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Vorrichtung zur Erzeugung von Atomkernreaktionen und insbesondere zur Erzeugung von Neu- tronen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Atomkernreaktionen, ins- besondere zur Erzeugung von Neutronen, bei der in einer Glimmentladung erzeugte Ionen auf einen
Stoff gerichtet werden, wobei, wenn dieser Stoff von den Ionen getroffen wird, eine Kernreaktion erfolgen kann : es können z. B. durch das Richten schwerer Wasserstoffionen auf einen z. B. schweren
Wasserstoff, Lithium usw. enthaltenden Stoff bei der auftretenden Kernreaktion Neutronen erzeugt werden. Da dieser Stoff z. B. auf eine plattenförmige Elektrode aufgebracht sein kann, wird im folgenden kurz das Wort,, Treffscheibe" dafür verwendet.
Man hat bereits Vorrichtungen beschrieben, mittels derer auf ähnliche Weise Neutronen erzeugt werden können. Es wird hiebei ein Ionenstrom von schwerem Wasserstoff in einer Glimmentladung entwickelt und der derart erhaltene Ionenstrom in einen zweiten Raum eingeführt, in dem ein niedrigerer Druck als im Glimmentladungsraum herrscht ; in diesem zweiten Raume werden die Ionen durch das Anlegen einer beträchtlich höheren Spannung beschleunigt und treffen schliesslich eine Verbindung, z. B. von schwerem Wasserstoff, die auf einer Treffscheibe angebracht ist, wobei dann durch Zusammentreffen des schweren Wasserstoffes mit einem bestimmten Bestandteil dieser Verbindung, z. B. von schwerem Wasserstoff oder Lithium, nach den bereits bekannten Kernreaktionen Neutronen entstehen.
Das Wort,, Verbindung", das in diesem Zusammenhang gebraucht wird, umfasst nicht nur allein eine chemische Verbindung, sondern auch z. B. einen Körper, bestehend aus einem bestimmten Stoff, mit einem andern darin absorbierten oder daran adsorbierten Stoff.
Obwohl mit einer solchen Apparatur befriedigende Ergebnisse erzielbar sind, hat diese Vorrichtung den grossen Nachteil, dass man in zwei miteinander in Verbindung stehenden Räumen verschiedene Drücke aufrechterhalten muss, so dass es erforderlich ist, während des Betriebes dieser Vorrichtung wenigstens einen dieser Räume mit einer Vakuumpumpe dauernd in Verbindung zu halten.
Durch Verwendung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil vermieden und die Apparatur kann somit wesentlich vereinfacht werden.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung von Kernreaktionen, z. B. zur Erzeugung von Neutronen, enthält eine elektrische Entladungsröhre ; in einem Teil dieser Röhre werden in einer Glimmentladung Ionen entwickelt, die in einem andern Teil derselben Röhre beschleunigt und auf eine, eine bestimmte Verbindung enthaltende Treffseheibe gerichtet werden, wobei beim Zusammentreffen mit dieser Verbindung die Kernreaktion erfolgen kann ; es wird dabei diese Glimmentladung durch ein Magnetfeld beeinflusst, wobei die Konfiguration dieses Magnetfeldes und die der Glimmentladungselektroden derart gewählt sind, dass der Entladungsstrom beträchtlich stärker ist, als wenn ein solches Magnetfeld nicht vorhanden wäre.
Es zeigt sich nämlich, wenn dafür Sorge getragen wird, dass die von der Kathode stammenden Elektronen durch passende Anordnung eines Magnetfeldes zwischen Kathode und Anode eine bedeutend grössere Strecke zurücklegen müssen, als sie es ohne dieses Magnetfeld tun würden, dass die Stromstärke in der Glimmentladung denselben Wert hat, als in einer Glimmentladung bei höherem Druck ohne ein solches Magnetfeld. Hiedurch ist es möglich, innerhalb desselben Entladungsraumes eine Glimmentladung erfolgen zu lassen und die derart erzeugten Ionen zu beschleunigen, wobei die beiden Wirkungen in einem Raum mit dem gleichen Gasdruck stattfinden können.
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- !- gLi -- > 2 zHe4. Im letztgenannten Fall wird also Lithium mit Ionen von schwerem Wasserstoff (Deutonen) beschossen.
Es kann die scheinbare Drucksteigerung mittels des Magnetfeldes verschiedenartig erzielt werden.
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als ebene Platten ausgebildet und parallel zueinander angeordnet, wobei das Magnetfeld derart angebracht wird, dass die magnetischen Kraftlinien senkrecht zu diesen Elektroden stehen. Hiemit wird nicht nur eine scheinbare Druckerhöhung beim Betrieb der Röhre erreicht, sondern auch eine Erniedrigung der Zündspannung. was selbstverständlich auch ein wichtiger Vorteil ist. Die Aufstellung kann z. B.
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als ein Zylinder ausgebildet sein kann, der mit einer flachen Seite der Anode zugekehrt ist.
In einer andern Ausführungsform besteht die Anode aus einem senkrecht zu der Kathode und parallel zu den magnetischen Kraftlinien angeordneten Zylinder oder Ring.
In sämtlichen vorerwähnten Fällen bewegen sieh die Elektronen zwischen den Kathodenteilen längs gekrümmten Bahnen hin und her und gelangen im allgemeinen erst nach wiederholter Hin-und Herbewegung auf die Anode ; diese Bewegungsbahnen sind denn auch erheblich länger als der direkte
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Entsprechend den verschiedenen Anwendungen einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist das Gas, in dem die Glimmentladung erfolgt und der mit den erzeugten Ionen beschossene Stoff verschieden. Wenn man die Vorrichtung zur Neutronenerzeugung verwendet, kann man eine Glimm- entladung in schwerem Wasserstoff benutzen und die erzeugten Ionen auf eine, schweren Wasserstoff oder Lithium in irgendwelcher Verbindung enthaltende Treffscheibe richten. Es kann dazu z. B. eine Verbindung von Zirkon mit schwerem Wasserstoff benutzt werden.
Bei einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann die Tatsache ausgenützt werden, dass bei niedrigem Druck und bei Anwendung eines geeigneten Magnetfeldes ein Glimmentladungsstrom entsteht, um mittels dieses Stromes den Gasdruck zu messen ; dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass an eine erfindungsgemässe Röhre und in Verbindung mit ihr eine besondere Röhre angeschmolzen wird, in der eine Glimmentladung bei niedrigem Druck in einem Magnetfeld erfolgt. Man wählt dabei das Magnetfeld und die Anodenspannung dieser besonderen Röhre derart, dass für den verwendeten Druckbereich der Strom ein brauchbares Mass für die Grösse des Gasdruckes ist.
Wenn die Gasfüllung der Röhre infolge der Entladung zu gross oder zu klein geworden ist. so
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Zirkondrähten, die sowohl Wasserstoff wie schweren Wasserstoff absorbieren können.
Zur Verringerung der schädlichen Wirkung der aus der Treffscheibe austretenden Sekundärelektronen kann man nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in die Zuführungsleitung der Treffscheibe einen Widerstand einschalten.
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Entladungsröhre mit einem Glimmentladungssystem und ein für die Beschleunigung der erzeugten Ionen bestimmter Teil dargestellt ist, näher erläutert.
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und.'2 befindet sich eine zweite Kathode 9, die aus einer zylindrischen Buchse besteht und mit Hilfe von Chromeisen 10 an der Röhrenwand befestigt ist.
Die durch diese Kathode hindurehtretenden Ionen durchlaufen eine Besehleunigungselektrode 11 und kommen schliesslich auf eine Treffseheibe 12, wo sieh der Stoff befindet, mit dem die Kernreaktion erfolgen muss ; diese Scheibe ist mit einem Strom- zuführungsleiter 13 verbunden, der durch eine Quetschstelle 14 nach aussen geführt, ist.
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Die beschriebene Röhre kann z. B. zur Erzeugung von Neutronen dienen. wobei z. B. zwischen den Glimmentladungselektroden eine Spannung von 15 kV, zwischen den Elektroden 9 und 11 eine
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Die Elektrode 11 und die Treffscheibe j sind (tber einen Widerstand von 1 Megohm miteinander verbunden.
Der Strom kann von der Grössenordnung von l 1. 1 in der Hauptentladung und 0,1 mA in der Treffscheibe sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Kernreaktionen, insbesondere zur Erzeugung von Neutronen, bei der in einem Teil einer Entladungsröhre eine Glimmentladung stattfindet und die in dieser Glimmentladung gebildeten Ionen aus diesem Teil austreten, innerhalb derselben Entladungsröhre beschleunigt und auf eine Verbindung gerichtet werden, in der beim Zusammenprall mit diesen Ionen eine Kernreaktion herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Glimmentladung durch ein Magnetfeld beeinflusst wird, derart, dass die Laufzeit der Elektronen zwischen den Glimmentladungskathoden und der Anode vergrössert wird, wodurch der Entladungsstrom beträchtlich stärker als beim Fehlen des Magnetfeldes ist.