美研发出扁平形中子发生器 比圆柱形中子源成本低、应用范围更广

 美研发出扁平形中子发生器 比圆柱形中子源成本低、应用范围更广

美国能源部桑迪亚国家实验室开发出一种新型的中子发生器，把传统的圆柱形变成了像计算机芯片那样的平面几何形。新型中子发生器比传统的更小，直径只有1英寸到2英寸，更像一个迷你加速器。研究人员表示，这种扁平形中子源紧密、简单而且可低成本大量生产，为医疗、安检、防扩散等领域带来更多新的应用。

传统中子发生器是基于加速器的圆柱形构造，更容易控制电场和离子束形状，但这种设计也限制了它的大小、离子流和中子输出。为了获得更多中子，研究小组转而考虑能否把它做成像计算机芯片那样的平面形，还要具备一个中子发生器的所有部件，从离子源到靶。

研究人员将新型发生器昵称为“中子管”（neutristor）。领导该实验的朱安·伊利森多-迪卡尼尼介绍说，从圆柱到扁平，从高压到低压，要找到合适的比例。他们利用简单的二极管基中子管截面图和表面组装拓扑学，让中子发生器成功“转型”。接下来是把它缩小到微米级甚至纳米级。目前，他们已经演示了毫米级中子设备和微米级离子源。芯片式外形能容许一个堆栈中有不同的层数，旋转这些用于辐射放电（radial discharge）的层就可以增加输出。

伊利森多-迪卡尼尼解释说，芯片虽然是扁平的，但旋转起来就像是圆柱形的，这样就可将中子数量增加一到两个数量级。

该研究是一项为期3年的实验室指导研究与开发项目，是大量生产微型中子发生器所必需的基础支撑技术，这种技术改造后可用于医疗和工业领域。桑迪亚实验室退休的科学家、工程师斯图尔特·格里夫斯说：“这是一项革新性的技术，显示了从当前到未来中子发生器的制造方面可能的巨大飞跃。但它还需进一步完善，如果成功将产生巨大的影响。”

这种新型中子发生器近期zui实际的应用是作为微型医用中子源，植入癌症患者体内离肿瘤很近的地方，让病人在家里也能长期接受低剂量的中子辐射。研究人员已经为一种用于中子俘获癌症治疗的毫米级中子发生器提交了申请。其他更复杂的商业应用还要再等5年到10年。目前，他们正在测试用该实验室的微电机系统设施制造的微米级中子源阵列，并开始其商业技术转化工作。

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