一种用于批量化制备α源的电沉积装置的制作方法

一种用于批量化制备
α
源的电沉积装置
技术领域
1.本实用新型涉及放射源制备装置，具体涉及一种用于批量化制备α源的电沉积装置。

背景技术：

2.近年来随着核能利用的增加，锕系元素的放射性测量已经广泛应用于核安全、核数据测量和环境监测等领域。α核素由于具有较强的毒性和非常长的半衰期，在评估核事故对环境的影响和制定放射性污染处置方案时具有特殊的地位。在核事故应急监测中，为提高应急响应速度，在准确获取待测核素数据的同时要求最大程度减少制样所花费的时间，对采用电沉积方法制备的大批量α源的制样速度提出了更高的要求。
3.α放射源的制备需要用到相应的电沉积装置，设备采用4工位整体设计，在一定程度上提高了工作效率，但仍存在着价格昂贵、难以在实验室大批量广泛使用等问题。
4.公开号为cn105821467a的专利公开了一种用于制备高分辨率α源的电沉积装置，公开号为cn206916248u的专利公开了一种适用于α放射源制备的电沉积样品制备仪，公开号为cn 107059096a的专利公开了一种磁流体动力学电沉积法制备高分辨率α放射源的调控装置，但是，这些电沉积装置主要侧重于提高操作精度和电沉积源的分辨率，却往往增大了装置的复杂程度和使用成本，阳极整体采用贵金属铂金电极，不能满足大批量样品高效、低成本制样的需求，而且钚、镅、锔、镎等电沉积α放射性核素的毒性大、半衰期长，目前公开的电沉积装置均为开放式操作，占用空间大、无法集成在手套箱中批量化使用，在大批量样品电沉积制源的过程中存在着操作人员接触放射性和沾污实验室环境的风险，设备表面一旦被样品沾污后难以彻底清理，给仪器的使用和维护带来诸多不便。

技术实现要素：

5.本实用新型目的在于解决目前α源的电沉积装置价格昂贵，无法批量化使用，在电沉积装置的部件被样品沾污后难以彻底清理，以及维护成本高的技术问题，提出一种用于批量化制备α源的电沉积装置。
6.本实用新型的技术方案为：
7.一种用于批量化制备α源的电沉积装置，其特殊之处在于：包括电镀舱室和多个电镀单元；
8.所述电镀舱室包括通风接口、舱室腔体及连通通风接口与舱室腔体的通风腔道；所述舱室腔体包括底面板、后面板、上面板、前面板和两个侧面板；所述底面板和后面板的内侧具有多组固定槽，每组所述固定槽设置有舱室隔板，用于将舱室腔体分隔为多个电沉积工位，每个所述电沉积工位均可设置一个电镀单元；
9.所述电镀单元设置于电沉积工位内，包括阳极组件、电沉积槽体、支撑组件、阴极组件；
10.所述阳极组件包括不锈钢杆、电钻夹头和铂金阳极丝，所述不锈钢杆与电钻夹头
的后端连接，所述铂金阳极丝与电钻夹头的前端连接；不锈钢杆上端与电源正极连接；
11.所述电沉积槽体包括电解液瓶、不锈钢电镀片和电解液瓶盖；
12.所述电解液瓶盖设置有通孔，不锈钢电镀片卡接在电解液瓶盖的通孔内且下表面与阴极组件连接；
13.所述电解液瓶为上端和下端开口的腔体，电解液瓶的下端与电解液瓶盖可拆卸固定连接，且电解液瓶的下端面与不锈钢电镀片的上表面密封抵接；所述铂金阳极丝插入电解液瓶内；
14.所述上面板具有多个加液口，所述加液口与所述电沉积工位中电解液瓶上端的开口位置对应；
15.所述阴极组件与电源负极连接；所述支撑组件用于支撑固定阳极组件、电沉积槽体和阴极组件。
16.进一步地，所述不锈钢杆表面设置有刻度线，且不锈钢杆下端与电钻夹头通过螺纹可拆卸连接；
17.所述铂金阳极丝一端插入电钻夹头并可拆卸固定，另一端绕成盘香状插入电解液瓶内。
18.电钻夹头与不锈钢杆和铂金阳极丝的连接都是可拆卸的，方便各个零件的替换；不锈钢杆表面设置有刻度线可以精确的调节阴极和阳极之间的距离，从而保证电沉积参数的一致性，使电沉积结果重复性好。
19.进一步地，所述支撑组件包括支架底座、支架柱及设置在支架柱上的电解液瓶护架和阳极固定架，所述电解液瓶护架和阳极固定架可沿支架柱延伸方向上下移动；
20.所述电解液瓶夹持固定在电解液瓶护架上，所述不锈钢杆刻度线位置夹持固定在阳极固定架上。
21.进一步地，所述电解液瓶护架包括可移动固定在支架柱上的第一紧固件，及通过螺钉与第一紧固件连接的夹持件；
22.所述阳极固定架包括两端均可实现移动固定的第二紧固件，第二紧固件的一端可移动固定在支架柱上，另一端用于固定不锈钢杆。
23.进一步地，所述阴极组件包括设置在支架底座上的阴极接头和阴极底座，所述阴极接头与电源负极电连接，所述阴极底座与不锈钢电镀片的下表面相接触。
24.支架底座与阴极接头和阴极底座电连通三者之间电连通，可以是支架底座采用导电材料，也可以支架底座采用非导电材料，在阴极接头和阴极底座设置导线进行电连接。
25.进一步地，所述支架底座、阴极接头和阴极底座均为不锈钢。
26.进一步地，所述支架底座上具有三个螺纹孔，所述阴极接头、阴极底座和支架柱具有螺纹连接端，并通过螺纹连接端固定连接在支架底座上。
27.阴极接头、阴极底座和支架柱与支架底座可拆卸的连接方式，以便其中的零件被污染时及时更换，操作简单又节约成本。
28.进一步地，所述电镀舱室采用有机玻璃；
29.所述支架柱采用有机玻璃或不锈钢。
30.优选的采用有机玻璃，有机玻璃材质在酸性环境性质更稳定，且成本低。
31.进一步地，所述阳极固定架和电解液瓶护架为有弹性的塑料。
32.电沉积装置大多部件采用有机玻璃、不锈钢或弹性塑料这些防腐蚀、低成本的材料加工组装，在一些部件可能出现沾污的情况下方便快速更换，彻底消除了现有电沉积装置表面被沾污后难以彻底清理的难题，且成本低廉。
33.进一步地，所述舱室腔体的前面板可拆卸固定在舱室腔体的底面板、上面板和两个侧面板上，所述前面板上对应的每个电沉积工位均具有两个接线孔。
34.本实用新型的有益效果：
35.1、本实用新型通过舱室隔板将舱室腔体分隔为多个电沉积工位，可以同时进行大批量样品的电沉积制源，最大程度减少电沉积制样所花费的时间和劳动强度，提高生产效率，给实验室工作人员带来极大的便利。
36.2、电沉积装置整体采用模块化设计，体积小巧、组装方便、各工位排列紧凑，可有效节约实验室空间并能有效防止电沉积过程中不同工位的样品间相互沾污；电镀舱室的上端与实验室通风系统方便连接，在电沉积过程中启动通风系统，使电镀舱室内形成负压，防止大批量样品电沉积过程中对实验室本底的沾污或环境本底对电沉积结果的干扰，也能有效避免在同一实验室中进行不同丰度样品电沉积导致的相互沾污问题。
37.3、阳极采用不锈钢夹头和不锈钢连接杆的组合，既方便铂金丝的夹持、可靠连接和阴阳极间距的定位，又能最大程度减小了铂金丝的使用长度，节省实验成本，使整个装置在高效完成大批量实验的同时又能大幅降低实验成本。
38.4、阴极不锈钢片安装和拆卸操作十分方便，与电解液瓶密封可靠，阴阳极间距的定位操作准确，电极连接可靠，可大大减小人为操作误差，防止由于操作变化而引起的不确定性，从而保证电沉积参数的一致性，电沉积结果重复性好。
附图说明
39.图1为本实用新型用于批量化制备α源的电沉积装置实施例中电镀舱室结构示意图；
40.图2为本实用新型用于批量化制备α源的电沉积装置实施例中电镀舱室俯视图(未显示通风腔道)；
41.图3为本实用新型用于批量化制备α源的电沉积装置实施例中电镀单元结构示意图；
42.图4为本实用新型实施例中阳极组件结构示意图；
43.图5为本实用新型实施例中电沉积槽体结构示意图；
44.图6为本实用新型实施例中支撑组件和阴极组件结构示意图。
45.附图标记如下：
46.1-电镀舱室，101-通风接口，102-舱室腔体，103-舱室隔板，104-接线孔， 105-加液口，106-通风腔道，201-不锈钢杆，202-电钻夹头，203-铂金阳极丝， 3-电沉积槽体，301-电解液瓶，302-不锈钢电镀片，303-电解液瓶盖，401-支架底座，402-阴极接头，403
‑‑
阴极底座，404-支架柱，405-电解液瓶护架，406-阳极固定架。
具体实施方式
47.参见图1-图6，本实用新型提供了一种用于批量化制备α源的电沉积装置，该电沉
积装置包括电镀舱室1和多个电镀单元，其中，电镀舱室1采用有机玻璃材质制备；电镀舱室1包括通风接口101、舱室腔体102及连通通风接口101 与舱室腔体102的通风腔道106，其中通风接口101可与实验室通风系统连接，以实现电沉积过程中挥发性气体的及时排出。
48.舱室腔体102包括底面板、后面板、上面板、前面板和两个侧面板；底面板和后面板的内侧具有多组固定槽，每组固定槽设置有舱室隔板103，舱室隔板 103将舱室腔体102分隔为多个电沉积工位；每个电沉积工位均为上端开口的空腔，空腔内可设置一个电镀单元；舱室腔体102的前面板可拆卸固定在舱室腔体102上，前面板上对应的每个电沉积工位均具有两个接线孔104，两个接线孔分别用于穿过正极线和负极线。电沉积装置工作状态下，启动实验室通风系统，将舱室腔体102的各个工作下的电沉积工位产生挥发性气体通过通风接口101 排出，空气通过接线孔104进入舱室腔体102后被通风系统抽走，使舱室腔体 102内处于负压状态，防止挥发性气体性气体外溢，对实验室环境造成污染。
49.电镀单元设置于电沉积工位内，包括阳极组件、电沉积槽体3、支撑组件、阴极组件。
50.阳极组件包括表面带刻度的不锈钢杆201、微型电钻夹头202和铂金阳极丝 203，不锈钢杆201的下端与电钻夹头202的后端通过螺纹可拆卸连接，不锈钢杆201的上端与电源正极相接；铂金阳极丝203的上端与电钻夹头202的前端可拆卸固定连接，铂金阳极丝203的下端绕成盘香状并伸进电沉积槽体3中。
51.电沉积槽体3包括电解液瓶301、不锈钢电镀片302和电解液瓶盖303；电解液瓶盖303设置有通孔，不锈钢电镀片302卡接在电解液瓶盖303内且不锈钢电镀片302的下表面与阴极组件连接；电解液瓶301为上端和下端开口的腔体，电解液瓶301的下端与电解液瓶盖303可拆卸固定连接，且电解液瓶301 的下端面与不锈钢电镀片302的上表面密封抵接；铂金阳极丝203呈盘香状的一端插入电解液瓶301内。
52.舱室腔体102上面板具有多个加液口105，加液口105与所述电沉积工位中电解液瓶301上端的开口位置对应；该加液口用于向电解液瓶301中添加电解液或氨水溶液。
53.支撑组件包括支架底座401、支架柱404及设置在支架柱404上的电解液瓶护架405和阳极固定架406，电解液瓶护架405和阳极固定架406可以在支架柱 404上下移动；电解液瓶301夹持固定在电解液瓶护架405上，不锈钢杆201刻度线位置夹持固定在阳极固定架406上。
54.电解液瓶护架405包括可移动固定在支架柱404上的第一紧固件，及通过螺钉与第一紧固件连接的夹持件，电解液瓶护架405可以选择具有弹性的塑料制备；阳极固定架406包括两端均可实现移动固定的第二紧固件，第二紧固件的第一端可移动固定在支架柱404上，第二端用于固定不锈钢杆201，以便于通过调整不锈钢杆201的高度来调整阴阳两极的距离，并对不锈钢杆201进行固定，阳极固定架406可以选择具有弹性的塑料制备。
55.阴极组件包括设置在支架底座401上的阴极接头402和阴极底座403，支架底座401、阴极接头402和阴极底座403均为不锈钢材质，既可以实现支架底座 401、阴极接头402和阴极底座403之间的电连通，还可以使支架底座401重量增加，更稳固；其中阴极接头402与电源负极电连接。
56.支架底座401上具有三个螺纹孔，阴极接头402、阴极底座403和支架柱 404具有螺纹连接端，且阴极接头402、阴极底座403和支架柱404通过螺纹连接端固定连接在支架底座
401上，其中支架柱404可以为有机玻璃或不锈钢材质。
57.基于上述电沉积装置，其工作过程为：
58.s1、开启舱室腔体102的前面板，在固定槽中插入舱室隔板103，将整个电镀舱室1分割成不同电沉积工位。
59.s2、参见图6，组装支撑组件和阴极组件，放置在对应的电沉积工位；
60.参见图5，组装电沉积槽体3，在电解液瓶301中加入去离子水静置24h进行检漏，确认密封后加入电解液；将电沉积槽体3套入电解液瓶护架405中，并调整高度使底端不锈钢电镀片302与阴极底座403可靠接触。
61.参见图4，组装阳极组件，将不锈钢杆201与微型电钻夹头202通过螺纹连接，铂金阳极丝203一端插入微型电钻夹头202并拧紧固定，另一端绕成盘香状并插入电解液瓶301。将不锈钢杆201插入阳极固定架406进行固定，夹持在刻度线位置，调节阳极固定架406在支架柱404上的位置，使铂金阳极丝203 的盘香状一端与不锈钢电镀片302相抵接，然后在依据具体制备工艺，拧松第二紧固件的第二端，根据不锈钢杆201表面的刻度，调节不锈钢杆201向上移动所需要的高度，再拧紧第二紧固件的第二端以固定不锈钢杆201，组装完成装置参见图3。
62.s3、电源正极接线穿过舱室腔体102前面板一个接线孔104与不锈钢杆201 连接，电源负极接线穿过舱室腔体102前面板另一个接线孔104与阴极接头402 连接，安装舱室腔体102前面板，将通风接口101与实验室通风系统连接。
63.s4、启动实验室通风系统，设置电沉积参数，启动电源开始电沉积制源，电沉积结束前，使用长吸管通过每个加液口105向电解液瓶301中加入氨水溶液，继续电沉积直至结束实验。

技术特征：

1.一种用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：包括电镀舱室(1)和多个电镀单元；所述电镀舱室(1)包括通风接口(101)、舱室腔体(102)及连通通风接口(101)与舱室腔体(102)的通风腔道(106)；所述舱室腔体(102)包括底面板、后面板、上面板、前面板和两个侧面板；所述底面板和后面板的内侧具有多组固定槽，每组所述固定槽设置有舱室隔板(103)，用于将舱室腔体(102)分隔为多个电沉积工位，每个所述电沉积工位均可设置一个电镀单元；所述电镀单元设置于电沉积工位内，包括阳极组件、电沉积槽体(3)、支撑组件、阴极组件；所述阳极组件包括不锈钢杆(201)、电钻夹头(202)和铂金阳极丝(203)，所述不锈钢杆(201)与电钻夹头(202)的后端连接，所述铂金阳极丝(203)的一端与电钻夹头(202)的前端连接；不锈钢杆(201)与电源正极连接；所述电沉积槽体(3)包括电解液瓶(301)、不锈钢电镀片(302)和电解液瓶盖(303)；所述电解液瓶盖(303)设置有通孔，不锈钢电镀片(302)卡接在电解液瓶盖(303)的通孔内且下表面与阴极组件连接；所述电解液瓶(301)为上端和下端开口的腔体，电解液瓶(301)的下端与电解液瓶盖(303)可拆卸固定连接，且电解液瓶(301)的下端面与不锈钢电镀片(302)的上表面密封抵接；所述铂金阳极丝(203)的另一端插入电解液瓶(301)内；所述舱室腔体(102)的上面板具有多个加液口(105)，所述加液口(105)与每个所述电沉积工位中电解液瓶(301)上端的开口位置对应；所述阴极组件与电源负极连接；所述支撑组件用于支撑固定阳极组件、电沉积槽体(3)和阴极组件。2.根据权利要求1所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述不锈钢杆(201)表面设置有刻度线，且不锈钢杆(201)下端与电钻夹头(202)通过螺纹可拆卸连接；所述铂金阳极丝(203)一端插入电钻夹头(202)并可拆卸固定，另一端绕成盘香状。3.根据权利要求1或2所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述支撑组件包括支架底座(401)、支架柱(404)及设置在支架柱(404)上的电解液瓶护架(405)和阳极固定架(406)，所述电解液瓶护架(405)和阳极固定架(406)可沿支架柱(404)延伸方向上下移动；所述电解液瓶(301)夹持固定在电解液瓶护架(405)上，所述不锈钢杆(201)刻度线位置夹持固定在阳极固定架(406)上。4.根据权利要求3所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述电解液瓶护架(405)包括可移动固定在支架柱(404)上的第一紧固件，及通过螺钉与第一紧固件连接的夹持件；所述阳极固定架(406)包括两端均可实现移动固定的第二紧固件，第二紧固件的一端可移动固定在支架柱(404)上，另一端用于固定不锈钢杆(201)。5.根据权利要求4所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述阴极组件包括设置在支架底座(401)上的阴极接头(402)和阴极底座(403)，所述
阴极接头(402)与电源负极电连接，所述阴极底座(403)与不锈钢电镀片(302)的下表面相接触。6.根据权利要求5所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述支架底座(401)、阴极接头(402)和阴极底座(403)均为不锈钢。7.根据权利要求6所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述支架底座(401)上具有三个螺纹孔，所述阴极接头(402)、阴极底座(403)和支架柱(404)具有螺纹连接端，并通过螺纹连接端固定连接在支架底座(401)上。8.根据权利要求7所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述电镀舱室(1)采用有机玻璃；所述支架柱(404)采用有机玻璃或不锈钢。9.根据权利要求8所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述阳极固定架(406)和电解液瓶护架(405)为有弹性的塑料。10.根据权利要求9所述的用于批量化制备α源的电沉积装置，其特征在于：所述舱室腔体(102)的前面板可拆卸固定在舱室腔体(102)的底面板、上面板和两个侧面板上，所述前面板上对应的每个电沉积工位均具有两个接线孔(104)。

技术总结

本实用新型涉及一种用于批量化制备α源的电沉积装置，以解决目前α源的电沉积装置价格昂贵，无法批量化使用，且电沉积装置的部件被样品沾污后难以彻底清理，维护成本高的技术问题。该装置中的电镀舱室包括通风接口和与通风接口相通的舱室腔体，舱室腔体内侧设置有舱室隔板，用于将舱室腔体分隔为多个电沉积工位；每个电沉积工位均可设置电镀单元；电镀单元包括阳极组件、电沉积槽体、支撑组件、阴极组件；阳极组件包括由上至下依次连接的不锈钢杆、电钻夹头和铂金阳极丝；电沉积槽体包括电解液瓶、不锈钢电镀片和电解液瓶盖；铂金阳极丝插入电解液瓶内；支撑组件用于支撑固定阳极组件、电沉积槽体和阴极组件。电沉积槽体和阴极组件。电沉积槽体和阴极组件。