用于制备氦三中子极化玻璃气室的玻璃管路装置及其应用

技术特征：
1.一种用于制备氦三中子极化玻璃气室的玻璃管路装置，其特征在于，包括：主玻璃管道(1)和与碱金属数量对应的套数的碱金属分叉管；所述主玻璃管道(1)为两端开口的玻璃管道，其中间具有连接玻璃气室的接口(11)；开口的两端中，第一端(12)用于连通灌气站，第二端(13)连通所述碱金属分叉管；所述碱金属分叉管为多套时，每套碱金属分叉管各自独立，且都包含依序连通的碱金属试管(21)、碱金属净化管(22)和碱金属贮存管(23)；所述每套碱金属分叉管的所述碱金属贮存管(23)独立的与所述主玻璃管道(1)连通；在所述主玻璃管道(1)水平放置时，所述碱金属分叉管的所述碱金属贮存管(23)与所述主玻璃管道(1)在同一水平面，并且，所述碱金属贮存管(23)具有凹陷部位(231)，用于存放碱金属；所述碱金属净化管(22)向下倾斜设计，所述碱金属净化管(22)的一端连通所述碱金属贮存管(23)，另一端连通所述碱金属试管(21)；并且，所述碱金属净化管(22)的中间外侧壁上连接有若干个碱金属玻璃回收管(221)；所述碱金属试管(21)通过其侧壁的接口与所述碱金属净化管(22)连通，并且，所述碱金属试管(21)的两端一端开口，另一端封闭，其中开口的一端向上，用于装载碱金属。2.如权利要求1所述的玻璃管路装置，其特征在于，所述碱金属分叉管的套数为两套，所述两套碱金属分叉管分别用于放置金属钾和铷。3.如权利要求1所述的玻璃管路装置，其特征在于，所述每套碱金属分叉管的所述碱金属净化管(22)的中间外侧壁上都分别连接有两个所述碱金属玻璃回收管(221)。4.如权利要求1所述的玻璃管路装置，其特征在于，所述碱金属净化管(22)的长度为13～18cm。5.如权利要求1-4任一项所述的玻璃管路装置，其特征在于，所述主玻璃管道(1)、碱金属试管(21)、碱金属净化管(22)、碱金属贮存管(23)和碱金属玻璃回收管(221)的材质均为pyrex玻璃。6.一种氦三中子极化玻璃气室的制备方法，其特征在于，包括采用权利要求1-5任一项所述的玻璃管路装置，将碱金属和氦三气体封装到所述玻璃气室中。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：前期准备：将所述玻璃管路装置的所述主玻璃管道(1)与所述灌气站连通，将所述碱金属试管(21)的开口端封闭，将所述主玻璃管道(1)中间连接所述玻璃气室的接口(11)封闭，对所述整个玻璃管路装置进行恒温加热，并利用所述灌气站的分子泵对所述玻璃管路装置进行抽真空；碱金属装填：前期准备完成后，关闭所述分子泵阀门，将所述分子泵隔离，停止对所述碱金属试管的恒温加热，并利用所述灌气站向所述玻璃管路装置中充入惰性气体，使所述玻璃管路装置中的气压为正压；将所述碱金属试管(21)的开口端打开，将碱金属放入所述碱金属试管(21)中，然后重新封闭所述碱金属试管(21)的开口端，在封闭所述碱金属试管(21)开口端的同时，停止通入惰性气体；再开启所述灌气站的分子泵，抽除所述玻璃管路装置中的气体，实现所述玻璃管路装置的高度真空；碱金属净化：碱金属装填完成后，停止对所述碱金属分叉管的恒温加热，持续开启所述分子泵；对所述碱金属试管(21)进行加热，使碱金属熔化，自动落入所述碱金属试管(21)底部；进一步对所述碱金属试管(21)进行加热，使碱金属沸腾、汽化，碱金属气体向上流入所
述碱金属净化管(22)，并在所述碱金属净化管(22)中冷却，重新回落到所述碱金属试管(21)中；在碱金属反复的汽化、冷却、回落过程中，轻质易挥发杂质被汽化且被所述灌气站的分子泵抽除，不易挥发杂质附着于玻璃管内壁，与碱金属分离，实现碱金属纯化；碱金属分装和回收：碱金属净化后，关闭所述分子泵阀门，将所述分子泵隔离，将碱金属分别热驱至所述碱金属玻璃回收管(221)和所述碱金属贮存管(23)；然后，使用火焰将所述碱金属玻璃回收管(221)熔断、封口并摘除，实现碱金属分装和回收；玻璃气室封装：碱金属分装和回收后，使用火焰将所述碱金属分叉管中除所述碱金属贮存管(23)以外的其他部分熔断、摘除，并对所述碱金属贮存管(23)进行封口；将所述玻璃气室与所述主玻璃管道(1)连通，将所述碱金属贮存管(23)中的碱金属热驱至所述玻璃气室中，并利用所述灌气站向所述玻璃气室中充入氦三气体，封装所述玻璃气室，即完成氦三中子极化玻璃气室制备。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属净化步骤还包括，采用气体分析仪对分子泵抽出的气体进行检测，根据抽出气体的成分和含量判断碱金属纯化的程度。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述前期准备步骤和碱金属装填步骤中，抽真空至真空度达10-9
mbar，氢气的含量达10-8
torr水平，水的含量达10-9
torr水平；优选的，所述碱金属装填步骤中，充入所述惰性气体后，所述玻璃管路装置中的气压为0.3barg,所述惰性气体的纯度为99.999％；将所述碱金属试管(21)开口端打开及封合的火焰温度均为1200℃；优选的，所述碱金属净化步骤中，对所述碱金属加热使其熔化的火焰温度为500℃；对所述碱金属加热使其沸腾、汽化的火焰温度为800℃；优选的，所述碱金属分装和回收步骤中，将所述碱金属分别热驱至所述碱金属玻璃回收管(221)和碱金属贮存管(23)的火焰温度为1000℃；将所述碱金属玻璃回收管(221)熔断的火焰温度为1500℃；优选的，所述玻璃气室封装步骤中，将所述碱金属贮存管(23)熔断的火焰温度为1500℃。10.如权利要求1-5任一项所述的玻璃管路装置，或者权利要求6-9任一项所述的制备方法，在碱金属回收中的应用。

技术总结
本申请公开了一种用于制备氦三中子极化玻璃气室的玻璃管路装置。玻璃管路装置包括主玻璃管道和碱金属分叉管，碱金属分叉管包括依序连通的碱金属试管、碱金属净化管和碱金属贮存管，其中，碱金属净化管的中间外侧壁上连接有碱金属玻璃回收管。将碱金属净化管倾斜设置，主玻璃管道水平设置，碱金属净化管与主玻璃管道通过碱金属贮存管连通。本申请还公开了采用该种玻璃管路装置制备氦三中子极化玻璃气室的方法以及该种玻璃管路和方法在碱金属回收中的应用。本申请中的玻璃管路的设计不仅可以实现对碱金属进行分装和回收，还能对碱金属进行净化。因此，在提高氦三气室品质的同时，也节约了碱金属的用量。也节约了碱金属的用量。也节约了碱金属的用量。


技术研发人员：秦泽聪 谢俊松 童欣
受保护的技术使用者：中国科学院高能物理研究所
技术研发日：2022.01.24
技术公布日：2022/4/29