DE1639431B2 - Neutronengenerator und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ncutroncngcncrator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I sowie ein ίο Verfahren zu seiner Herstellung.

Ein Neutronengenerator mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs I aufgeführten Merkmalen ist aus der NL-AS 65 04 935 bekannt. Bei diesem bekannten Neutronengenerator umfaßt der ionenerzeuger einen miltig angeordneten Permanentmagneten, gefolgt von einer zylindrischen Anode, jenseits der ein weiterer Permanentmagnet angeordnet ist. Diese Bauteile sind von einem Weicheisenmantcl sowie weiteren Metallteilen umschlossen. F.in Mctallzylinder bildet die Hülle des Generators. Wegen dieser konstruktiven Eigentümlichkeiten muß man Magnete einbauen, die bereits magnetisiert sind. Dies wieder hat zur Folge, daß die zusammengebaute Generatoranordnung nicht mehr durch Erhitzen entgast werden kann, weil bei den hierfür notwendigen Temperaturen der Curiepunkt der Magnete überschritten wird. Beim Zusammenbau werden aber die Bauteile, selbst wenn sie vorher einzeln entgast v.orden sind, notwendigerweise verunreinigt, so daß die Atmosphäre innerhalb der Hülle während des Betriebs schlecht gesteuert werden kann.

Auch der Neuironengcnerator gemäß der DT-OS 10 62 833 ist mit im Inneren der Hülle untergebrachten Magneten versehen. Auch bei dieser komplizierten Konstruktion bestellt nicht die Möglichkeit, die erwünschten Arbeitsgänge — Entgasen im montierten Zustand — vorzunehmen.

Weitere bekannte Neutronengeneratoren besitzen zwar ein im montierten Zustand entgasbares Elektrodensystem, doch sind hier die Magnete außerhalb der zu entgasenden Hülle angeordnet, was aus Platzgründen — etwa bei einer Neutronenquelle für Bohrlochunterstichungen — unzulässig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Neutronengenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen geringen Hüllendurchniesser aufweist und eine einfache, gleichwohl in der Leistung zufriedenstellende Konstruktion aufweist sowie im zusammengebauten Zustand entgast werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, insbesondere durch die Doppelfunktion des Magnetbauteils, das zugleich Elektrode des Elektrodensystems im lonenerzeugerabschnitt ist. Der solcherart mögliche offene Magnetkreis ermöglicht die Magnetisierung auch im zusammengebauten Zustand, was wiederum erlaubt, vor dem Magnetisieren mit einer Temperatur auszuheizen, die jenseits des Curiepunktes für das betreffende Magnetmaterial liegt. Dieser Ausheizvorgang wieder garantiert eine verunreinigungsfreie und entsprechend gut beherrschbare Atmosphäre innerhalb der Hülle während des Betriebes.

Die Patentansprüche 2 bis 4 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen des Neutronengenerators gemäß der Erfindung, wobei die Bedeutung der Einzelmerkmale später unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel verdeutlicht wird.

Der Verfahrensablauf bei der Herstellung des Neutronengenerators gemäß der Erfindung ist, soweit

das Verfahren im Rahmen der Erfindung liegende Besonderheilen aufweist, in den Ansprüchen 5 bis IO definiert. Us ist freilieh an sieh bekannt, je nach den vorliegenden Materialien Bauteile von Vakuumgeräten und dergleichen nur bis zu Temperaturen auszuhei/.en und damit /u entgasen, bei denen keine Materialumwandlung eintritt, vgl, Koh I rausch, »Praktische Physik«, Stuttgart, I960, Kapitel 1, ill 27. Der dort gegebene Hinweis bezieht sich auf als Gettermatcr'uil dienende Aktivkohle.

Ein Ausführungsbeispiel des Neuironengenera'.ors gemäß der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ncutroncngcnerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die elektrischen Stromkreise in Blockdiagrammform gezeigt sind, und

F i g. 2 ist ein Schnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in F i g. I, in Richtung der Pfeile gesehen.

Die Zeichnungen zeigen einen Neutropcngencrator /0, wie er in Bohrlochuniersuchungsgerälen zum Einsatz kommen kann. Der Generator 10 umfaßt als gasdichte Hülle ein zylindrisches Rohr 11 aus Glas oder dergleichen. Die in Längsrichtung äußeren Enden des Rohres 11 sind angeschmolzen an elektrisch leitende Endkappen 12 und 13. Ein quer angeordneter Verschlußkopf 14 und eine massive Kupfcr-Zielelektrode 15 schließen die Endkappen 12 bzw. 13 ab und vervollständigen die gasdichte Hülle.

Der Verschlußkopf 14 trägt eine Absaugröhre 16, durch die Gase in dem Generator 10 während der Herstellung abgesaugt werden. Die Röhre 16 wird dann verschlossen. In gegenseitigem Abstand angeordnete Stangen 17 und 20 sind in der Hülle durch Flansche 22 bzw. 23 an der Innenoberfläche des Kopfes 14 abgestützt; eine Stange 21 (Fig. 2) ist durch das Kopfstück 14 in ähnlicher Weise abgestützt (nicht gezeigt), um mii den Simigen 57 und 20 drei Stützglieder zu bilden, die in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Flansche 22 und 23, die an das Kopfstück 14 angeschweißt sind, bilden eine stabile Halterung und einen elektrischen Leiter für die im folgenden in ihren Einzelheiten beschriebenen Bestandteile des Generators.

Ein gasdichter Isolator 24 bildet einen Durchlaß durch das Kopfstück 14 für einen Leiter 19.

Eine Gasquelle 25 ist zwischen den Mittelabschnitten der sich in Längsrichtung erstreckenden Stangen 17, 20 und 21 angebracht. Die Gasquelle 25 umfaßt einen schraubenförmig gewundenen Wolframdraht 26, der durch einen elektrischen Strom, der von einer elektrischen Stromquelle 27 aus über einen im folgenden näher beschriebenen Leitungsweg fließt, auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt werden kann. Ein Ende des Drahtes 26 ist an eine stützende Endkappe 30 angeschlossen, die an einen perforierten becherförmigen Wärmeschild 31 angeschweißt ist, der mit der Längsachse des Rohres 11 ausgerichtet ist. Eine zylindrische Wandung 32 des Schildes 31 erstreckt sich von der Endkappe 30 in Richtung auf den Verschlußkopf 14 über eine Länge, die größer ist als die Länge des schraubenförmig gewundenen Teiles des Drahtes 26. Die zylindrische Wandung 32 endet an einer quer verlaufenden Endkappe 33 mit einem zentralen Isolierring 34, der einen sich in Längsrichtung gerade erstreckenden Abschnitt des Drahtes 26 umschließt.

Die Gasquelle 25 ist wärmeisoliert abgestützt durch zylindrische Isolatoren 36 und 40, die auf den Stangen 17 bzw. 20 sitzen. Die Isolatoren sind versehen mit in Umfangsrichtung verlaufenden Bandeingriffsveriielungen 39 und 41. Diese Vertiefungen lassen Spiel zwischen I lallebändern 42 und 43 und der Innenoberfläche des Glasrohres 11. Die Enden der Bänder 42 und 43 sind an die Außenoberfläche der zylindrischen Wandung 32 angesehweißt, um die feste Lagerung für die Gasquelle 25 /u vervollständigen. Die Gasquelle 25 ist in ähnlicher Weise mit der Längssiange 21 (Fig. 2) durch einen zylindrischen Isolator und ein nicht gezeigtes Band verbunden.

Eine Schicht 44 aus Zirkon oder dergleichen, die Deuterium und Tritium absorbieren und bei Erwärmung wieder abgeben kann, umhüllt die mittleren Windungen des Drahtes 26 und dient als Quelle für diese Gase, wodurch der Gasdruck während des Betriebes des Generators überwacht weiden kann. Die von Zirkon umgebenen mittleren Windungen des Drahtes 26 können auf im wesentlichen gleichförmiger Temperatur gehalten werden. Im Gegensatz dazu haben die äußeren Windungen des Drahts einen verhältnismäßig steilen Temperaturgradienten aufgrund von Wärmeleitung durch die Endkappe 30 und den Leiter 35.

Da die Gasemission und damit der Druck in dem Generator eine Funktion der Temperatur der Schicht 44 ist, erzeugt die durch die mittleren Drahtwindungen geschaffene, verhältnismäßig gleichförmige Temperatur eine stabilere und wirksamere Einrichtung für die Gasdrucküberwachung. Die Menge des von der Schicht 44 freigegebenen Gases hängt von der Temperatur der mittleren Windungen des Drahtes 26 ab. Die von der Schicht 44 emittierten Gase diffundieren durch die Perforation in dem becherförmigen Wärmeschild 31 und treten in eine Ionenquelle 45 ein.

Die Ionenquelle 45 (Fig. 1 und 2) umfaßt eine als Katode geschaltete Elektrode 50 mit einem massiven Vorsprung 46, hergestellt aus Nickel oder einem anderen ferromagnetischen Werkstoff, ausgerichtet mit der Längsachse des Rohres 11. Eine Öffnung 47 in der Elektrode 50 divergiert auswärts in einer Richtung von der Gasquelle 25 weg unter Bildung eines ringwulstförmigen Umfangsteils 51. Der glatte Umfangsteil 51 verringert die ^Tendenz zu Spannungsdurchschlägen, die durch hohe elektrische Feldstärke verursacht werden.

Eine zweite Elektrode 52, die ebenfalls als Katode geschallet ist, ist im Abstand von der Elektrode 50 zwischen dieser und der Endkappe 30 der Gasquelle 25 angeordnet. Die zweite Elektrode 52 besteht aus einem Ring 53 aus Nickel oder dergleichen mit einem inneren, in Richtung zu der Elektrode 50 versenkten Teil 54. Die zweite Katode 52 wird vervollständigt durch einen verhältnismäßig dicken Abschlußboden 55 aus Molybdän in der Mittelöffnung des Ringes 53. Der Abschlußboden 55 ist an den Innenumfang des Nickelringes 53 angelötet. Der Außenumfang des Ringes 53 hat kleine Vorsprünge 56, die sich zu dem Verschlußkopf 14 hin erstrecken und an die in Längsrichtung verlaufenden Stangen 17, 20 und 21 angeschweißt sind, um die zweite Katode 52 in fester Lage zu dem Generatoraufbau zu sichern. Die Katoden 50 und 52 sind darüber hinaus an die Energiequelle 27 für die Beheizung des Drahtes 26 und an Massepotential 86 angeschlossen über einen Leiterweg, der die Endkappe 12, den Verschlußkopf 14, die Flansche 22 und 23 und die Stangen 17, 20 und 21 umfaßt. Der als Gasquelle dienende Draht 26 ist außerdem an die Energiequelle 27 durch den Leiter 35 angeschlossen. Dieser Stromkreis ist zum Massepotential 86 hin

geschlossen und durch die Endkappe 30, die zylindrische Wandung 32, einen Leiter (nicht gezeigt), die Stange 20, den Flansch 23, den Verschlußkopf 14 und die F.ndkappe 12.

Ein Diiucrmagnclfcld für die Ionenquelle 45 wird geliefert durch eine hohlzylindrisehe Anode 57. Die Anode 57 ist eingefügt zwischen die Katode 50 und die zweite Katode 52 und ist ausgerichtet mit der Längsachse des Generators 10. Die Anode 57 ist aus einem geeigneten ferromagnetischen oder Daucrmagnetwcrkstoff geformt, /.. B. aus Keramikmagnet oder aus einem der Alnico-Werkstoffe, wie Alnico Vl, einer weitgehend aus Kobalt und Nickel zusammengesetzten Legierung. Über einen Längsleiter 60 wird ein positives ionisierendes Potential von etwa 1500 Volt Gleichspannung gegenüber den Katoden 50 und 52 an die magnetische Anode 57 angelegt. Der Leiter 60 ist an einem Ende an die Aiißcnobcrfläche der Anode 57 angeschweißt und an dem nahe dem Verschlußkopf 14 liegenden Ende an eine Leitung 61, die mit Hilfe einer Isolierdurchführung 24 in die Hülle eingeführt ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Anode 57 etwa 19 mm lang. Der maximale Außendurchmesser der Anode 57 beträgt annähernd 22 mm und der Innendurchmesser knapp 16 mm. Nach der im folgenden beschriebenen Behandlung arbeitet der permanent magnetisierbar Zylinder 57 nicht nur als Anode, sondern erzeugt auch eine magnetische Flußdichle von 400 Gauss zwischen den Katoden 50 und 52 in der Längsachse des Generators 10.

Die Anode 57 ist starr befestigt an den drei Sliil/.stangen 17, 20 und 21 (Fig. 2) mittels llaltebändern 62,63 und 64, die in Vertiefungen an entsprechenden zylindrischen Isolatoren 65, 66, 67 eingreifen. Die Isolatoren 65,66 und 67 werden aufgenommen von den Endabschnitten der Stangen 17, 20 und 21 und verbinden die Anode 57 mit der Generatorkonstruktion im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie die Gasquelle 25 mit den Stangen verbunden ist. Die Außenoberfläche der Anode 57 ist genutet für die Aufnahme der Isolatoren 65, 66 und 67 und schafft dadurch ein Spiel /wischen der Innenoberfläche des Rohres 11 und den Isolatoren.

Der massive Vorsprung 46 in der Katode 50 trägt durch Fokussieren des durch die Anode 57 erzeugten magnetischen Feldes in der Nähe der Längsachse des Generators 10 zu einer hohen Flußdichle in der Ionenquelle 45 bei. Der Vorsprung 46 ist in fester Lage zu der permanent magnetisierbaren Anode 57 abgestaut durch eine durchbrochene konkave IMaUe 70. die zu dem Verschlußkopf 14 hin gerichtet und an die lUißcren Enden der Haltcstangcn 17, 20 und 21 angelötet ist. Die Katode 30 bildet darüber hinaus eine der Elektroden, zwischen denen im Bcschleunigungsspult 72 dns elektrische Feld erzeugt wird, dus Deuterium· und Tritiumionen von der Ionenquelle 45 zu einem mit Deuterium und Tritium gefüllten Kohlenstoff-Target 73 hin beschleunigt. Dns Target 73 ist untergebracht in einer axial ausgerichteten Vertiefung

74 in der Mitte der InnenoberriUche der Ziolelektrode 15. Das elektrische TcId, das die Ionen zu dieser Ziclelekirodc hin beschleunigt, wird erzeugt zu einem großen Teil zwischen der Katode 50 und einer sogenannten Schutzclektrodc 73. Die Schutzelektrode

75 umgibt die Zlclelcklrode 13 und hat eine mitiig angeordnete Durchbrechung 78, die die beschleunigten Ionen vom Spult 72 zum Target 73 hindurchtrcicn IHBt.

Eine elektrische leitende Stange 76 ist durch die

Ziclclektrode 15 mittels eines gasdichten Isolators 77 und einer Dichtung 80 hindurchgeführt. Die isolierte Stange 76 ermöglicht an die Schutzeleklrodc 75 ein negatives Bcschlcunigungspotential von etwa 4OkV bis 15OkV relativ zu der Katode 50 anzulegen, wie im folgenden im einzelnen beschrieben wird.

Die Schut/.elektrode 75 wird etwa ein kV negativer gehalten als das Target 73. Diese Potentialdiffercnz verhindert, daß Sckundärelektronen die infolge des

ίο lonenbeschusscs vom Target 73 ausgesandt werden, den Beschleunigungsspalt 72 durchqueren und verhindert auf diese Weise, daß Energie verlorengeht. Das elektrische Feld zwischen der Schutzclektrode 75 und dem Target 73 läßt die negativen Sekundärelektronen zu der positiveren Zielelektrode 15 zurückkehren. Dieses Merkmal ist günstig für einen kontinuierlichen Gencralorbeirieb. wobei ein Gasdruck in der Hülle von etwa 10-^J Torr oder mehr üblicherweise zufriedenstellend ist.

Wenn jedoch Neutronenimpulse verlangt werden, ist die Funktion der Schutzelcktrode 75 weniger wichtig, da der lonenbcschuß des Targets durch zeitlich im Absland gehaltene Entladungsslößc erfolgt. Wenn die Entladungsstöße hinreichend kurz und gut voneinander getrennt sind, werden Sekundärelektronen in dem Bcsclileiinigungsspalt 75 auch ohne das Vorhandensein einer speziellen Elektrode in dem Intervall zwischen den Entladungsstößcn zerstreut. Demgemäß kann bei Impulsbetrieb die Schut/.elektrode gegenüber dem Target 73 auf einem mehr negativen Potential oder positiver als dieses, jedoch negativer als die Katode 50, gehallen werden. Ein typischer Gcncratorgasdruck für Impulsbetrieb liegt in der Größenordnung von 10 bis 20 · 10 'Torr.

Das Target 73 wird in der Vertiefung 74 der Zielelektrode 15 durch einen Befestigungsring 81 aus Kupfer oder dergleichen, der in eine Ringnut zwischen dem Target 73 und den Seiten der Vertiefung 74 hineinpaßt, festgehalten. Ein Lot 82, wie /.. B. ein

<io Kupfer-Silber-Eutektikum, verbindet den Befestigungsring 81 mit den Seiten der Vertiefung 74, Der Ring 81 überlappt das Target 73 und hält es sicher ausgerichtet mit der öffnung 47 und der Durchbrechung in der Schutzelcktrode 75.

4s Für den Zusammenbau des Generators 10 werden alle Bauteile individuell von Verunreinigungen dadurch entgast, daß sie für etwa eine Stunde in Wasserstoff bei atmosphärischem Druck auf annilhernd 900⁰C erhitzt werden. Die permanent mugnetisierbare Anode 57 wird jedoch in einem Vakuum von etwa 10 '' Torr auf etwa 600° C eine Stunde lang erhitzt. Die Bestandteile werden dünn in ihren vorstehende beschriebenen Stellungen befestigt. Die zusammengestellten Bauteile werden dann im Zentrum einer nicht gezeigten Hochfrequenz-

SS Induktionsheizspule angeordnet. Die Spule erzeugt bei Erregung eine Temperatur von etwa 600⁰C oder mehr in den Gcnerntorbuutcilen. Ein Vakuum von etwa 10-' Torr oder weniger wird erzeugt, um von den Bauteilen wahrend des Zusammenbaus absorbierte Verunrcini-

do gungcn zu evakuieren. Diese - als eine sogenannte Ausheizstufc bezeichnete - Wärmebehandlung wird über annähernd 15 Minuten oder mehr fortgesetzt, um sicherzustellen, daß alle bedeutenden Mengen eingeschlossener Verunreinigungen ausgetrieben worden

ds sind. Die ganze Anordnung wird dann in das Ula&rohr 11 gebracht und in einem Ofen auf etwa 40O⁰C über 14 Stunden bei einem Druck von etwa 10-· Torr oder weniger erhitzt. Wenn diese Ausheizstufc abgeschlos-

sen ist, wird das Rohr zuerst auf Zimmertemperatur abgekühlt, bevor es gasdicht verschlossen wird. Die Absaugröhre 16 wird dann abgekniffen und verschmolzen, wie in Fig. 1 gezeigt, nachdem das Deuterium-Tritium-Gcmisch in den Generator 10 eingeführt und durch die Schicht 44 absorbiert worden ist.

Der Generator wird jetzt in Längsrichtung mit einem nicht gezeigten magnetischen Feld ausreichender Starke ausgerichtet, um die Anode 57 dauerhaft zu magnetisieren, zwecks Erzeugung einer Feldstarke von 400 bis 800 Gauss an der Anodenachse. Typischerweise ist ein Magnetfeld von etwa 7800 Ampere-Windungen je Zentimeter Magnetlängc ausreichend, um dieses Ergebnis zu erzielen. Somit erzeugt gemäß der Erfindung eine entgaste Elektrode 57 in dem Generator 10 ebenso ein Dauermagnctfeld für die Ionenquelle 45.

Die Temperatur der Anode 57 sollte in keinem Augenblick während des Zusammenbaus und der Entgasung die Matcrialunnvandlungstcmpcratur des behandelten Werkstoffes übersteigen. Somit dürfen /.. B. die meisten der Alnico-Zusammcnsctzungcn nicht über etwa 480⁰C bis etwa 590⁰C erhitzt werden, während etwa 980"C die Grenze für sogenannte Indox-Magnete zu sein scheint. Insofern als Materialeigenschaften von der Kristallstruktur abhängen, müssen niedrigere Temperaturschwellen für Materialumwandlungcn beachtet werden, wenn der Zeitraum für das Entgasen besonders lang ist.

Um für eine kontrollierte Abgabe von Neutronen zu sorgen, kontinuierlich oder in periodischen Entladungsstollen, liefert eine Spannungsquellc 85 für die Ionenquelle Leistung für den loncn-Beschußstrahl. Bei Impiilsbeirieb kann für die Regelung des Betriebes einer Spannungsquellc 85 eine Impuls-Frequenz-Steuervorrichtung 87 vorgesehen sein. Die Steuervorrichtung 87 kann bewirken, daß bei der in abgemessenen Zeitab stünden, /.. B. jede Sekunde oder öfter. Impulse bestimmter Dauer, d.h. etwa K) Mikrosekunden oder mehl', und bestimmter Höhe, erzeugt werden. Fine Steuervorrichtung 84 für die Spannungsquelle 27 des Drahtes 26 regelt tue Intensität des lonenstrahles durch Kontrolle des Ciasdruckes in der Hülle in Abhängigkeit von der über einem Vorwidersland 83 entwickelten Spannung, Der Widerstand 83 verbindet die Steuervorrichtung 84 und eine Hochspaninmgs-LeiMungsqtiellcSS mit dem Massepotential 8h. Der durch den Widerstand 83 fließende Strom ist ein Maß für ilen lonen-Siiom, nach dem tier (ieneratorgasdruck mit Hilfe der Steuervorrichtung 84 eingestellt wird. Die durch die I lochspumnmgsqucllu 88 erzeugte Spannung wird darüber hinaus unmittelbar an die Schutzeleklrodc 75 und über einen Vorwidcrsüind 89 an die Ziclclcktrocle 15 angelegt, Die so entwickelte Spannung sorgt Für die Bcschlcunigungs- bzw, Scluit/.elckiroclenpotemiiilc. Während des Betriebes fließt durch den Draht 26 der Gasquelle 23 von der Spannungsquellc 27 ein Strom, der durch die Steuervorrichtung 84 so geregelt wird, daß in der Hülle ein Deuterium-Tritium-Druck aufrechterhalten wird, der für den gewünschten Ionen-Strom geeignet ist.

Die Kombination des elektrischen Feldes mit dem magnetischen Feld in der Ionenquelle 45 erhöht die Weglänge der Elektronen in der Ionenquelle, um die lonisierleistung des Generators 10 zu steigern.

Die zwischen der Katode 50 und der Schutzelektrode ίο 75 angelegte Hochspannung erzeugt ein elektrisches Feld, das Deuterium- und Tritium-Ionen von der öffnung 47 zu dem Target 73 beschleunigt. Die den Ionen erteilte Energie ist ausreichend, um neutronenerzeugende Reaktionen zwischen den auftreffenden Ionen und den Deuterium- bzw. Tritium-Kernen im Target einzuleiten und dieses mit frischem Reaktionsmatcrial wieder anzufüllen.

Ein anfänglicher Beschüß eines frischen Targets 73,

beispielsweise durch ein Gemisch von je zur Hälfte Deuterium- und Tritium-Ionen, erzeugt verhältnismäßig

wenig Neutronen. Sowie zunehmende Mengen auftref-

lender Ionen durchdringen und in dem Gitter der Kohle-Targets festgehalten werden, erhöht sich jedoch

die Wahrscheinlichkeit von Kernreaktionen. Somit wird

*5 nach einem verhältnismäßig kurzzeitigen lonenbeschuß eine kontinuierliche oder impulsweisc Neutronenabga-

L? von IO⁷ bis IO¹' Neutronen je Sekunde erreicht.

Wie vorstellend beschrieben, regelt die Steuervorrichtung 84 die Leistungsquelle 27 für den Draht 26 und steuert dadurch den Gasdruck in der Hülle und die lonenstrahlintensität zur Erzeugung der gewünschten Neutronenahgabe. Wenn die Neutroncnabgabc oder -leistung ansteigen sollte als Folge einer Erhöhung des lonenstromes, laßt eine entsprechende Stromzunahme vs durch den Widerstand 83 die Steuervorrichtung 84 die l.eistiings/.iifuhr zu dem Draht 26 drosseln und verringert dadurch den Gasdruck in dem Generator Der geringere Gasdruck vermindert effektiv die Anzahl der zur Beschleunigung verfügbaren Ionen und bringt somit die Neutroneilleistung auf einen stabilen, vorbestimmten Wert In entsprechender Weise wirkt ein Stromabf.ill durch den Widerstand 83 auf die Steuervorrichtung 84 so ein, daß diese für eine Zunahme des (ieneratorgasdruekes sorgt.

Wenn gewünscht, kann die Neutronenleistung ilireki überwacht werden, und entweder die SpaniHingsquelk 85 für die Ionenquelle oder die Hochspannungs-Lei Mungsi|ue!le 88 kann geregelt oiler von Hand regulier! werden, um einen stabilen Gcncratorbeirich /1 erreichen

Kür den Will, dall der Gcncrutor lediglich mi Deutcriumgas versorgt wird, werden Neutronen er zeugt als Folge von DeuteriunvDeuterium-Wechsclwir klingen, anstatt durch Deuterium-Tritium·Reaktionen wie sie bei der vorstehenden Beschreibung clei gezeigten AusfOlmingsbcisplcls angenommen wurden,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 Β2Θ/1Ε

I₁₄.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. NeutiOiiengeneraior mit einer gasdichten I lulle, mil einer Gasquelle, mit einer Ionenquelle, die ein Elektrodensystem und einen innerhalb der Hüllt¹ angebrachten Permanentmagneten enthält, mit einem im Abstand von der Gasquelle und der Ionenquelle angeordneten Target und mit einem Beschleuniger zum Beschleunigen des ionisierten Gases zum Target, dadurch gekenn/ei c h net, daß der Permanentmagnet (57) die Form eines Hohlzylinders aufweist und in dem Elektrodensystem (50, 52, 57) der Ionenquelle die Anode bildet, während die an den Enden des Permanentmagneten angeordneten Elektroden (50,52) Katoden-Potential führen.

2. Neutronengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (57) eine magnetische Flußdichle von 400 Gauss oder mehr in seiner Achse besitzt.

3. Neutronengenerator nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (50, 52) im wesentlichen aus zwei Platten bestehen, die quer zur Achse des Permanentmagneten (57) an dessen Enden stehen, wobei die dem Target (73) benachbarte Elektrode (50) einen mittig angeordneten Vorsprung (46) aus ferromagnetische!!! Material mit einer darin angeordneten Öffnung (47) aufweist.

4. Neutronengenerator nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Permanentmagneten (57) als Anode des Elektrodensystems (50, 52, 57) ein elektrisches Potential von 1500 V oder mehr angelegt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Neutronengenerators nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander

a) die Bauteile des Generators in ihre endgültige Lage zusammengesetzt werden,

b) die Bauteile auf eine Temperatur erhitzt werden, die ausreicht, um die Bauteile auszugasen, jedoch niedriger ist als die Material-Umwandlungstemperatur des Permanentmagnetmaterials,

c) das austretende Gas aus dem Bereich der Bauteile entfernt wird,

d) die Bauteile wesentlich unter die Erhitzungstemperatur abgekühlt und

e) der Permanentmagnet bis zu der Flußdichte von 400 Gauss oder mehr magnetisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorbauteile auf etwa 600⁰C erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die entgasten Bauteile vor dem Magnetisiervorgang in die gasdichte Hülle eingeschlossen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einschließen und Magnetisieren der Generator auf etwa 400⁰C erhitzt wird, und daß aus der Umgebung der Bauteile das von den Bauteilen und der Hülle abgegebene Gas entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Verfahrensschritt zum Entfernen des Gases das Gas aus der Hülle evakuiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Evakuieren des Gases bis zu einem Resigasdruck von etwa 10 '■ Torr oder weniger vorgenommen wird.