用于产生中子的设备和方法
阅读：1028发布：2020-10-08
专利汇可以提供用于产生中子的设备和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于产生和/或捕获 中子 的方法，包括以下步骤：a)使选自质子、氘核和/或氚核的核暴露于 电场 ，以提取所述核并将如此提取的所述核朝着包含自由 电子 的靶(20)导向；b)例如，将所述核暴露于第一 磁场 的空间和/或时间梯度，以为所述核的磁矩提供预定取向；c)将所述靶暴露于第二磁场，以为所述靶的自由电子的磁矩提供预定取向；d)或使用电子供体超顺磁材料，使得这些材料的自由层的电子在由该超顺磁材料的产生的磁矩的取向所产生的优选方向上取向；e)例如，在使用超顺磁材料的情况下，不使质子束和/或靶暴露于外部磁场。可以需要一种加热设备和/或用于生成磁场的设备，以激活所述材料的超顺 磁性 质。，下面是用于产生中子的设备和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于产生和/或捕获中子的方法，包括以下步骤：
a)使选自质子、氘核和/或氚核的核经受电场以提取所述核，并将适时地提取的核朝着包含自由电子的靶(20)导向，
b)使所述核经受第一磁场的空间和/或时间梯度，以便为所述核的磁矩提供预定取向，以及
c)使所述靶经受第二磁场，从而为所述靶的自由电子的磁矩提供预定取向。
2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述核的磁矩和所述自由电子的磁矩在同一方向上对齐。
3.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述核的磁矩以及所述自由电子的磁矩与所述核朝向所述靶的移位的方向平行，以相同方向或相反方向平行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过施加射频或放电产生氢和/或氘和/或氚的等离子体来获得所述核。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使所述核经受射频，从而为所述核的磁矩提供预定取向。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述靶包含铁磁材料和/或超顺磁材料，且所述靶经受磁场，从而为所述靶的自由电子的磁矩提供预定取向。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使所述靶经受射频，从而为所述靶的自由电子的磁矩提供预定取向。
8.根据紧接的前述三项权利要求中任一项所述的方法，其中，使用射频发生器(8)以
10kHz和50GHz之间的频率施加射频。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所施加的电场通过一个或多个电极、特别是一对阳极/接地电极(12，13)获得，所述一对阳极/接地电极由电极支承件(24)承载。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，施加的所述第一磁场在容纳所述核的壳体(2)的体积上具有0.001特斯拉/米至1000特斯拉/米之间的空间梯度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述靶的自由电子经受所述第二磁场的空间和/或时间梯度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述靶(20)是金属。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述靶(20)加热至100℃与4000℃之间、更好地在200℃与1700℃之间的温度。
14.一种用于产生和/或捕获中子的设备，包括：
a)壳体(2)，在所述壳体中，能够放置选自质子、氘核和/或氚核的核，
b)用于施加第一磁场的空间和/或时间梯度以为存在于所述壳体中的所述核的磁矩提供预定取向的部件，
c)用于施加电场以提取所述核并将适时地提取的核朝向电子导向的部件，以及d)用于向所述电子施加第二磁场以为所述电子的磁矩提供预定取向的部件。
15.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述核的磁矩和所述自由电子的磁矩在同一方向上对齐。
16.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述核的磁矩以及所述自由电子的磁矩与所述壳体中的所述核的移位的方向平行，以相同方向或相反方向平行。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的设备，包括围绕所述壳体的射频发生器，使得能够在所述壳体中产生氢或氘和/或氚的等离子体。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的设备，其中，用于施加所述第一磁场的梯度的所述部件包括用于产生所述第一磁场的第一电磁体(10)。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的设备，其中，所述靶包含铁磁材料和/或超顺磁材料。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的设备，其中，施加电场的所述部件包括一个或多个电极和一个或多个接地端，特别是一对或多对阳极/接地电极(12，13，21，25)，每个电极或每对电极由电极支承件(24，23，26)承载。
21.根据前一项权利要求所述的设备，其中，所述电极支承件(24，23，26)为环的形式，包括用于所述电极和所述接地端的两个外壳，所述两个外壳能够是相同的形式。
22.根据前两项权利要求中任一项所述的设备，其中，所述电极支承件(24，23，26)包括多个横向孔，所述横向孔用于电连接器的通道、用于间隔件的通道中的至少一者，和/或用以平衡所述设备中的压力以及用于气体的循环。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的设备，其中，用于将所述第二磁场施加到所述电子的所述部件包括用以产生所述第二磁场的第二电磁体(14)。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的设备，包括能够产生电子束的电子源。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的设备，包括包含电子的靶(20)，所述靶用于接收所述核。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的设备，包括用于能量产生、特别是用于换热器的冷却部件和/或能量收集部件。
用于产生中子的设备和方法
技术领域
[0001] 本发明特别涉及用于产生和/或捕获中子的设备和方法。
背景技术
[0003] 用于产生中子的另一种技术是散裂，也就是大大加速的(大约从MeV到GeV)能量光子、能量粒子或轻核与重核和/或富中子核的相互作用。入射的能量束(质子、电子或光子)对这些核的撞击，通过裂变核或通过在方向锥中拉走多余的中子而释放出中子。像核反应15
一样，这种技术需要重型设备和相当大的投资才能达到例如大约10 中子/cm2.s的显著的生产水平。放射性危险较低，但产量也较低，生产寿命相对较短(一般小于2000小时)的靶的成本较高，入射粒子束(通常为质子)消耗了大量能量，这就解释了为什么这项技术成本很高。
一样，这种技术需要重型设备和相当大的投资才能达到例如大约10 中子/cm2.s的显著的生产水平。放射性危险较低，但产量也较低，生产寿命相对较短(一般小于2000小时)的靶的成本较高，入射粒子束(通常为质子)消耗了大量能量，这就解释了为什么这项技术成本很高。
[0005] 国际申请WO 99/05683描述了一种质子捕获电子以形成中子的电化学方法。
[0006] 申请EP 2360997描述了一种用于产生中子的方法，其中，使核束和电子束碰撞。因此，有必要首先产生电子束和核束。所使用的设备因此会相对复杂、笨重且昂贵。此外，产量可能不足以产生必须在设备外部使用的足够多的中子，这会造成显著的损失。
[0008] 需要降低经济和能量成本，且简化中子的产生和捕获。
发明内容
[0009] 方法
[0010] 因此，根据本发明的第一方面，本发明的主题是用于产生和/或捕获中子的方法，所述方法包括以下步骤：
[0013] c)使靶经受第二磁场，从而为靶的自由电子的磁矩提供预定取向。
[0014] 电子的磁矩和核的磁矩可以在相同的方向上对齐。它们可以与核朝着靶的移位方向平行，以相同的方向或相反的方向平行。因此它们可以与从步骤b)中提取的核束的轴线共线。为了获得这样的对齐，所使用的磁场可以是轴向的，其轴线与核束的轴线重合。
[0015] 因此，可以通过碰撞来激起中子的产生。然后，这样产生的中子可以被靶的组成核捕获，所述靶通过中子捕获诱导这些相同核的嬗变。
[0016] “自由电子”应该被理解为靶的导电层的电子，所述“自由电子”与靶的原子弱连接并且因此所述“自由电子”可以参与电的循环。包含这些自由电子的层至少可以在核束的一侧覆盖从几纳米到几微米的厚度的靶。
[0017] “磁矩”应理解为意指粒子(即核或电子)的固有磁矩。这些粒子具有电荷和磁矩。
[0018] 已经由磁场定向的电子，外部磁场或由靶自身的超顺磁性材料产生的磁场可以源自靶的组成原子，也就是说，例如源自要嬗变的原子本身，或者以变型形式，源自为此目的添加到靶上或靶中的特定原子，所述特定原子例如电子供体。这些电子供体也可以局部地用作磁场放大器。实际上，一些靶材料，优选被加热超过它们的居里温度的一些靶材料，可以参与在其自身的磁性和所施加的外部磁场的组合作用下局部地提高磁场的梯度。因此，在组合磁场的梯度的作用下，电子的磁矩可以至少局部地与入射的核的磁矩对齐，然后这允许通过电子捕获来产生中子。
[0019] 靶可以具有超顺磁特性。
[0020] “超顺磁特性”应理解为意指靶包含一种或多种超顺磁性材料。超顺磁性是铁磁性或亚铁磁性材料以小颗粒或纳米颗粒形式出现时的行为。在尺寸足够小的颗粒中，磁化可以在温度的影响下自发反转。两次逆转之间的平均时间称为奈尔(Néel)弛豫时间。在没有施加磁场的情况下，如果用来测量这些颗粒的磁化的时间远远大于尼尔弛豫时间，则它们的磁化为零：它们被认为处于超顺磁状态。在这种状态下，外部磁场可以把颗粒磁化，如同在顺磁材料中一样。然而，超顺磁性颗粒的磁化率远大于顺磁性材料的磁化率。
[0021] 在靶具有超顺磁特性的情况下，靶可以经受足够的温度以触发其超顺磁特性。当靶具有超顺磁特性时，靶的加热使得可以触发其超顺磁特性。
[0022] 在靶具有超顺磁特性的情况下，也可以使靶经受第二磁场，以对靶的自由电子的磁矩提供预定取向。这样暴露于第二磁场能够使得可以给出磁化纳米颗粒的取向的优选方向。该优选的方向例如可以是入射质子束的方向或质子束的相反方向。
[0023] 这样产生的中子然后与靶相互作用，所述靶可以是金属或非金属的且被(优选地是铁磁性、甚至超顺磁性的)金属层或导电层覆盖。在非金属靶的情况下，如果导电层是铁磁性的、甚至超顺磁性的，则金属层或导电层的存在提供必要的电子以及局部磁场的梯度的增加，以更有效地定向连接的电子的磁矩。
[0024] 由入射核进行的电子捕获是由相互作用的粒子的磁矩方向引发的。这样就使得可以根据施加的电势的强度来产生冷、热、慢速或快速的中子，以提取和加速入射核。
[0025] 因此，在根据本发明的方法中，可以通过由入射核引发电子的电子捕获、接着立即通过捕获由靶自身的核产生的中子，在靶中获得中子的产生。该方法可以用来产生能量、产生同位素或转化核废料。
[0026] 因此，本发明的一个优点在于，中子的产生可以在靶中原位发生，而中子不会像异位中子源那样损失大量的中子。另一个优点是，借助用于对齐粒子的磁矩、特别是平行于核束的轴线而对齐粒子的磁矩的方法，这些中子的产生具有低能量成本。
[0027] 此外，入射核的能量可以是可变的。它是可调节的，特别是在1μeV和25MeV之间、更好的是在0.025eV和10keV之间、甚至更好在0.01eV和0.4eV之间的间隔内是可调节的。
[0028] 表述“为磁矩提供预定取向”，也称为“极化”，意指磁场的梯度使粒子(核和电子、优选电子)的固有磁矩在场的变化的方向上和核束的变化的方向上取向。该取向可以影响在磁场或场下进入相互作用的粒子中的至少0.01％、甚至至少1％、甚至至少10％、甚至至少50％、或者甚至基本上全部的粒子。
[0029] 核和电子的磁矩可以在第一磁场的梯度的方向上取向。第一磁场的梯度本身可以根据核束的轴线而取向。
[0030] 所产生的中子的能量可位于1μeV与25MeV之间，优选地在0.025eV与10keV之间，甚至更好的是在0.01eV与0.4eV之间。该能量可以取决于传送到入射核的脉冲，特别是取决于所施加的用于提取参与电子捕获反应的核的电势。
[0031] 根据本发明的另一方面，本发明的另一个主题是用于产生和/或捕获中子的方法，包括以下步骤：
[0032] a)使选自质子(氢核)、氘核(重氢核)和/或氚核(超重氢核)的核经受电场以提取所述核，并将适时地提取的核朝着包含自由电子的靶导向，
[0033] b)使所述核经受第一磁场的空间和/或时间梯度，以便为所述核的磁矩提供预定取向，特别是在所述核朝向所述靶加速期间，
[0034] c)使靶经受足够的温度以触发其超顺磁特性，所述靶具有超顺磁特性。
[0035] 在靶具有超顺磁特性的情况下，靶的加热使得可以触发其超顺磁特性。
[0036] 在靶具有超顺磁特性的情况下，也可以使靶经受第二磁场，以对靶的自由电子的磁矩提供预定取向。这样暴露于第二磁场能够使得可以对磁化纳米颗粒的取向提供优选方向。该优选的方向例如可以是入射质子束的方向或质子束的相反方向。
[0037] 入射核
[0038] 通过下文将要描述的射频的施加或高电压的施加而生成氢和/或氘和/或氚的等离子体，可以获得核。在存在射频的情况下存在强磁场导致在磁控管类型的电子旋转共振(electron cyclotronic resonance，ECR)处激发等离子体的过程，这可以实质上改善等离子体的控制和维持。
[0039] “等离子体”应理解为包含在空间区域中的一组阴离子和电子。优选地，将氢气和/或氘气和/或氚气的中性气体引入维持在受控压力下的壳体中。该壳体可以通过真空泵保持在非常低的压力下，特别是真空压力下。壳体中的压力例如在10-9毫巴(mbar)和100毫巴之间，优选在10-7毫巴和10-3毫巴之间。
[0040] 作为变型，等离子体可以借助于放电来获得。氢和/或氘和/或氚的核可以通过对气体施加高电压而获得。
[0041] 作为另一个变型，核可以借助核源或质子源来获得，所述核源和所述质子源例如可以在市场上获得，例如以商品名Monogan-M100、ECR离子源或质子源购得。
[0042] 在一个示例性实施方式中，氢气和/或氘气和/或氚气经受射频场，所述射频场可以处于10MHz和400MHz之间，特别是在具有或不具有梯度的磁场的影响下，以便产生这种或这些气体的等离子体。
[0043] 核的源的性质
[0044] 根据本发明的方法可以包括，在所述步骤a)之前产生核束的步骤。
[0045] 作为可用于本发明上下文中的核源，可以引用MILEY等人的出版物“Ion Gun Injection In Support Of Fusion Ship II Research And Development”中所教导的源，或Kiss等人的“Modified extraction geometry in a radio-frequency ion source”中所教导的源。
[0047] 核束的特征
[0048] 核束在其产生的时刻可具有在10-8m和10-1m之间的直径，例如在10-6m和10-1m之间、例如在5·10-4m和5·10-2m之间的直径。“束的直径”应理解为意指所述束在横截面中的最大尺寸。
[0049] 核束可以具有介于109核/s和1023核/s之间的通量。
[0050] 构成核束的核中的至少50％的核、例如至少75％的核、例如基本上所有的核，可以具有介于1μeV和25MeV之间的能量，例如在0.025eV和10keV之间的能量，例如在0.01eV和100eV之间的能量。
[0051] 核束可以连续发射。作为变型，核束可以是脉冲的。“脉冲束”应理解为意指束以一持续时间的脉冲发射，例如所述持续时间少于或等于1秒，甚至等于1ms，例如等于1μs，例如等于1ns，例如小于或等于10ps，甚至少于1ps。脉冲具有例如介于1ps和1ms之间的持续时间。分隔两个连续脉冲的时间例如少于或等于1ms，例如等于1μs，例如少于或等于1ps。
[0052] 脉冲提取特别地使得可以限制在真空中从壳体中的原子和/或分子重新形成的过量粒子与束的核之间的干扰相互作用。
[0053] 当核束被脉冲化时，每个脉冲产生的中子数例如可以在每个脉冲1中子/cm2和1019中子/cm2之间,甚至在每个脉冲106中子/cm2和1017中子/cm2之间,更好地在每个脉冲1012中子/cm2和1015中子/cm2之间。
[0054] 中子的产生能够以连续形式或脉冲形式进行。
[0055] 在靶含有铁磁性和/或超顺磁性材料的情况下，可以使靶经受磁场以便为靶的自由电子的磁矩提供预定取向。
[0056] 射频
[0057] 所述核可以经受射频，以便为核的磁矩提供预定取向。这些射频的施加使得可以特别地，为取向不良的核的磁矩提供期望的方向上的取向。这些射频可以例如是大约40MHz。
[0058] 靶可以经受射频，以便为靶的自由电子的磁矩提供预定取向。这些射频的施加尤其使得可以为靶的取向不良的自由电子的磁矩提供期望方向上的取向。这些射频可以例如是大约25GHz。
[0060] 射频的频率特别地取决于所涉及的磁场强度以及束(电子、质子、氘核或氚核)的类型。可以使用射频发生器施加频率在10kHz和50GHz之间的、在50kHz和50GHz之间的射频。产生的射频可以在10MHz和25GHz之间，甚至在100MHz和2.5GHz之间，例如是大约45MHz。对于每个核束和/或每个电子束，可以通过围绕壳体的射频发生器的天线或者放置在壳体内的天线来施加射频。射频的发射方向可以与核束的轴线成直角或平行。
[0061] 用于产生等离子体的射频可以在1MHz和10GHz之间，甚至在10MHz和1GHz之间，更好在100MHz和700MHz之间，例如大约200MHz。
[0062] 磁场
[0063] 施加的第一磁场在容纳所述核的壳体的体积上，可具有介于0.005特斯拉和25特斯拉之间的强度，甚至介于0.1特斯拉和1特斯拉之间的强度，以及介于0.001特斯拉/米和1000特斯拉/米之间的空间梯度，甚至介于0.01特斯拉/米和100特斯拉/米之间的空间梯度，其中具有例如在壳体体积上大约10特斯拉/米的变化量。
[0065] 由于粒子磁矩的取向取决于所有靶上的磁场梯度，为了控制所有靶上的这种梯度，如果有必要的话，具有额外的线圈修正通过放置在同一轴线上的一个或两个线圈可以获得的梯度也许是有用的。因此，磁场梯度的形式将能够根据靶的尺寸和形式进行修改。
[0066] 所产生的第一磁场可以通过一个或多个永磁体或一个或多个电磁体产生。第一磁场例如可以由具有正弦形式或峰值形式的可变电流生成。与电磁体相关联的发电机例如可以产生频率在1Hz和25MHz之间的连续电压和/或可变电压。该第一磁场的施加允许核的磁矩的定向。
[0067] 靶的自由电子可以经受第二磁场的空间梯度和/或时间梯度。因此，第二磁场可以具有空间梯度和/或时间梯度。作为变型，该第二磁场可以在时间和/或空间上恒定。第二磁场在包含所述电子的靶的体积中可以具有介于0.01T/m和1000T/m之间的空间梯度，例如在靶的体积中为大约10T/m。作为变型，第二磁场随时间而变化，由信号的频率和/或形式决定。产生的第二磁场的强度可以在0.005特斯拉和25特斯拉之间。
[0068] 所产生的第二磁场可以通过一个或多个永磁体或一个或多个电磁体、或者甚至通过射频发生器、或甚至其组合来产生。第二磁场例如可以由具有正弦形式或峰值形式的可变电流来生成。与电磁体相关联的发电机例如可以产生频率在1Hz和25MHz之间的连续电压和/或可变电压。该第二磁场的施加允许电子磁矩的定向。
[0069] 第一磁场和/或第二磁场可以由具有由信号发生器控制的电源的电磁体产生。信号可以是方波信号、正弦信号或整流信号，例如由晶闸管生成的方波信号、正弦信号或整流信号，例如用格雷茨(Graetz)电桥生成的方波信号、正弦信号或整流信号。例如，可以使用从Graetz电桥输出的电压和电流，具有晶闸管的等于20°的延迟角度，如网页https://fr.wikipedia.org/wiki/Thyristor所示。这种类型的电流可以生成时间磁场变化量。
[0070] 一个或多个电磁体可以具有或不具有铁磁芯，例如一个电磁体有芯，另一个无芯，这可以有利于获得磁场的空间梯度。
[0071] 在另一个实施方式中，电磁体的芯可被刺穿以向等离子体供应气体。在另一个实施方式中，气体的吸入可以通过壳体的壁进行。
[0072] 第一磁场和/或第二磁场可以伴随有频率的生成，该频率例如在1Hz和25MHz之间。射频的一次或多次施加可以为电子和核的磁矩的取向提供额外的辅助，并且因此允许本发明的方法的产率的提高。射频可以在1MHz和50GHz之间，例如在大约1特斯拉的磁场下，
42MHz的射频用于核和25GHz的射频用于电子。频率取决于所施加的磁场。
42MHz的射频用于核和25GHz的射频用于电子。频率取决于所施加的磁场。
[0073] 根据本发明的另一变型实施方式，单个线圈可以生成代替两个磁场的磁场。该线圈可以是有芯或无芯的线圈。
[0074] 电场和电势差
[0077] 此外，电极支承件可以被径向孔(例如它们中的两个)刺穿，并且它们中的两个可以是径向相对的。这些径向孔可以用于将电极支承件固定在设备中。
[0079] 横向孔也可以用于间隔件的通道，横向孔允许电极的保持以及用于靶的支撑。这些间隔件可用于一种或多种换热流体的循环并提取设备中产生的热量。和间隔件一样，可以有四个横向孔，并且该四个横向孔可以围绕壳体的中心轴线对称放置。
[0080] 最后，其它横向孔可以保持自由，从而能够用于平衡设备中的压力和用于气体的循环。可以有它们中的六个横向孔，该六个横向孔能够围绕壳体的中心轴线对称放置。
[0081] 该对电极可以放置在与等离子体相距预定距离的位置，优选地与其紧邻，和/或与靶相距预定距离。到靶的距离可以在1mm到1m之间，例如大约60mm。
[0082] 可以使等离子体的阳极电极达到介于0V和10000V之间的电势，例如约为6kV。电场可以在100V/m和10MV/m之间，例如大约1MV/m。可以使用几对电极来增加靶上的核的脉冲。
[0083] 作为变型，等离子体可以使用阴极和接地端。然后可以使阴极达到介于0V和-10000V之间的电位，例如为约-6kV。
[0084] 根据设想的应用，阳极电压或阴极电压使得可以将所需的脉冲分配给核。
[0085] 施加的电场，特别是施加在靶上的电场，可以通过一个或多个电极、特别是一对接地电极/阴极或阳极/接地电极获得，以使靶的电子经受电势差。
[0086] 至少一个电极可以由如上所述的电极支承件承载。另一个电极通常可以是锥形的形式。
[0087] 该对电极可以放置在与靶相距预定距离的位置，优选地与其紧邻。
[0088] 在变型实施方式中，靶本身可以连接到接地端。
[0089] 作为变型，靶可以连接到阴极。然后可使阴极达到介于0V和-10 000V之间的电势、更好地是在-5V和-500V之间的电势，例如为约-300V。在这种情况下，上述电极支承件承载接地端。
[0090] 靶或靶的壳体可以包括在其表面上的至少一个电接头。
[0091] 靶
[0092] 靶可以是金属性的，甚至完全是金属的，当使用该方法来产生能量时尤其如此。
[0093] 作为变型，靶可以是非金属的，当该方法用于例如嬗变的目的时可以尤其如此。在这种情况下，它可以包括铁磁或超顺磁性金属套。它可以例如包括Fe，Ni，Mo，Co，FeOFe2O3，MnBi，Ni，MnSb，MnOFe2O3，CrO2，MnAs，Gd，Dy，EuO，U，W中的至少一种，该列举是非限制性的。在这种情况下，如上所述，靶或其金属套可以连接到阴极或接地端。
[0094] 靶可以是固体、液体或气体。它可以例如至少包括纳米颗粒，特别是在超顺磁性材料、粉末、泡沫、多孔材料，复合材料和/或溶胶-凝胶形式的材料的情况下。它也可以包含经受具有或不具有梯度的磁场的金属和/或导电材料，该列表是非限制性的。
[0095] 当靶是流体时，流体可以循环或包含在循环溶剂中。该设备可以包括用于循环靶的流体的部件。这些部件可以例如包括泵、混合器或蜗杆螺钉。流体和/或溶剂可以选自非限制性的以下列表：汞、钠Na、水。可能的溶剂例如使得可以传送粉末，例如Ni或Mo的粉末。
[0096] 在变型实施方式中，特别是为了生产能量，靶可以是含有水的金属壳体。
[0097] 靶可以被加热到以下温度，该温度可以在100℃和4000℃之间，甚至在200℃和2000℃之间，更好地在200℃和1700℃之间，甚至在300℃和1500℃之间。例如可以使用电阻或其它热源来加热靶。这样的加热可以改善磁矩的取向，特别是在靶包含铁磁和/或超顺磁材料、靶的金属部分或其金属套的传导电子的情况下。
[0098] 靶的加热可以允许其自由电子在材料介质的影响下较少，因此在外部场的影响下更多。为了增加取向电子的数量，优选的是提高靶的温度，使得布洛赫(Bloch)层的“自由”电子相互作用较小，并且更多地受到外部场的影响。
[0099] 根据本发明的方法可以具有大于10-7的中子产量。“中子产量”被定义为：[从连接到靶的阴极提取的电子数量/嬗变数量]。
[0100] 如果所引发的电子捕获是由本身具有中子的核执行的，则释放的中子的数量可以大于通过简单地通过释放已有中子、由引发电子捕获产生的中子的数量。
[0101] 例如，产生的中子数量可以大于103中子/cm2·s，甚至大于1013中子/cm2·s，甚至更好地大于1019中子/cm2·s。
[0102] 根据本发明的方法可以允许生成中子束。“束”应被理解为由一个或多个给定的空间方向的源产生的以一速率驱动的一组粒子。在这种情况下，靶被电子束所取代。
[0103] 本发明的另一主题，独立于以上主题或与以上主题组合，是用于控制产生的中子的脉冲的方法，其中控制所施加的用以提取核的电势的强度。实际上，提取电场的强度给核提供了更大或更小的脉冲，并因此提供了产生的中子。通过这种方式，可以调制产生的中子的脉冲以使其适应靶材料的最佳有效中子捕获部分。
[0104] 磁场梯度可以通过磁场生成设备和靶的材料对纳米标度、原子标度和核标度的磁性行为的组合来局部产生。
[0105] 设备
[0106] 本发明的另一主题，独立于以上主题或与以上主题结合，是用于实施如上定义的方法的设备。
[0107] 根据本发明的另一方面，本发明的另一个目的是一种用于产生和/或捕获中子的设备，例如用于实施如上所描述的方法的设备，包括：
[0108] a)壳体，在所述壳体中，能够放置选自质子(氢核)、氘核(重氢核)和/或氚核(超重氢核)的核，例如通过在受控的气压下在所述壳体引入中性氢气或中性氘气和/或中性氚气，例如通过真空泵进行，
[0109] b)用于施加第一磁场的空间和/或时间梯度，以为存在于壳体中的核的磁矩提供预定取向的部件，
[0110] c)用于施加电场以提取所述核并将适时地提取的核朝着电子导向的部件，这些电子能够是自由的或属于特定的靶，
[0111] d)用于向所述电子施加第二磁场以为电子的磁矩提供预定取向的部件。
[0112] 该设备还可以包括用于加热包含电子的靶的部件，以激活靶的超顺磁特性，在靶具有超顺磁特性的情况下。
[0113] 核的磁矩和自由电子的磁矩可以在相同的方向上对齐，特别是在壳体中的核的移位方向上对齐。核和自由电子的这些磁矩可以与壳体中的核的移位方向平行，以相同的方向或在相反的方向平行。因此它们可以与步骤c)中提取的核束的轴线共线。
[0114] 然后，电子的磁矩和核的磁矩可以在相同的方向上对齐，这使得有利于在电子碰撞时捕获电子。第二磁场可以具有空间和/或时间梯度。作为变型，该第二磁场可以在时间和/或空间上恒定。
[0115] 设备可以包括用于从气体生成核的部件，例如通过生成等离子体且通过使用用于施加电场的部件从该等离子体中提取核，并因此产生电势差。所述设备尤其可以包括围绕壳体或并入壳体中的射频发生器，使得可以在壳体中产生氢或氘和/或氚的等离子体，如上所述。
[0116] 如上所述，用于施加电场的部件可以包括一个或多个电极和一个或多个接地端。在第一示例性实施方式中，用于施加电场的这些部件尤其可以包括：在壳体的一侧上的阳极，其中，核来自该侧；以及在相对侧(即在包含电子的靶的这一侧)上的接地端的接头。在第二示例性实施方式中，用于施加电场的这些部件可以包括：在壳体的一侧上的接地端的接头，其中，核来自该侧和/或在该侧上产生等离子体；和在相对侧(即包含电子的靶的这一侧)上的阴极的接头。
[0117] 该设备可以特别地包括一对或多对阳极/接地电极或接地电极/阴极电极，每个电极或每对电极由电极支承件承载。
[0118] 电极支承件可以具有环的形式，包括用于电极和接地端的两个外壳，两个外壳可以具有相同的形状。电极支承件可以包括横向孔，所述横向孔用于电连接器的通道、用于间隔件的通路中的至少一者，和/或用以平衡设备中的气压和用于气体的循环。
[0119] 设备还可以包括如上所述的承载提取电极的绝缘电极支承件，以及不能由上述电极支承件承载的聚焦电极。聚焦电极可以具有大体上锥形的形式。它可以由另一个电极支承件来承载。它可以穿孔以平衡设备中的气压和用于气体的循环。
[0120] 在电子提取电极和核加速电极与靶之间，设备可以包括射频天线。上述电极也可以作为射频天线。
[0121] 束
[0122] 设备可以包括电子源，使得可以产生电子束。例如，它可以是允许从靶提取电子的电极，例如阴极以及接地电极。电极可以是靶本身。可以使其达到例如在100℃和4000℃之间、更好地在200℃和1700℃之间的温度。在另一个变型中，阴极可以是场效应阴极。
[0123] 第二磁场的施加允许电子磁矩的定向。因此，例如可以允许形成所述束的至少50％的粒子、例如至少75％的粒子、例如基本上所有粒子具有定向的磁矩。
[0124] 因此，使得核束和电子束相互作用，在具有或不具有磁场的空间和/或时间梯度的磁场下，在两个电极对之间所包含的空间中，这两个束的粒子的磁矩对齐。
[0125] 一个或多个提取电极可以以金属光栅的形式制造，例如以来自以下非限制性列表的材料中的一种或多种材料制造：钨，钛，钽，金，铂，镍，铁。电极可以具有陶瓷或塑料材料的轮廓，允许连接彼此绝缘。在一个实施方式中，可以刺穿这些塑料或陶瓷轮廓以促进设备壳体内的气体循环到真空泵。
[0126] 靶
[0127] 装置可以包括含有传导电子的靶，用于接收核。然后，电子的磁矩和核的磁矩可以沿与入射核的速度方向相同的方向对齐，这使得可以促进通过在电子和核在靶处、特别是在靶的金属部分的表面上碰撞时，由束的核捕获适当地取向的电子，其中，金属的电子海的自由电子即导电层的电子位于该表面上。
[0128] 靶可以包含铁磁材料和/或超顺磁材料。靶可以部分地或全部地由铁磁材料和/或超顺磁材料组成，所述铁磁材料和/或超顺磁材料与磁场结合可以改善电子和核在其碰撞时刻的磁矩的取向和维持。
[0129] 靶的要嬗变的元素可以是其本身的金属部分的元素或紧接在金属部分之后包含的其它元素。
[0130] 该金属部分可以是薄的，例如具有大约1μm至几米(例如10m)的厚度，这取决于期望的应用。这些应用可以是：无线电元件的生产，锕系元素和放射性物质的嬗变，通过中子捕获产生热能。
[0131] 靶的金属部分也可以连接到接地电极或阴极电极。
[0132] 如上所述，该设备还可以包括用于加热包含电子的靶的部件。如上所述，该设备还可以包括用于从靶中提取热量的部件。
[0133] 壳体
[0134] 壳体可具有内部体积，所述内部体积可以介于1mm3和100m3之间，优选1cm3和1m3之间，甚至10cm3和1dm3之间。壳体可以小或者大，这取决于所要求的应用和要产生的中子的数量。
[0135] 真空和温度
[0136] 可使壳体达到例如小于或等于1Pa，例如小于10-5Pa(10-7mbar)的压力。具有低压力的壳体使得可以限制粒子的密度，且因此使得可以限制束的潜在干扰源。
[0137] 这样的气压可以例如通过使用离子真空泵或通过可能适合本发明的任何装置来获得。
[0138] 根据本发明的方法可以在壳体中进行，所述壳体基本上不包含除意图进入碰撞的粒子之外的材料。
[0139] 壳体的壁
[0140] 形成壳体的壁的材料的厚度和性质将能够被选择为容纳在电子捕获和/或碰撞步骤之后产生的放射物和粒子、以及旨在被带入碰撞的任何束。至少一种用于壳体的材料可以选自下面的非限制性的列表：石英、不锈钢、钛、锆石。
[0141] 输出隔膜
[0142] 根据本发明的设备，特别是当意图产生自由中子时，可以包括输出隔膜。例如，在根据本发明的设备在真空下连接到另一个壳体的情况下，输出隔膜可以是由与中子很少相互作用的材料制成的盘，以允许中子束通过。输出隔膜可以由例如一种或多种作为中子弱吸收体的材料组成。输出隔膜可以包括例如碳、镁、铅、二氧化硅、锆或铝。输出隔膜可以是任何形状，例如圆形、卵形、椭圆形，多边形。
[0143] 冷却和/或能量收集
[0144] 该设备可以包括用于尤其是通过换热器产生能量、更特别地产生初级热能的冷却部件和/或能量收集部件。然后根据需要和应用，可以将该初级热能转换成机械能或电能。
[0145] 在冷却的情况下，换热器可以包括一个或多个传热流体的闭合回路。它可以包括用于回收这些传热流体的部件。传热流体可以例如选自以下的非限制性的列表：空气、水、油以及适于所设想的应用的任何传热流体。
[0146] 在能量收集情况下，可以使用单个回路，或者作为变型，使用多个回路。
[0147] 在使用单个回路的情况下，用于能量收集的流体可以改变状态，例如从液态变为气态。在这种情况下，其可以根据技术生成模式在恒定或选择的气压下改变状态，甚至可以通过改变体积在环境气压下改变状态。因此，根据最合适的实施方式，例如旋转涡轮机、活塞式发动机或者甚至例如用作推进装置，其可以改变气压和体积。
[0148] 作为变型，可以按次序使用多个回路，例如以避免第一回路的放射性污染物影响中子反应堆的直接环境。因此可以使用第二回路、甚至第三回路。最后的回路如上所述在单个回路的情况下工作，使得可以收集通过不同回路之间的连续换热器产生的热能。
[0149] 可以以热能的形式使用或转换这种能量和/或可以通过涡轮机、活塞、斯特林发动机或任何其它适当的系统，以机械能的形式使用或转换这种能量，或者甚至通过向上述机械能转换系统添加已知的装置(例如交流发电机)将这种能量转化成电能。
[0150] 收集回路和换热回路中使用的传热流体可以选自：水、油、熔融盐或在高温下变成流体的任何类型的材料，例如钠、铅、盐。根据需要，每个回路可以包含不同的流体。
[0151] 磁场
[0152] 第一磁场和第二磁场可以被取向在设备的轴线上或与所述轴线成直角。优选地，第一磁场和第二磁场平行于核束的轴线和/或电子束的轴线。
[0153] 应理解“磁场梯度”是指在空间或时间上不均匀的磁场强度。空间或时间变化量可以例如在1μT和100T特斯拉之间，更好在1mT和50特斯拉之间，甚至在1特斯拉和10特斯拉之间。施加磁场的空间的大小可以在1nm3和100m3之间，更好地在1μm3和1m3之间，甚至在1mm3和1dm3之间。磁场可以随时间变化，其可以在很长或短的时间段内缓慢或突然地变化，例如在
1ps和10s之间的时间段中，更好在1ns和1s之间的时间段中，甚至在1μs和10ms之间的时间段中，甚至在10μs和1ms之间的时间段中。
1ps和10s之间的时间段中，更好在1ns和1s之间的时间段中，甚至在1μs和10ms之间的时间段中，甚至在10μs和1ms之间的时间段中。
[0154] 如上所述，用于施加第一磁场的梯度的部件可以包括用于产生第一磁场的第一电磁体。作为变型或附加地，这些部件可以包括射频发生器。
[0155] 如上所述，用于向所述电子施加第二磁场的部件可以包括用于产生第二磁场的第二电磁体。作为变型或附加地，这些部件可以包括射频发生器。射频频率可以介于1MHz和1000GHz之间，更好地在5MHz和100GHz之间。该第二磁场的施加允许电子磁矩的定向。在一个实施方式中，对于1特斯拉的第二磁场，射频频率可以是25GHz。
[0156] 用于产生电子俘获的核和连接的电子或自由电子之间的相互作用可以发生在第二电磁体的场内。
[0157] 根据本发明的方法或设备中所实施的能够产生一个或多个磁场的部件可以选自超导线圈、电阻线圈或包括电阻线圈和超导线圈的“混合”线圈。也可以使用包括至少一个谐振线圈的谐振电路，例如RLC型谐振电路。
[0158] 用于为磁矩提供预定方向的磁场
[0159] 根据本发明的方法可以包括以下步骤中的至少一个步骤：至少施加
[0160] i.第一磁场，所述第一磁场被配置为将核的磁矩置于限定的状态，该第一磁场具有强度在1μT和100T之间的在时间上静态的分量和/或仅在碰撞轴线上的非零的梯度，和[0161] ii.第二磁场，所述第二磁场被配置为将电子的磁矩置于限定的状态中，该第二磁场具有强度在1μT和100T之间的在时间上静态的分量和/或仅仅在碰撞轴线上的非零的梯度。
[0162] 第一磁场和第二磁场可以相同或不同。第一磁场和第二磁场可以由相同的源或不同的来源产生。
[0163] 第一磁场和第二磁场中的至少一者(例如每一者)都可以是静态的。
[0164] 作为变型，第一磁场和第二磁场中的至少一者(例如每一者)，可以包括静态分量和非零的可变分量。
[0166] 静态分量
[0167] 下面描述的关于静态分量的特征对于具有零个可变分量的静态磁场也是有效的。第一磁场的静态分量例如可以具有介于1μT和100特斯拉之间的强度。第二磁场的静态分量可以例如具有在1μT和100特斯拉之间的强度。适于本发明的静态分量可以由超导线圈、电阻线圈或包括电阻线圈和超导线圈的“混合”线圈生成。
[0168] 第一磁场和第二磁场可以具有不同的可变分量。第一磁场和/或第二磁场的可变分量例如可以以至少一个光子束的形式施加。为了增加碰撞时产生中子或核的可能性，应用可变分量使得对于所涉及的粒子，可以增加在静态分量方向上取向的磁矩的比例。
[0169] 实际上，量子理论说明，例如具有包括以等于磁矩的频谱的谐振频率为中心的至少一个峰值的频谱的至少一个可变分量的应用，例如使得可以引起不同能级之间的转换。该谐振频率对应于所施加的场的静态分量周围的磁矩的进动频率，称为拉莫尔(Larmor)进动。然后，例如对于在可变分量施加之前在静态分量的施加方向的相反方向上取向的磁矩，可以吸收所施加的可变分量的至少一部分能量并且转变成一取向状态，在该取向状态下，所述磁矩在与静态分量相同的方向上对齐。
[0170] 例如，在与静态分量的同时，可以施加可变分量。
[0171] 所产生的中子的量的测量、被偏转的光子的量的测量或未经历碰撞的光子产生的电势的量的测量，可以例如允许操作者具有对于需要施加第一磁场和/或第二磁场的可变分量的指示器。
[0172] 可变分量的场线可以与粒子束共线。作为一个变型，它们可以与静态分量的场线非共线。它们可以例如与静态分量的场线形成大于10°的角度，例如大于45°。特别地，可变分量的场线可以与静态分量的场线形成介于85°与95°之间的角度。
[0173] 第一磁场的可变分量可以以已知的方式施加。作为变型，第一磁场的可变分量可以以脉冲的形式施加，本领域技术人员将能够确定所述脉冲的持续时间。作为指示，脉冲的持续时间可以例如在0.01μs和1s之间，例如在1μs和20ms之间。
[0174] 第二磁场的可变分量可以以连续的方式施加。作为变型，第二磁场的可变分量可以以脉冲的形式施加，本领域技术人员将能够确定所述脉冲的持续时间。作为指示，脉冲的持续时间可以例如在0.01μs和1s之间，例如在1μs和20ms之间。
[0175] 第一磁场的可变分量可以具有频谱，所述频谱包括至少一个以例如1Hz和50MHz之间、例如在50Hz和50kHz之间、例如在100Hz和1kHz之间的频率为中心的峰值。
[0176] 在根据本发明的方法的上下文中，第二磁场的可变分量可以具有频谱，所述频谱包括至少一个以例如1Hz和50MHz之间、例如在50Hz和50kHz之间、例如在100Hz和1kHz之间的频率为中心的峰值。
[0177] 第一磁场和第二磁场的可变分量可以由包括至少一个谐振线圈的谐振电路生成，所述谐振电路例如RLC类型的谐振电路。
[0178] 碰撞轴线上的梯度
[0179] 如上所述，第一磁场和/或第二磁场可以在碰撞轴线上具有非零梯度。
[0180] 量子理论指出，施加具有非零梯度的磁场可以使磁矩处于限定的状态，并使磁矩与场共线地对齐。粒子的速率、碰撞轴线和磁矩之间的角度很小也是重要的，例如小于10°、甚至小于5°、优选地接近0°。
[0181] 梯度的方向可以与碰撞轴线形成基本上零度的角度。在后一种情况下，第一磁场和/或第二磁场分别还可以包括静态分量和非零的可变分量。所述静态分量和可变分量可以如上所述。在这两种情况下，可以根据粒子的磁矩方向来分离粒子。然后可以从同一个粒子束获得一个束或多个束，所述一个束包含具有取向在所施加的梯度的相同方向和相反的方向上的磁矩的粒子，所述多个束中的每一个束内包括具有取向在同一个方向上的磁矩的粒子。
[0182] 此外，第一磁场和/或第二磁场在碰撞轴线上可以具有非零强度的梯度，并且例如小于1000T/m。在碰撞轴线上具有非零梯度的第一磁场和/或第二磁场可以连续地施加。
[0183] 作为变型，在碰撞轴线上具有非零梯度的第一磁场和/或第二磁场可以以脉冲的形式施加。
[0184] 适于本发明的磁场梯度例如可以通过两个类似于斯特恩(Stern)和格拉赫(Gerlach)试验中实施的那些气隙的气隙或者通过具有不同数量的环路和/或不同的直径和/或电流的多个绕组来产生。
[0185] 能源生产和收集
[0186] 捕获和/或碰撞步骤可以产生能量的释放，例如以热的形式。在这个步骤中产生的热量例如可以通过换热器收集，如上所述，一种或多种传热流体在换热器中循环。
[0187] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及一种用于通过如上所述的方法和/或设备之一来产生能量的方法，其中所产生的能量被收集。
[0188] 根据本发明的又一个方面，本发明涉及使用由上述方法和/或设备产生的中子来产生能量。由于产生慢且产量高，生产的中子使得可以通过中子捕获产生能量。实际上，确定由中子捕获对原子核的嬗变而产生能量。这种能量来源可以实现非凡的经济效益，且逐步取代其它能源。这样的系统的效率可以超过200％，甚至超过1000％(能耗的10倍的产量)，甚至更高。
[0189] 下面给出几个中子捕获的例子，根据网站
[0190] http://www.nndc.bnl.gov/capgam/byn/page001.html.获得的能量：
[0191] n+p→D+2223.25±0.00keV
[0192] 2n+58Ni→60Ni+8998.63±0.07keV+1332.54±0.05keV
[0193] n+60Ni→61Ni+7819.56±0.06keV
[0194] n+61Ni→62Ni+1172.80±0.10keV
[0195] 用途
[0196] 中子在许多应用中可以是有用的，特别地在成像领域、医疗行业的放射性同位素生产的领域、以及中子是能量产生源的核能源的放射性同位素生产的领域、核反应优化领域、电厂运行的安全领域和对放射性废料如锕系元素的处理领域。
[0197] 根据本发明的一个方面，本发明涉及一种医疗装置，例如用于破坏人或动物癌细胞，该医疗装置至少包括：
[0199] -如上所定义的设备。
[0200] 因此，根据本发明产生的中子可以例如用于强子治疗，或可以用于例如核医学。
[0201] 根据本发明的另一个方面，本发明使得可以产生放射性同位素。在医学领域，放射性同位素主要有两种用途：通过注入放射性药物(示踪剂)进行成像，使得能够在生理代谢上创建精确的图像，或进行某些医疗行为，并通过伽马辐射对医疗设备进行灭菌。产生的中子使得可以生成例如用于外科器械灭菌的伽马射线。
[0202] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及通过上述方法和/或设备所产生的中子用于核嬗变的用途，或者更广泛地说，涉及在实验物理中获得核，用于中子捕获产生放射性同位素。
[0203] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及通过上述方法和/或设备所产生的中子用于通过嬗变处理核废料的用途。可以很快速地产生的中子可以被发送到来自核反应的废料，以获得更轻、且寿命更短、且因此不太危险的放射性元素。
[0204] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及通过上述方法和/或设备所产生的中子用于成像和中子分析的用途。在这种情况下，更特别地使用能够产生中子束的设备。产生的中子可以通过元素、任何物体的结构拍摄照片。这种方法容许对工业零件进行精细的分析。同样，所产生的中子也可以容许土壤的分析和地质勘探，例如某些探索性钻孔。最后，中子分析用于军事和国防目的，因为在与其它用途相同的条件下，中子源使得可以探测爆炸物，无论其性质如何。
[0205] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及通过上述方法和/或设备产生的中子在物理化学系统中产生缺陷的用途。在这种情况下，更特别地使用能够产生中子束的设备。所产生的中子使得可以测试受核应力影响的嵌入式器械和仪器的抗辐射性。
[0206] 根据本发明的另一个方面，本发明涉及通过上述方法和/或装置所产生的中子在核电站中的用途。产生的中子可以允许亚临界运行核裂变发电厂便宜的设计，这使得可以消除核泄露的风险和铀浓缩的需要。因此，核风险可以大大降低，能源生产成本更低。这也使得可以限制化石能源消耗。附图说明
[0207] 通过阅读本发明的以下实施的非限制性示例的详细描述以及研究附图，将更好地理解本发明，其中：
[0208] -图1是根据本发明的中子产生和/或捕获设备的示例的示意性局部透视图，[0209] -图2是根据箭头II的视图，
[0210] -图3是根据图1和2的设备的III-III的纵向截面图，
[0211] -图4是图1至3的设备的细节的示意性局部透视图，
[0212] -图5是根据箭头V的视图，
[0213] -图6是根据图4和5的设备的VI-VI的纵向截面图，
[0214] -图7是电极支承件组件及其电极的示意性局部透视图，
[0215] -图7a是图7的组件的示意性局部透视图，
[0216] -图7b是图7和图7a的电极支承件的示意性局部透视图，
[0217] -图7c至图7e分别是根据图7、图7a和图7b的电极支承件的箭头C、D和E的视图，[0218] -图8是由相关电极围绕的靶的示意性局部透视图，
[0219] -图8a和图8b是分别根据图8的阴极的箭头A和箭头B的视图，
[0220] -图9和图10是类似于图3的变型实施方式的视图。
具体实施方式
[0221] 图1至图3示意性地示出了根据本发明的设备1，其包括壳体2，在壳体2中可以在由真空计5控制的气压下放置核。壳体2具有大致圆柱形的形状，并且朝向其输出端2c包括两个侧向分支2a和2b，一个侧向分支2a允许电连接器7通过，另一个侧向分支2b将气体排放到真空泵，所述真空泵未示出。所述输出端2c可用作产生的中子的输出端和/或换热器流体的输入端和输出端，所述换热器流体用以冷却和/或收集一个或多个换热器中的能量。
[0222] 核可以选自质子(氢核)、氘核(重氢核)和/或氚核(超重氢核)，以及例如通过将中性氢气或中性氘气和/或中性氚气经由气体输入端6引入到壳体而获得核。气体可以通过射频发生器8转换成等离子体，射频发生器8包括围绕壳体2的天线9。
[0223] 设备1还包括用于施加第一磁场的空间和/或时间梯度的部件，以便对存在于壳体2中的核的磁矩给出预定取向。在所描述的该示例中，这是具有芯10a的电磁体10。芯10a包括允许气体输入的通道10b。
[0224] 设备1还包括用于施加电场以便提取所述核且将经适时地提取的核朝电子导向的部件。在所描述的示例中，这些部件是电极12，其在所描述的示例中是阳极，所述电极12与位于绝缘电极支承件24的另一侧上的接地端13相关联，如图7和图7a至图7e中更详细地示出的。
[0225] 从这些图中可以看出，电极12和接地端13在其它们的极性内是相同的，并且电极支承件24采取环的形式，包括用于电极12和接地端13的两个外壳40，所述两个外壳40是相同的形式。
[0226] 此外，电极支承件24被径向孔41穿透，在所描述示例中示出了多个径向孔41中的两个径向孔，且所述两个径向孔是径向相对的。这些径向孔41可以用于将电极支承件固定在设备中。
[0227] 电极支承件24还包括横向孔42、43和44。孔42可以用于电连接器7的通道，在壳体2的侧面上，孔42离壳体的中心轴线最远。这些孔42还具有较小的直径。在所描述的示例中，有六个横向孔42，围绕壳体的中心轴线对称放置。
[0228] 横向孔43可以用于间隔件30的通道，横向孔43允许电极的维护并且用于靶的支撑。这些间隔件可用于一种或多种换热流体的循环以及设备中产生的热的提取。在这个示例中，有四个横向孔43，和间隔件30一样，围绕壳体的中心轴线对称放置。
[0229] 最后，其它横向孔44可以保持自由，从而能够用于平衡设备中的压力和用于气体的循环。所描述的示例中有六个横向孔44围绕壳体的中心轴线对称放置。
[0230] 在所描述的示例中，上述电子源自从由绝缘电极支承件23承载的靶20提取的电子束，所述绝缘电极支承件23在提取电极25和聚焦电极21后面。聚焦电极21通常具有锥形的形状，如图8a和图8b所示。提取电极25被承载在电极支承件26上，电极支承件26在与前面详细描述的电极支承件24相同，并且靶和聚焦电极21被承载在电极支承件23上，电极支承件23也与电极支承件24和26相同。如图8、图9和图10所示，径向孔41通常可用于将靶20固定在电极支承件23中。
[0231] 在所描述的示例中，聚焦电极21可以是阴极，例如达到-300V的电势，然后提取电极25接地。在一个变型中，当然也可以是聚焦电极21接地，并且提取电极25是阳极，例如达到大约+300V的电势。因此，取决于使用模式即接地端或正极，提取电极25可以达到不同的电势。在图8中更详细地示出了聚焦电极21是阴极或接地端。
[0232] 通过提取电极25的作用把来自靶20的电子从靶中提取来，提取电极25与接地端连接或达到正电势，并通过聚焦电极21朝向核聚焦，本示例中聚焦电极21是阴极或接地端。
[0233] 在不脱离本发明的范围的情况下，该设备可以仅包括提取电极和聚焦电极中的一个电极。
[0234] 每个电极可以以金属光栅的形式制造，并且由相应的电极支承件承载，所述电极支承件具有陶瓷或塑料材料的轮廓，从而允许连接器彼此的绝缘。
[0235] 在电子以束的形式发射的情况下，碰撞发生在均连接到地的电极13和25之间的中间空间28中。
[0236] 该设备包括：在具有芯的电磁体10和电极12、13之后，用于向所述电子施加第二磁场以便为所述电子的磁矩提供预定取向的部件。在所描述的示例中，这是无芯的电磁体14。在该电磁体14的中心处，在其支撑件23上存在电极13(地)、电极25(地)、电极21(阴极)和靶
20，如图所示。因此，电子在与来自等离子体的核碰撞之前经受第二磁场。
20，如图所示。因此，电子在与来自等离子体的核碰撞之前经受第二磁场。
[0237] 然后，在输出端，获得中子束，所述中子束可以在壳体2的端部2c收集。
[0238] 在图9所示的变型实施例中，设备可以包括用于调制所述第二磁场的特定射频天线50，使得电子经受电磁体14的第二磁场和天线50发射的射频的组合。所述天线50被放置在磁体14内，围绕壳体2。
[0239] 在刚才描述的示例中，中子束的产生是通过捕获已经由束的核从靶20提取的电子来获得的。
[0240] 作为变型，电子可以包含在靶中，在这种情况下靶旨在接收核。在这种情况下，电子/核碰撞可以直接发生在靶20上或靶20中，以通过其磁矩的对齐产生中子，并且可以通过捕获产生的中子获得靶的原子(核)的嬗变。在直接在靶中产生和捕获中子的这个示例性实施方式中，电极和/或接地端12、13和25可以用作射频天线，以便提高核和/或靶的电子的磁矩的对齐率，从而增加中子的数量。为此，其可以将图10所示的变型连接到合适的射频发生器。
[0241] 作为示例，图10示出了一设备，该设备由于存在靶20而没有电极21，不同于之前描述的那些设备，该设备连接到地。此外，电极25仅用于射频产生，并且不经受固定电压。在未示出的变型实施方式中，甚至可以省去该电极25。
[0242] 靶20可以具有细长形状，特别是在输出端2c的方向上，以便于促进尽可能多的原子的嬗变。靶20可以是固体或流体，是液体的或包括粉末的。
[0243] 表述“包括一”应理解为意指“包括至少一个”。
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