DE707189C - Tube for atomic conversion - Google Patents

Tube for atomic conversion

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DE707189C
DE707189C DES132183D DES0132183D DE707189C DE 707189 C DE707189 C DE 707189C DE S132183 D DES132183 D DE S132183D DE S0132183 D DES0132183 D DE S0132183D DE 707189 C DE707189 C DE 707189C
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DE
Germany
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tube
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electrode
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Expired
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DES132183D
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Werner Schuetze
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/06Generating neutron beams

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

Röhre zur Atomumwandlung Die Erfindung betrifft eine Röhre zur Atomumwandlung, bei der rasch fliegende Ionen auf gewisse Stoffe, z. B. schweres Wasser, zur Einwirkung gebracht werden. Es ist bekannt, zu diesem Zwecke die üblichen Kanalstrahlröhren zu verwenden, bei denen in einem gasgefüllten Entladungsraum Ionen erzeugt werden, die durch :eine Öffnung in der Kathode dieses Raumes in einen evakuierten Beschleunigungsraum übertreten und in diesem Raum auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden.Atomic conversion tube The invention relates to an atomic conversion tube, in the rapidly flying ions on certain substances, e.g. B. heavy water, to act to be brought. It is known to use the usual duct beam tubes for this purpose to use, in which ions are generated in a gas-filled discharge space, through: an opening in the cathode of this room into an evacuated acceleration room step over and be accelerated to a high speed in this space.

Die vorliegende Röhre bildet nun eine neuartige und vorteilhafte Ausbildung einer Röhre zur Atomumwandlung. Beieiner Röhre .zur Atomumwandlung mittels aus einer zwischen einer Glühkathode und einer Anode übergehenden Gasentladung gewonnener rascher Ionen ist erfindungsgemäß die Gasentladungsstrecke von einem auf negativer Spannung gehaltenen Gitter und dieses wiederum von .einer auf stark negativer Spannung befindlichen Elektrode umschlossen, die an ihrer Innenfläche die umzuwandelnden Stoffe trägt. Die Gasentladungsstrecke, die im folgenden stets als Hilfsentladungsstrecke bezeichnet wird, liefert die positiven Ladungsträger, welche durch die Gitteröffnungen in den Raum zwischen dem Gitter und der Außenelektrode eintreten und stark beschleunigt werden. Die Elektronen, die sich in dem Plasma der Hilfsentladungsstrecke befinden, werden aber durch das negativ vorgespannte Gitter, welches vorzugsweise in Form eines zylindrischen Netzes oder -eines durchbrochenen Blechzylinders die Hilfsrentladungsstrecke umschließt, daran gehindert, in den Raum zwischen Gitter und Außenelektrode einzutreten. Die Abstände zwischen dem Gitter und der äußeren negativen Beschleunigungselektrode werden im allgemeinen so klein gewählt, daß in dem Raun zwischen Gitter und Beschleunigungselektrode keine selbständige Gasentladung entstehen kann.The present tube now forms a novel and advantageous design a tube for atomic conversion. With a tube. For atomic conversion by means of a gas discharge that passes between a hot cathode and an anode faster ions, according to the invention, the gas discharge path is from one to negative Tension held grid and this in turn from .einer on a strongly negative tension Enclosed electrode, which is to be converted on its inner surface Wearing fabrics. The gas discharge path, which is always referred to below as an auxiliary discharge path is referred to, supplies the positive charge carriers, which through the grid openings enter the space between the grid and the outer electrode and accelerate strongly will. The electrons that are in the plasma of the auxiliary discharge path, but are made by the negatively biased grid, which is preferably in the form a cylindrical network or a perforated sheet metal cylinder, the auxiliary discharge path encloses, prevented from entering the space between the grid and the outer electrode. The distances between the grid and the outer negative accelerating electrode are generally chosen so small that in the space between the grid and the accelerating electrode no independent gas discharge can occur.

Auch für die bekannten Kanalstrahlröhren sind schon Glühkathoden. als Elektronenquellen oder Hilfselektronenquellen für die Hilfsentladung verwendet worden. An dem grundsätzlicben Aufbau der Röhre wurde jedoch dabei nichtsgeändert. Bei den bekanntenRöhrenwird ein verhältnismäßig feiner Ionenstrahl mittels einerhohen Beschleunigungsspannung erzeugt, während bei der Röhre der vorliegenden Art ein starker Ionenstrom, auf eine große Fläche verteilt, zur Wirkung gebracht wird. Die Emission der Elektronenquelle wird dabeinach allen Richtungen hin ausgenutzt. Man erspart sich ferner alle Schwierigkeiten, die mit der ständigen Aufrechterhaltung eines hohen Vakuums im Beschleunigungsraum verbunden sind.There are also hot cathodes for the well-known duct beam tubes. as electron sources or auxiliary electron sources for the auxiliary discharge used been. However, nothing was changed in the basic structure of the tube. In the known tubes, a relatively fine ion beam is generated by means of a high one Accelerating voltage is generated while in the case of the tube of the present type strong ion current, distributed over a large area, is brought into effect. the The emission of the electron source is used in all directions. Man It also saves all the difficulties associated with constant maintenance a high vacuum in the acceleration space.

Wichtig ist die Anbringung des Stoffes, auf welchen die rasch fliegenden Ionen zur Eimarkung gebracht werden sollen. Als ein solcher kommt besonders der schwere Wasserstoff in Frage. Dieser muß an der inneren Oberfläche der Beschleunigungselektrode festgehalten werden, was, wie bekannt, durch Adsorption an Kohle (in flüssiger Luft oder an Palladium, Tantal oder Zirkon) möglich ist. Demgemäß muß wenigstens die Innenseite der Beschleunigungselektrode aus derartigen Stoffen gebildet werden. Die Anwendungsmöglichkeiten der Röhre nach der Erfindung ist beispielsweise die Erzeugung von Neutronen.It is important to attach the fabric on which the rapidly flying Ions are to be brought to the egg mark. As such, comes especially the heavy hydrogen in question. This must be on the inner surface of the accelerating electrode as is known, by adsorption on charcoal (in liquid air or on palladium, tantalum or zircon) is possible. Accordingly, at least the Inside of the acceleration electrode are formed from such substances. The possible uses of the tube according to the invention is, for example Generation of neutrons.

In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel der Röhre nach der Erfindung dargestellt. Die Kathode der Hilfsentladungsstrecke, im vorliegenden Falle z. B. eine Hohlkathode mit wendelförmigem Heizkörper, ist mit i, die als Hohlzylinder ausgebildete Anode mit 2 bezeichnet. 3 ist das auf negativer Vor spannung befindliche Gitter. Mit 4. ist die an stark negativer Spannung liegende Beschleunigungselektrode bezeichnet, welche an ihrer Innenfläche 5 die umzuwandelnden Substanzen trägt. Die Beschleunigungselektrode ist doppelwandig ausgebildet und mittels Wasser gekühlt. In dem Gefäß wird ein Gasdruck von o,o i bis o, i Torr. aufrechterhalten. Der schwere Wasserstoff wird durch die beispielsweise aus Glas bestehende Abschlußkappe 6 bei 7 in das Gefäß eingeführt. Die andere Abschlußkappe 8 ist über den Stutzen 9 mit einer Pumpe verbunden.In Fig. I is an embodiment of the tube according to the invention shown. The cathode of the auxiliary discharge path, in the present case z. B. a hollow cathode with a helical heating element, is marked with i, which is a hollow cylinder formed anode designated by 2. 3 is that which is on negative bias Grid. 4. is the acceleration electrode which is at a strongly negative voltage denotes, which carries the substances to be converted on its inner surface 5. the Acceleration electrode is double-walled and cooled by means of water. In the vessel, a gas pressure of o, o i to o, i Torr. maintain. The heavy one Hydrogen is supplied through the end cap 6, which is made of glass, for example 7 inserted into the vessel. The other end cap 8 is over the nozzle 9 with connected to a pump.

Fig.2 zeigt die Schaltung, in welcher das Entladungsgefäß nach der Erfindung betrieben wird. Auch in dieser Figur ist wiederum die Hilfskathode mit i, die Hilfsanode mit 2, das Gitter mit 3 und die Beschleunigungselektrode (Kathode der Hauptentladung) mit 4 bezeichnet. Die Batterie i o liefert die negative Gitterspannung, welche beispielsweise io bis 5o V betragen kann. Die Anodenspannung fär die Hilfsentladung wird von der Batterie i i geliefert. Die Größe dieser Spannung kann beispielsweise i oo bis 300V betragen. Die Stromstärke im Anodenkreis schwankt je nach der Größe der Röhre und den Spannungsverhältnissen zwischen i und 5o A. Die Hochspannungsquelle 12 schließlich gibt die hohe negative Spannung für die BeschleunigungseIcktrode (Kathode 4) in Höhe von i o bis i 5 kV. In dem Stromkreis der Kathode fließen Ströme in der Größe von o, i bis 5 A. Der Abstand zwischen dem Gitter 3 und der Kathode 4 wird, wie bereits erwähnt, klein gehalten und beträgt bei einer bewährten Ausführungsform z. B. etwa 2 mm. Die angegebenen Zahlenwerte dienen natürlich nur als Anhaltspunkte, um die Verhältnisse in der vorliegenden Röhre und die gegenseitige Beziehung zwischen Strom und Spannungsgröhen einigermaßen zu kennzeichnen. Man kann natürlich je nach dem vorliegenden Falle auch andere Spannungen und Ströme wählen. Bei der Wahl dieser Werte richtet man sich nach der verlangten Ausbeute, beispielsweise an Neutronen, welche Ionenströme von bestimmter Größe und Geschwindigkeit der Ladtingsträgcr bedingt.Fig.2 shows the circuit in which the discharge vessel after Invention is operated. The auxiliary cathode is also shown in this figure i, the auxiliary anode with 2, the grid with 3 and the acceleration electrode (cathode the main discharge) is denoted by 4. The battery i o supplies the negative grid voltage, which can be, for example, 10 to 50 volts. The anode voltage for the auxiliary discharge is supplied by the battery i i. The size of this stress can be, for example i oo to 300V. The amperage in the anode circuit varies depending on the size the tube and the voltage ratios between i and 5o A. The high voltage source Finally, there is the high negative voltage for the acceleration corner electrode (Cathode 4) in the amount of i o to i 5 kV. Currents flow in the circuit of the cathode in the size of 0.1 to 5 A. The distance between the grid 3 and the cathode 4 is, as already mentioned, kept small and is in a proven embodiment z. B. about 2 mm. The numerical values given are of course only intended as a guide, about the relationships in the present tube and the mutual relationship between Mark current and voltage levels to some extent. You can of course depending on Select other voltages and currents in the present case. When choosing this Values are based on the required yield, for example of neutrons, which ion currents of a certain size and speed cause the charging carrier.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Röhre zur Atomumwandlung mittels aus einer zwischen einer Glühkathode und einer Anode übergehenden Gasentladung gewonnener rascher Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsstrecke von einem auf negativer Spannung gehaltenen Gitter und dieses wiederum von einer auf stark negativer Spannung befindlichen Elektrode umschlossen ist, die an ihrer Innenfläche die umzuwandelnden Stoffe trägt. PATENT CLAIMS: i. Tube for atomic conversion by means of a between rapid ions obtained from a hot cathode and an anode, characterized in that the gas discharge path from one to negative voltage held grid and this in turn from a highly negative voltage Electrode is enclosed, which carries the substances to be converted on its inner surface. 2. Röhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Gitter und der es umschließenden Elektrode so klein gewählt ist, daß zwischen den beiden Elektroden keine selbständige Gasentladung entsteht. 2. Tube according to claim i, characterized in that the distance between the grid and the electrode surrounding it is chosen so small that between the two Electrodes no independent gas discharge occurs. 3. Röhre nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umzuwandelnden Stoffe an der Innenfläche der Auffangelektrode durch Adsorption festgeliaJten sind. 3. Tube according to claim i or 2, characterized in that the substances to be converted on the inner surface of the Collecting electrode are solidified by adsorption. 4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die umzuwandelnden Stotfe tragende Auffangelektrode mit einem Kohleüberzug an der Innenfläche versehen ist. 4. tube according to claim 3, characterized in that the collecting electrode carrying the pods to be converted is provided with a carbon coating on the inner surface. 5. Röhre nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Teil der Auffangelektrode, welcher die' umzuwandelnden Stoffe trägt, aus Palladium, Tantal oder Zirkon besteht. 5. Tube according to claim i or one of the following claims, characterized in that at least the part the collecting electrode, which carries the substances to be converted, made of palladium, tantalum or zircon. 6. Röhre nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die umzuwandelnden Stoffe tragende Auffangelektrode gekühlt ist. 6. Tube according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that the substances to be converted carrying collecting electrode is cooled. 7. Röhre nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungs@gefäß eine Gasatmosphäre mit einem Druck von etwa o,o i bis o, i Torr. aufrechterhalten wird. B. Verwendung einer Röhre nach An- spruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zur Erzeugung von Neutronen aus schwerem Wasser.7. Tube according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that in the discharge vessel @ a gas atmosphere with a pressure of about o, oi to o, i Torr. is maintained. B. Use of a tube according to demanding i and one or more of the following claims for the production of neutrons from heavy water.
DES132183D 1938-05-20 1938-05-21 Tube for atomic conversion Expired DE707189C (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1003873B (en) * 1952-07-02 1957-03-07 Schlumberger Well Surv Corp Particle accelerator
DE1214331B (en) * 1963-01-09 1966-04-14 Kernforschung Mit Beschraenkte Device for bringing about nuclear reactions on a collision electrode (target), in particular neutron flash tubes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1003873B (en) * 1952-07-02 1957-03-07 Schlumberger Well Surv Corp Particle accelerator
DE1214331B (en) * 1963-01-09 1966-04-14 Kernforschung Mit Beschraenkte Device for bringing about nuclear reactions on a collision electrode (target), in particular neutron flash tubes

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