申请/专利权人：中国原子能科学研究院;中国同辐股份有限公司

申请日：2020-12-31

公开（公告）日：2024-02-20

公开（公告）号：CN112808002B

主分类号：B01D59/48

分类号：B01D59/48

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.20#授权;2021.06.04#实质审查的生效;2021.05.18#公开

摘要：本发明公开了一种镱同位素电磁分离方法，包括：启动水冷系统为离子源、接收器、真空室提供冷却水；启动真空系统对真空室进行抽真空；启动离子源的电源并进行离子源冷锻炼；对坩埚加热炉筒通入电流，并对弧室加热器通入电流，直至坩埚的温度达到镱同位素饱和蒸汽压所需温度；对灯丝通入电流，并对弧放电室施加电压，使得阴极发射的电子与分离材料的气体分子发生碰撞电离形成放电等离子体并引出形成具有一定能量和形状的镱离子束；利用磁场装置控制镱离子束偏转、分离，并利用接收器接收分离的镱同位素离子束。通过上述方法分离的镱同位素丰度较高，且镱同位素分离工艺操作简单易行。

主权项：1.一种镱同位素电磁分离方法，其特征在于，包括：启动同位素电磁分离器（100）中的水冷系统为所述同位素电磁分离器（100）中的离子源（110）、接收器（120）、真空系统（130）的真空室提供冷却水；启动所述真空系统（130）对所述真空室进行抽真空；启动所述离子源（110）的电源并进行所述离子源（110）冷锻炼；对所述离子源（110）中的坩埚加热炉筒（310）通入电流，并对所述离子源（110）中的弧室加热器（316）通入电流，直至所述离子源（110）中的坩埚（308）的温度达到镱同位素饱和蒸汽压所需温度，其中，对所述离子源（110）中的坩埚加热炉筒（310）通入的电流为80A～90A；对所述离子源（110）中的弧室加热器（316）通入的电流为20A～30A；对所述离子源（110）中的灯丝（304）通入电流，并对所述离子源（110）中的弧放电室（315）施加电压，使得所述灯丝（304）发射电子轰击所述离子源（110）中的阴极（305）发射电子，所述阴极（305）发射的电子与分离材料的气体分子发生碰撞电离形成放电等离子体，所述放电等离子体经所述离子源（110）中的接地电极（301）、聚焦电极（302）和引出缝电极（303）引出形成具有一定能量和形状的镱离子束（112），其中，对所述离子源（110）中的灯丝（304）通入的电流为120A～130A；对所述离子源（110）中的弧放电室（315）施加的电压为50V～260V；所述分离材料为YbCl3；利用磁场装置控制所述镱离子束（112）偏转、分离，并利用所述接收器（120）接收分离的镱同位素离子束；所述启动所述离子源（110）的电源并进行所述离子源（110）冷锻炼，包括：启动所述离子源（110）中的引出缝电极（303）的电源，使得所述引出缝电极（303）的电压从第一电压逐步增加，直至打火严重时停止升压；等打火消除后再次升压，当所述引出缝电极（303）的电压升到第二电压值时，停留预设时间，然后退回到所述第一电压；启动所述离子源（110）中的聚焦电极（302）的电源，使得所述聚焦电极（302）的电压从所述第一电压逐步增加，直至打火严重时停止升压；等打火消除后再次升压，当所述聚焦电极（302）的电压升到第三电压时，停留预设时间，然后退回到所述第一电压；将所述引出缝电极（303）的电压升至第四电压，并将所述聚焦电极（302）的电压升至第五电压；其中，所述第一电压为0V；所述第二电压值为35kV；所述引出缝电极（303）的电压升到所述第二电压值时，停留的预设时间为5分钟；所述第三电压为-25kV；所述聚焦电极（302）的电压升到所述第三电压时，停留的预设时间为5分钟；所述第四电压为30kV；所述第五电压为8～15kV；所述利用所述磁场装置控制镱离子束（112）偏转、分离，并利用所述接收器（120）接收分离的镱同位素离子束，进一步包括：当所述弧放电室（315）内放电稳定，引出离子束流较大时，将多种同位素调整到所述接收器（120）中的接收口袋（125）对应的位置；所述将多种同位素调整到所述接收器（120）中的接收口袋（125）对应的位置，进一步包括：将所述引出缝电极（303）的电压加到预设电压，并进入稳定工作状态，调整所述磁场装置中电磁铁的电流，使多个所述镱离子束（112）偏转打到所述接收器（120）中的档门（127）上，其中，所述预设电压为30kV；所述多个所述镱离子束的数量为7个；微调所述磁场装置中电磁铁的电流，使得多个所述镱离子束（112）打在所述档门（127）上的对应的对准条上，检测无误后，打开所述档门（127），使得多个所述镱离子束（112）进入各自对应的所述接收口袋（125）；所述微调所述磁场装置中电磁铁的电流，使得多个所述镱离子束（112）打在所述档门（127）上的对应的对准条上，检测无误后，打开所述档门（127），使得多个所述镱离子束（112）进入各自对应的所述接收口袋（125），包括：微调所述磁场装置中电磁铁的电流，使得多个所述镱离子束（112）分别穿过所述接收器（120）中的面板（123）上的7条入射缝（129）而进入各自对应的所述接收口袋（125）；面板上设置7条入射缝，分别对应接收多个所述镱离子束；所述入射缝的缝宽均设置为5mm～6mm；自所述面板的一侧至另一侧的第一方向上，相邻的所述入射缝之间的距离依次为30.1mm、15.0mm、15.0mm、14.5mm、14.5mm、28.8mm；在所述启动同位素电磁分离器（100）中的水冷系统为所述同位素电磁分离器（100）中的离子源（110）、接收器（120）、真空系统（130）的真空室提供冷却水之前，所述镱同位素电磁分离方法还包括：对分离原料进行脱水：将NH4Cl和作为所述分离材料的YbCl3混合，在低温下缓慢加热脱水。

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