前聚焦电源的输出。
进一步，
所述地电位控制机柜内设有分子泵控制器、地电位控制单元、总电源控制器、高压电源、真空测量仪和机械泵；
所述总电源控制器用于整个中子发生器系统的供电控制；
所述高压电源的输出端通过高压馈入线与所述高压仓连接，为所述D+离子束的加速提供高压；
所述真空测量仪与所述真空测量管连接，用于所述三通管道内真空测量与监测；所述真空测量仪测得的真空数值反馈给所述控制系统，用于控制分子泵的启动与关闭；
所述机械泵作为前级泵通过波纹管与所述分子泵连接；
所述分子泵控制器通过控制线与所述分子泵连接，用于控制所述分子泵的启动与停止；
所述地电位控制单元通过光纤与所述高电位控制单元连接，所述地电位控制单元将作为控制命令的第一电信号转换为所述光信号，通过所述光纤传给所述高电位控制单元，所述高电位控制单元再将所述光信号转换为所述第二电信号控制所述高电位控制机柜的设备。
进一步，
所述控制系统包括控制软件和控制模块，所述控制软件设置在所述地电位控制单元内；所述控制模块包括设置在所述地电位控制单元内的PLC模块和第一光电隔离模块，设置在所述高电位控制单元内的第二光电隔离模块；
所述控制软件通过所述PLC模块控制所述第一光电隔离模块将所述第一电信号转换为所述光信号，将所述光信号通过所述光纤传给所述第二光电隔离模块，所述第二光电隔离模块将所述光信号转换为所述第二电信号，将所述第二电信号传给所述供电控制器，所述供电控制器连接所述吸极电源、所述射频电源、所述前聚焦电源和所述后聚焦电源。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所提供的中子发生器是可适用于标记中子束无损检测应用的便携式D-T中子发生器。
2.本发明所提供的中子发生器采用紧凑型设计，在离子源底盘36设置了前聚焦单元34，加速管6的第一节加速单元设置为后聚焦单元，通过这两个聚焦单元，使D+离子束在较短的光路下就可以实现聚束。在高压120kV，束流强度小于3mA的条件下靶点直径尺寸可以小于2mm。
3.本发明所提供的中子发生器采用高频离子源，其吸极37的石英套管采用与放电管9一体化成形设计，避免了吸极37的跌落风险，增加了安装稳定性和可靠性。
4.高频离子源系统5采用自屏蔽设计(即依靠第一屏蔽盒46进行屏蔽)，可以降低高频信号对中子发生器头部区域(中子发生器头部区域是指包括离子源底盘36、吸极37、前聚焦单元34等部件的区域)的电源干扰。
5.高压头部的绝缘支撑棒16采用聚酯棒材料，相比传统的陶瓷材料，具有更好的可塑性，密度小，质量轻，在保证高压绝缘的条件下有利于降低中子发生器的整体质量。
6.关联束靶系统8采用紧凑双伴随设计，反角150°伴随金硅面垒型探测器(即探测器71)可以监测中子产额，反角90°伴随关联α阵列探测器66可以实现中子标记。
7.在距离氚靶68前的5cm处加入限束光阑69，限束光阑69与束流漂移管64采用紧配合准直设计，保证光阑中心的通孔处于束流漂移管64的中心。
8.本发明所提供的中子发生器采用紧凑型干式隔离变压器4进行中子发生器头部区域供电，隔离变压器4处于中子发生器头部区域下方，避免中子发生器整体体积过大。
附图说明
图1是本发明
具体实施方式
中所述的一种用于标记中子束无损检测的移动式D-T中子发生器的示意图；
图2是本发明具体实施方式中所述的高压仓及支撑结构1的示意图；
图3是本发明具体实施方式中所述的地电位控制机柜2的示意图；
图4是本发明具体实施方式中所述的高电位控制机柜3的示意图；
图5是本发明具体实施方式中所述的隔离变压器4的示意图；
图6是本发明具体实施方式中所述的高频离子源系统5的示意图；
图7是图6中A区域的局部放大示意图；
图8是本发明具体实施方式中所述的加速管6的示意图；
图9是本发明具体实施方式中所述的真空系统及测量单元7的示意图；
图10是本发明具体实施方式中所述的关联束靶系统8的示意图；
图11是本发明具体实施方式中所述的关联束靶系统8的剖视图；
图12是本发明具体实施方式中所述的关联α阵列探测器66的剖视图；
图13是图12中C区域的局部放大示意图；
图14是图12的B向视图；
图中：1-高压仓及支撑结构，2-地电位控制机柜，3-高电位控制机柜，4-隔离变压器，5-高频离子源系统，6-加速管，7-真空系统及测量单元，8-关联束靶系统，9-固定抱箍，10-加速管支撑杆，11-高度调节端，12-移动平台，13-风扇，14-高压仓，15-固定槽，16-绝缘支撑棒，17-滚轮，18-锥形地脚，19-分子泵控制器，20-地电位控制单元，21-总电源控制器，22-高压电源，23-真空测量仪，24-机械泵，25-射频电源，26-后聚焦电源，27-吸极电源，28-供电控制器，29-前聚焦电源，30-高电位控制单元，31-220V电源输出端，32-220V供电输入端，33-绝缘磁柱，34-前聚焦单元，35-前聚焦电源输入端，36-离子源底盘，37-吸极，38-高频电极，39-放电管，40-针阀，41-氘气瓶，42-气瓶支架，43-进气孔，44-阳极探针，45-永磁铁，46-第一屏蔽盒，47-匹配器，48-密封圈，49-环形垫片，50-固定压环，51-加速管前端法兰，52-均压电阻，53-均压环，54-均压环固定片，55-加速管后端法兰，56-真空测量管，57-放气阀，58-四通真空管，59-三通管道，60-前端端口，61-后端端口，62-中部端口，63-分子泵，64-束流漂移管，65-伴随靶管，66-关联α阵列探测器，67-反散射光阑，68-氚靶，69-限束光阑，70-水冷光阑，71-探测器，72-接口，73-第二屏蔽盒，74-阵列探测器外壳，75-信号读出电路，76-多阳极光电倍增管，77-关联束探测器接头，78-蓝宝石玻璃，79-闪烁体探测器，80-铝箔，81-避光压环，82-法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种用于标记中子束无损检测的移动式D-T中子发生器，包括高压仓及支撑结构1、地电位控制机柜2、高电位控制机柜3、隔离变压器4、高频离子源系统5、加速管6、真空系统及测量单元7、关联束靶系统8，以及控制高频离子源系统5和加速管6的控制系统。
高频离子源系统5和真空系统及测量单元7通过加速管6连接，关联束靶系统8设置在真空系统及测量单元7上，由高频离子源系统5产生并引出的D+离子束通过加速管6加速后轰击关联束靶系统8中的氚靶68，在氚靶68上通过D-T反应产生14MeV的中子；关联束靶系统8同时对中子(即α粒子)的产生时间和位置的测量，实现对中子的出射时间和方向的标定；真空系统及测量单元7用于为关联束靶系统8提供真空环境。
高频离子源系统5、加速管6、真空系统及测量单元7，设置在高压仓及支撑结构1上，高电位控制机柜3和隔离变压器4设置在高压仓及支撑结构1上的；地电位控制机柜2独立于高压仓及支撑结构1之外；
高电位控制机柜3用于为高频离子源系统5提供和控制电源；
隔离变压器4用于为高电位控制机柜3提供电源；
地电位控制机柜2用于为真空系统及测量单元7提供和控制电源，还用于真空系统及测量单元7的真空测量与监测。
如图2所示，高压仓及支撑结构1包括底部设有若干滚轮17和锥形地脚18的移动平台12，通过若干根绝缘支撑棒16支撑设置在移动平台12上的高压仓14，绝缘支撑棒16通过固定槽15与移动平台12和高压仓14固定连接；
高压仓14为采用3mm厚不锈钢制成的立方体箱体，箱体的8个角采用弧形结构，避免尖端打火；高压仓14的其中三个立面设置有可拆卸门板，每个门板上设有5个通风口；高压仓14顶部安装有风扇13，用于冷却高压仓14内的设备；
绝缘支撑棒16为环氧树脂材料，具有绝缘性能好的特点，相较于传统的磁柱具有一定的韧性，不易断裂，且质量较轻；绝缘支撑棒16的尺寸为φ100mm×800mm，为了增大爬电距离，外表面做有裙边结构；
还包括设置在移动平台12上的加速管支撑杆10，用于对加速管6进行支撑，加速管支撑杆10包括位于加速管支撑杆10底端的高度调节端11和位于加速管支撑杆10顶端的固定抱箍9，加速管支撑杆10与高度调节端11通过螺纹连接，加速管支撑杆10上设有把手，通过把手旋转加速管支撑杆10能够调节加速管支撑杆10的高度；固定抱箍9通过上下两个U型卡槽将加速管6的后端固定，U型卡槽和加速管6之间采用高强度塑胶垫进行压力缓冲，避免加速管6受强扭力而引起断裂；
移动平台12为5cm厚的铝板，在保证足够机械强度的情况下质量较小，尺寸为1m×2m×0.05m；锥形地脚18升起时移动平台12能够通过滚轮17进行移动，锥形地脚18落下时对移动平台12进行固定和支撑；锥形地脚18通过旋转调节高度，锥形地脚18材质为高强度不锈钢。
高频离子源系统5(见图6)设置在高压仓14内，包括尾端设有吸极37、顶端与氘气瓶41相连的放电管39，放电管39的尾端设有圆盘形的离子源底盘36，吸极37位于离子源底盘36中心；还包括套装在放电管39的外表面的高频电极38和设置在放电管39的顶端的阳极探针44；
吸极37位于放电管39的轴线上，由铝电极和石英套管组成，铝电极为中心带圆孔的圆柱体，圆孔为束流引出孔道，石英套管套装在铝电极外面；
离子源底盘36采用不锈钢制作，如图7所示，离子源底盘36的一侧通过固定压环50和环形垫片49与放电管39的尾端连接，固定压环50与离子源底盘36之间通过螺纹连接；放电管39的尾端上设有密封圈48，位于离子源底盘36和环形垫片49之间，用于放电管39与离子源底盘36之间的密封(即放电管39通过柱密封方式安装在离子源底盘36上，吸极37处于两者中间)；离子源底盘36的另一侧用于与加速管6连接；
放电管39采用高纯石英玻璃制作，放电管39的尾端为平底，尾端的中心设有圆孔，圆孔用于套装在吸极37的石英套管上；放电管39的顶端设有进气孔43，进气孔43通过真空橡皮管与氘气瓶41相连，用于向放电管39内输入氘气；阳极探针44设置在放电管39的顶端的中心位置，用于加载引出电压(即向放电管39内馈入引出电压)，阳极探针44前设有石英玻璃挡片，用于避免电子反向加速轰击阳极探针44；阳极探针44采用钨棒制作；
进气孔43与氘气瓶41之间还设有针阀40，针阀40用于控制气体流量，针阀40两端分别用真空橡皮管连接氘气瓶41和放电管39的进气孔43；氘气瓶41通过抱箍固定在气瓶支架42上，气瓶支架42固定设置在高压仓14内；
还包括设置在放电管39***的第一屏蔽盒46，放电管39的顶端和尾端位于第一屏蔽盒46之外，第一屏蔽盒46为铝质，在第一屏蔽盒46上设有若干散热孔；
高频电极38为两个尺寸相同的铜环，分开套装在放电管39的外表面，两个高频电极38根据实际使用情况间距2-5cm；还包括设置在第一屏蔽盒46内部、位于放电管39下方的匹配器47，匹配器47的输出电缆通过铜焊方式与高频电极38相连，高频电极38用于将功率馈入放电管39中；第一屏蔽盒46外部设置N型高频屏蔽线接口，用于连接射频电源25的输出线缆；
还包括套装在放电管39外的环形的永磁铁45，永磁铁45通过卡槽固定设置在第一屏蔽盒46内部，靠近放电管39的尾端和离子源底盘36；匹配器47、永磁铁45、高频电极38、放电管39的顶端均处于第一屏蔽盒46内，第一屏蔽盒46用于高频信号的屏蔽；
还包括通过绝缘磁柱33设置在离子源底盘36上的前聚焦单元34；绝缘磁柱33焊接设置在吸极37的位置周围，绝缘磁柱33外部有螺纹，前聚焦单元34为金属环，内环有螺纹结构，前聚焦单元34通过螺纹与绝缘磁柱33连接，使前聚焦单元34与离子源底盘36之间实现绝缘；还包括设置在离子源底盘36上的前聚焦电源输入端35，前聚焦电源输入端35为前聚焦单元34的电源接头(与前聚焦电源29相连)，用于馈入聚焦电压，其尾部通过导线与前聚焦单元34连接。
加速管6(见图8)为不锈钢直管，设置在高压仓14外侧，外表面设置14个与加速管6同轴的环形的均压环固定片54，每个均压环固定片54上通过螺丝设置一个均压环53，相邻的均压环53之间通过均压电阻52连接；加速管6的前端设有加速管前端法兰51，用于接离离子源底盘36，使得加速管6固定在高压仓14上；加速管6的后端设有加速管后端法兰55，用于连接真空系统及测量单元7；
14个均压环53将加速管6分为15节加速单元，其中靠近加速管前端法兰51一端的第一节加速单元(接后聚焦电源26)作为后聚焦单元，用于对D+离子束进行调制；从后聚焦单元至加速管后端法兰55的剩余13节加速单元作为均压加速段对D+离子束进行加速和聚焦；加速管6总长0.44米，每节均压环53长度为24.8mm。
如图9所示，真空系统及测量单元7包括设置有四通真空管58、分子泵63的不锈钢制的三通管道59，三通管道59的前端端口60通过加速管后端法兰55与加速管6密封连接；三通管道59的后端端口61通过螺栓与关联束靶系统8密封连接；三通管道59的中部端口62与分子泵63通过法兰密封连接，分子泵63用于对三通管道59抽真空；
四通真空管58的其中一个端口通过一个快接法兰与三通管道59密封连接，四通真空管58的剩余三个端口分别通过一个快接法兰连接放气阀57和两个真空测量管56，真空测量管56为全量程金属硅管，真空测量管56与真空测量仪23组成数字真空监测系统；放气阀57用于三通管道59的内部真空的释放；快接法兰为KF40快接法兰；分子泵63的抽速为300L/min。
如图10、图11所示，关联束靶系统8是设有关联α阵列探测器66和伴随靶管65的束流漂移管64；
束流漂移管64为直管型不锈钢管，束流漂移管64的前端端口60用于与三通管道59的后端端口61密封连接，用于保证束流管道畅通以及真空维持；在束流漂移管64的前端端口60设有水冷光阑70，还包括设置在束流漂移管64内、与束流漂移管64同轴的限束光阑69；束流漂移管64的尾端是密封的斜面结构，在斜面结构上设有氚靶68；在氚靶68上方的束流漂移管64的侧壁上设有接口72，用于连接关联α阵列探测器66；在接口72旁连接伴随靶管65；从三通管道59射来的D+离子束依次通过水冷光阑70和限束光阑69后轰击氚靶68，发生D-T反应，产生中子；限束光阑69和水冷光阑70用于对D+离子束进行限束；
限束光阑69分为可拆卸的前段和后段，前段和后段之间通过螺纹连接，后段通过水冷光阑70与束流漂移管64用螺栓固定；根据实际需要拆卸前段，从而调整限束光阑69的限束孔与氚靶68的距离；(限束光阑69的前段通过紧配合与束流漂移管64连接。)
伴随靶管65顶端通过柱密封方式设置探测器71(探测器71是SiC探测器，在本发明中作为伴随探测器)，伴随靶管65的尾端与连接在束流漂移管64密封连通；伴随靶管65内部还设有两个同轴的反散射光阑67，厚度3mm，孔径8mm；两个反散射光阑67与氚靶68的距离分别为5cm和25cm；伴随靶管65与束流漂移管64中心线呈30°角；伴随靶管65长50cm，内部直径为3cm，为不锈钢材质；探测器71用于D-T反应中的中子源源强的监测；探测器71采用金硅面垒型探测器，为了降低探测器计数率，减少死时间，探测器71前端有直径1mm限束孔；
如图12所示，关联α阵列探测器66包括外部设有关联束探测器接头77的第二屏蔽盒73，密封贯穿设置在第二屏蔽盒73底端上的直筒型的阵列探测器外壳74，阵列探测器外壳74作为与束流漂移管64连通的关联束管道；设置在阵列探测器外壳74上端、位于第二屏蔽盒73内部的信号读出电路75；在阵列探测器外壳74内部还层叠设有两个多阳极光电倍增管76(H13700)；阵列探测器外壳74的底端开口通过螺丝设有法兰82，法兰82用于关联α阵列探测器66与束流漂移管64的接口72的密封连接；
如图13所示，还包括依次设置在阵列探测器外壳74与法兰82之间的蓝宝石玻璃78、闪烁体探测器79、铝箔80和避光压环81，法兰82将避光压环81和铝箔80固定在闪烁体探测器79上，闪烁体探测器79通过硅脂与蓝宝石玻璃78进行光学耦合，蓝宝石玻璃78通过硅脂固定在多阳极光电倍增管76上；信号读出电路75通过排插与多阳极光电倍增管76连接，用于信号读出；
束流漂移管64、伴随靶管65和关联束管道的轴心交于氚靶68的中心；关联束管道与束流漂移管64的中心线呈90°角；斜面结构与束流漂移管64呈45°角，便于探测器71和关联α阵列探测器66对α粒子的探测；伴随靶管65和关联α阵列探测器66位于束流漂移管64的同侧；
氚靶68的靶座采用凹型槽设计，内部边沿设有绝缘橡胶圈，能够安装直径为50mm的固体氚靶；靶座内壁设有0.1mm厚的绝缘体薄膜，使氚靶68和靶座之间绝缘，便于到达氚靶68的D+离子束的测量；靶座上端有用于固定冷却气管的气管固定槽，冷却气管的出口对准氚靶68的中心，在D+离子束小于100μA的条件下通过气冷方式对氚靶68进行冷却；靶座周围有水盖安装槽，在D+离子束大于100μA的条件下通过水冷方式对氚靶68进行冷却。
如图14所示，关联束探测器接头77包括供电接头、T信号接头、A位置信号接头、B位置信号接头、C位置信号接头、D位置信号接头。供电接头为高压接头，A位置信号接头、B位置信号接头、C位置信号接头、D位置信号接头均为BNC接头。
高电位控制机柜3(见图4)设置在高压仓14内，内部设有射频电源25、后聚焦电源26、吸极电源27、供电控制器28、前聚焦电源29和高电位控制单元30；
射频电源25通过高频馈入线与匹配器47相联，用于放电管39中的高频电场即震荡电场的产生；射频电源25的输出频率为108MHz,输出功率为0-300W；
后聚焦电源26输出电源与后聚焦单元连接，用于后聚焦单元的控制；
吸极电源27输出电压连接阳极探针44，用于为D+离子束的引出提供正电压；吸极电源27和射频电源25共同构成高频离子源系统5的辅助电源；
供电控制器28由隔离变压器4(见图5)的220V电源输出端31供电，用于为射频电源25、后聚焦电源26、吸极电源27、前聚焦电源29、高电位控制单元30和风扇13提供供电控制；隔离变压器4设置在高压仓14外部下方的移动平台12上；
前聚焦电源29的输出端连接前聚焦电源输入端35，为前聚焦单元34提供聚束电压；
高电位控制单元30用于将光信号转换为第二电信号，第二电信号用于控制供电控制器28的启停，还用于控制射频电源25、后聚焦电源26、吸极电源27和前聚焦电源29的输出。
地电位控制机柜2(见图3)内设有分子泵控制器19、地电位控制单元20、总电源控制器21、高压电源22、真空测量仪23和机械泵24；
总电源控制器21用于整个中子发生器系统的供电控制；
高压电源22的输出端通过高压馈入线与高压仓14连接，为D+离子束的加速提供高压；高压电源22是130kV/6.5mA的箱式电源；
真空测量仪23与真空测量管56连接，用于三通管道59内真空测量与监测；真空测量仪23测得的真空数值反馈给控制系统，用于控制分子泵63的启动与关闭；
机械泵24作为前级泵通过波纹管与分子泵63连接；机械泵24的抽速为3L/s；
分子泵控制器19通过控制线与分子泵63连接，用于控制分子泵63的启动与停止；
地电位控制单元20通过光纤与高电位控制单元30连接，地电位控制单元20将作为控制命令的第一电信号转换为光信号，通过光纤传给高电位控制单元30，高电位控制单元30再将光信号转换为第二电信号控制高电位控制机柜3的设备。
控制系统包括控制软件和控制模块，控制软件设置在地电位控制单元20内；控制模块包括设置在地电位控制单元20内的PLC模块和第一光电隔离模块，设置在高电位控制单元30内的第二光电隔离模块；
控制软件通过PLC模块控制第一光电隔离模块将第一电信号转换为光信号，将光信号通过光纤传给第二光电隔离模块，第二光电隔离模块将光信号转换为第二电信号，将第二电信号传给供电控制器28，供电控制器28连接吸极电源27、射频电源25、前聚焦电源29和后聚焦电源26。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。