DE757174C - Device for irradiation with neutrons, in particular for imaging objects by means of neutron irradiation - Google Patents

Device for irradiation with neutrons, in particular for imaging objects by means of neutron irradiation

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DE757174C DEL98200D DEL0098200D DE757174C DE 757174 C DE757174 C DE 757174C DE L98200 D DEL98200 D DE L98200D DE L0098200 D DEL0098200 D DE L0098200D DE 757174 C DE757174 C DE 757174C
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Ernst Dr Phil Kuhn
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Description

Einrichtung zur Bestrahlung mit Neutronen, insbesondere zur Abbildung von Gegenstanden mittels Neutronendurchstrahiung Die Herstellung einer Neutronenquelle großer Intensität bereitet Schwierigkeiten, da die Beschleunigung der vorzugsweise verwendeten schweren Wasserstoffionen sehr hohe Spannungen, nämlich I Million Volt und mehr, erforderlich macht. Ein solches Rohr besteht aus einer Ionenquelle mit einer oder mehreren B'eschleunigungsstufen und einem Auffänger, auf den die Ionen treffen und Neuw tronen erzeugen. Für die Anwendung der Neutronenquelle wäre es am bequemsten, wenn es möglich wäre, den Auffangen zu erden. Bei einer solchen Anordnung würden sich alle übrigen Teile der Röhre auf sehr hohem Potential gegenüber Erde befinden, insbesondere würde die Ionenquelle die volle Beschleunigungsspannung gegenüber Erde aufweisen. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, zur Verminderung der gegenüber Erde vorkommenden Spannungen d.ie auf mittlerem Potential zwischen den beiden, die volle Spannung gegeneinander aufweisenden Elektroden liegende Elektrode zu erden. Bei dieser bekannten Anordnung weist sowohl die Ionenquelle als auch die Neutronenquelle die halbe Spannung gegenüber Erde auf. Sofern die Betriebsspannung sehr hoch ist, beispielsweise I Million Volt und mehr beträgt, ist es bei dieser Anordnung notwendig, den Abstand zwischen der Neutronenquelle und den zu bestrahlenden Gegenständen sehr groß zu svählen.~Dadurch wird die tatsächlich zur Anwendung gelangende Intensität der Strahlung sehr stark herabgesetzt.Device for irradiation with neutrons, in particular for imaging of objects by means of neutron penetration The production of a neutron source great intensity causes difficulties, since the acceleration of the preferably heavy hydrogen ions used very high voltages, namely 1 million volts and more, requires. Such a tube consists of an ion source with one or more acceleration stages and a collector onto which the ions meet and generate new values. For the application of the neutron source it would be most convenient if it were possible to ground the trap. With such an arrangement all other parts of the tube would be at a very high potential with respect to earth in particular, the ion source would oppose the full acceleration voltage Exhibit earth. It has therefore been suggested to mitigate the opposite Earth occurring voltages i.e. those at medium potential between the two that full voltage against each other having electrodes lying electrode to ground. In this known arrangement, both the ion source and the neutron source half the voltage to earth. If the operating voltage is very high, is for example 1 million volts and more, it is necessary with this arrangement, the distance between the neutron source and the to be irradiated Objects to be selected very large. ~ This is the actual application Radiation intensity very much reduced.

Dieser Nachteil lvird bei der Anordnung nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die auf Hochspannung gegenüber Erde liegende Quelle schneller Neutronen im Schutzraum eines Sprühschutzkörpers angeordnet ist und daß im Schutzraum eines gegenüberliegenden, vorzugslveise geerdeten Sprühschutzkirpers die zu bestrahlenden Gegenstände untergebracht sind. Um einen igberschlag mit Sicherheit auszuschließen, ist bei der Anordnung nach der Erfindung bei gleicher Spannung der Neutronenquelle gegenüber Erde nur ein Abstand von 40 cm erforderlich, während bei der bekannten Anordnung bei Anwendung einer Spannung von Soo ooo Volt gegenüber Erde ein Abstand von nahezu 3 m erforderlich wäre. Es kommt hinzu, daß dadurch, daß die Gegenstände sich ebenfalls im Schutzraum eines Sprühschutzkörpers befinden, selbst für den Fall, daß ein Überschlag eintritt, keinerlei Gefährdung des Bedienungspersonals oder Zerstörung der Gegenstände eintritt. Auch die zur Verlangsamung der schnellen Neutronen notwendigen Mittel, die vorzugsweise im Innern des Sprühschutzkörpbers untergebracht werden, der die Quelle schneller Neutronen enthält, werden bei der Anordnung nach der Erfindung bei einem solchen Überschlag nicht beschädigt. Man kann daher den Abstand zwischen den beiden Sprühschutzkörpern so klein wählen, daß im allgemeinen gerade kein Überschlag erfolgt. Es ist nicht notwendig, aus Sicherheitsgründen den Abstand wesentlich größer zu wählen. This disadvantage is caused by the arrangement according to the invention avoided that the source lying on high voltage compared to earth fast neutrons is arranged in the protective space of a spray protection body and that in the protective space of a opposite, preferably earthed, spray protection body to be irradiated Objects are housed. In order to be sure to rule out overturning, is in the arrangement according to the invention with the same voltage of the neutron source only a distance of 40 cm from the ground is required, while with the known Arrangement when applying a voltage of Soo ooo volts to earth a distance of nearly 3 m would be required. There is also the fact that the objects are also located in the protective space of a spray protection body, even in the event that that a rollover occurs, no endangerment of the operating personnel or destruction the objects enter. Also the ones necessary to slow down the fast neutrons Means, which are preferably housed inside the spray protection body, which contains the source of fast neutrons, are in the arrangement according to the invention not damaged by such a flashover. One can therefore measure the distance between Choose the two spray protection bodies so small that there is generally no flashover he follows. It is not necessary, for safety reasons, to significantly increase the distance to choose.

Es ist im allgemeinen zweclimäßig, in dem Schutzraum des Sprühschutzkörpers, der die Neutroneuquel le enthält, Mittel zur Ausblendung von Neutrnnenstrahknbündel n vorzusehen. It is generally two-dimensional, in the protective space of the spray protection body, which contains the neutron source, means for masking out bundles of neutrons n to be provided.

Es ist häufig wünschenswert, die zu be strahl enden Gegenstände gegen Röntgenstrahlen zu schützen, die bei der Erzeugung von Neutronen unvermeidbar entstehen. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, in einem oder in beiden Schutzräumen der Sprühschutzkörper nur auf ihrer Außenseite Mittel, vorzugsweise absorbierend Substanzen, zur 5 chwächung von Röntgenstrahlen vorzusehen. It is often desirable to be radiated against the objects To protect X-rays, which are inevitable during the generation of neutrons. For this reason, it is advisable to use the spray protection body in one or in both protective rooms only on their outside means, preferably absorbing substances, for weakening of X-rays to be provided.

Falls es sich darum handelt, die Gegenstände mit langsamen Neutronen' zu bestrahlen oder sie mittels Durchstrahlung mit langsamen Neutronen abzubilden, bietet es Vorteile, im Schutzraum des die Quelle schneller STeutronen enthaltenden Sprühschutzkörpers Mittel zur Verlangsamung der schnellen Neutronen anzuordnen. Um ein eng begrenztes Neutronenstrahlenbündel zu erzeugen, ist es im allgemeinen zweckmäßig, die zur Verlangsamung der Neutronen dienenden Mittel so anzuordnen, daß die langsamen Neutronen bevorzugt aus einem eng begrenzten Gebiet des Sprühschutzkirpers austreten und geW gebenenfalls zusätzlich in seinem Schutzraum seiner Wandung und/oder auf seiner Außenfläche Mittel zur Absorption der langsamen Neutronen vorzugsweise in solcher Anordnung anzubringen, daß die langsamen Neutronen nur aus einem eng begrenzten Gebiet der Oberfläche des Sprühschutzkörpers austreten.If it is a question of the objects with slow neutrons' to irradiate them or to image them by means of irradiation with slow neutrons, it offers advantages in the shelter of the source containing ST-neutrons faster Spray protection body to arrange means to slow down the fast neutrons. In order to generate a narrow beam of neutrons, it is generally necessary It is advisable to arrange the means used to slow down the neutrons in such a way that that the slow neutrons preferentially from a narrowly limited area of the spray protection body exit and, if necessary, additionally in its protective space, its wall and / or on its outer surface means for absorbing the slow neutrons preferably To be placed in such an arrangement that the slow neutrons only come out of one tight limited area of the surface of the spray protection body.

Um einen Intensitätsverlust zu vermeiden, ist es zweckmäßig. die Wandung des Sprühschutzkörpers an den Stellen, an denen die Neutronen hindlurclltreten sollen, nach Dicke und Werkstoff derart auszuwählen, daß die Intensität der Neutronenstrahlung durch sie nur wenig geschwächt wird.It is useful to avoid a loss of intensity. the wall the spray protection body at the points where the neutrons are supposed to step, according to thickness and material to be selected in such a way that the intensity of the neutron radiation is only slightly weakened by it.

Um den Abstand der Neutronenquelle von den zu bestrahlenden Gegenständen möglichst gering zu machen, ist es im allgemeinen zlveckmäßig, ihn nicht in der Mitte der bei hohen Spannungen sehr großen Sprühschutzkörper anzuordnen. sondern möglichst nahe der Stelle der Wand des Sprühschutzkörpers anzubringen, durch die die Neutronen hindurchtreten sollen. About the distance between the neutron source and the objects to be irradiated To make it as small as possible, it is generally advisable not to use it in the To be arranged in the middle of the spray protection body, which is very large at high voltages. but as close as possible to the location of the wall of the spray protection body through which the neutrons should pass through.

Die Abbildung zeigt in zUm Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung. Das Entladungsrohr besteht aus drei Teilen. Der Teil I stellt die Ionenquelle dar. Die bei 2 austretenden positiven Ionen werden durch das zwischen den Elektroden 2 und 3 herrschende Feld beschleunigt. Sie treten mit vergrößerter Geschwindigkeit bei 4 aus dem zweiten Teil des Entladungsrohres aus und werden durch das Feld zwischen den Elektroden 4 und 5 erneut beschleunigt. Den dritten Teil des Entladungsrohrels verlassen sie mit sehr großer Gesohrvindigleit bei 6 und treffen nach erneuter Beschleunigung durch das Feld zwischen den Elektroden 6 und 7 auf den Auffänger 8 auf. Dieser Auffänger ist im Innern des Sprühschutzliörpers 9 in der Nähe des Kanals I2 angebracht, durch den die langsamen Neutronen austreten sollen. Zur Verlangsamung dient die den Auffänger umgebende, beispielsweise aus Wasser bestellende Substanz I 1. Aus dem von dieser Substanz freien Kanal 12 treten die langsamen Neutronen 10 aus. Sie durchdringen die Wandung der gegenüberliegenden Sprühschutzelektrode 13 und zum Teil den hinter dieser angeordneten Gegenstand 14. Die hindurchgetretenen Neutronen erzeugen auf der neutronenempfindlichen l'latte I5 oder auf einem geeigneten Leuchtschirm ein Abbild des Gegenstandes. Die Neutronen 10 können auch nur zur Bestrahlung des Gegenstandes 14 verwendet werden. The figure shows an exemplary embodiment in a partially schematic representation the device according to the invention. The discharge tube consists of three parts. Part I represents the ion source. The positive ions exiting at 2 are accelerated by the field between electrodes 2 and 3. they kick at increased speed at 4 from the second part of the discharge tube off and are accelerated again by the field between the electrodes 4 and 5. They leave the third part of the discharge tube with a very large ear velocity at 6 and hit after renewed acceleration through the field between the electrodes 6 and 7 on the catcher 8. This catcher is inside the spray protection body 9 placed near the channel I2 through which the slow neutrons exit should. The one surrounding the catcher, for example off, is used to slow down Substance I 1. Step out of the channel 12 free of this substance the slow neutrons 10 off. They penetrate the wall of the opposite Spray protection electrode 13 and in part the object 14 arranged behind it. The neutrons that have passed through produce on the neutron-sensitive latte I5 or an image of the object on a suitable fluorescent screen. the Neutrons 10 can also only be used for irradiating the object 14.

In diesem Fall kann die neutronenempfindliche VorrichNtung 15 fortbleiben. Diese Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer Lithiumfolie, die mit einer lumineszierenden Substanz bedeckt ist, oder Lithium, das mit einer solchen Substanz gemischt ist. Die Neutronen lösen aus dem Lithium schwere geladene Teilchen aus, die die Leuchtsubstanz erregen. Es kann auch eine Lithiumfolie in der Nähe einer photographischen Platte angeordnet werden.In this case, the neutron-sensitive device 15 can remain. This device consists for example of a lithium foil with a luminescent Substance is covered, or lithium mixed with such a substance. The neutrons release heavily charged particles from the lithium, which form the luminous substance irritate. There can also be a lithium foil near a photographic plate to be ordered.

In diesem Fall schwärzen die durch die Neutronen ausgelösten schweren geladenen Teilehen die photographische Platte.In this case, the heavy ones released by the neutrons blacken loaded parts are the photographic plate.

Zur Vermeidung des Austritts von Röntgen strahlen ist bei dem dargestellbenAusführungsbei spiel der Sprühschutzkörper g mit einer Röntgenstrahlen absorbierenden Schicht I6 umkleidet. Der Sprühschutzkörper 9 enthält ferner eine Auskleidung mit einer die langsamen Neutronen absorbierenden, beispielsweise aus Bor bestehenden Schicht 17. In dec Nähe der Austrittsstelle I2 wird zveckmäßigerweise die Wandstärke der langsame Neutronen absorbierenden Schicht I7 sehr dünn gewählt oder gar mit einem Loch versehen. Falls die Röntgensbrahlen absorbierende Schicht die langsamen Neutronen genügend gut hindurchläßt, ist es nicht notwendig, diese ebenfalls m.it einer besonderen Öffnung an der Austrittsstelle 12 ZU versehen. Der Abstand zwischen der Austrittsstelle 12 und der Elektrode I3 beträgt bei sorgfältiger Glättung der Elektrodenoberääche bei 800 000 Volt Spannungsdifferenz etwa 40 cm. To avoid the escape of X-rays, the embodiment shown is in match the spray protection body g with an X-ray absorbing layer I6 changed clothes. The spray protection body 9 also contains a lining with a die layer 17 which absorbs slow neutrons, for example consisting of boron. In the vicinity of the exit point I2, the wall thickness is expediently the slow one Neutron absorbing layer I7 chosen to be very thin or even provided with a hole. If the X-ray absorbing layer absorbs the slow neutrons enough lets through well, it is not necessary to also use a special Provide opening at the exit point 12 ZU. The distance between the exit point 12 and the electrode I3, if the electrode surface is carefully smoothed at a voltage difference of 800,000 volts about 40 cm.

Bei der Ausbildung der Neutronenquelle nach der Erfindung ist es nicht notwendig, wie bei den bekannten Einrichtungen, die Erdung in der Mitte des Spannungsgefälles vorzunehmen. Besonders zweckmäßig ist es vielmehr, wie in der Abbildung dargestellt ist, die Unterteilung so vorzunehmen, daß die positive Elektrode 3 der Beschleunigungsstnfe sich auf Erdpotenti-al befindet. Die Vorrichtung zur Erzeugung der positiven Ionen weist gegenüber Erde nur eine verhältnismäßig niedrige Spannung auf. Diese Spannung wird nie mehr als 400 ovo Volt gegen Erde betragen müssen. Bei einer so niedrigen Spannung bereitet es keine großen Schwierigkeitlen, die erforderltich!e Hilfssplannungsquelle gegen Erde zu isolieren. In the design of the neutron source according to the invention, it is not necessary, as with the known devices, the earthing in the middle of the Voltage gradient. Rather, it is particularly useful, as in the Figure shown is to make the division so that the positive electrode 3 the acceleration level is at ground potential. The device for Compared to earth, generation of positive ions has only a relatively low level Tension on. This voltage will never be more than 400 ovo volts to earth have to. With such a low voltage there is no great difficulty in to isolate the required auxiliary voltage source from earth.

Die Bes chleunigungs stufen (in dem Awsführungsbeispiel sind drei Stufen dargestellt) weisen bei dieser Anordnung eine höhere Spannung gegen Erde auf als bei der Erdung in der Mitte des Spannungsgefälles. Dies be reitet jedoch keine Schwierigkeiten, da für die Beschleunigungsstufen nur verhältnismäßig einfach zu isolierende Spannungsquellen notwendig sind. Man wird also beispielsweise bei einer Gesamtspannungsdifferenz von 1,2 Millionen Volt V1, V2, Vs je gleich ßoo ooo Volt wählen. Für den Fall, daß die Gesamtspannung 2 Millionen Volt beträgt, würde man zweckmäßigerweise V1 ebenfalls gleich 400 000 Volt wählen und die Restspannung von 1,6 Millionen Volt mit einer entsprechenden Zahl von Stufen, beisp,ielsweilse vier, bewältigen. The acceleration levels (in the example there are three Steps shown) have a higher voltage to earth in this arrangement than with earthing in the middle of the voltage gradient. However, this prepares no difficulties, since the acceleration levels are only relatively easy voltage sources to be isolated are necessary. So, for example, you will be at a total voltage difference of 1.2 million volts V1, V2, Vs each equal to ßoo, ooo Choose volts. In the event that the total voltage is 2 million volts, would expediently choose V1 also equal to 400,000 volts and the residual voltage of 1.6 million volts with a corresponding number of steps, for example four, cope.

Diese Anordnung hat noch den Vorteil, daß am Ende des Ionenerz,eugungsrohres die Möglichkeit besteht, durch das in der Abbildung schematisch dargestellte Fenster in die Zentrierung des Ionenstrahlbündels gegenüber der Eintrittsöffnung der Elektrode 3 und der Austrittsöffnung 2 zu überprüfen und erforderlichenfalls durch Verschieben der Elektroden gegeneinander zu verbessern. An dieser Stelle wird man zweckmäßigerweise bei 19 die Hochvakuumpumpe anschließen. This arrangement has the advantage that at the end of the ion ore, eugungsrohres the possibility exists through the window shown schematically in the figure in the centering of the ion beam opposite the entry opening of the electrode 3 and the outlet opening 2 to be checked and, if necessary, by moving to improve the electrodes against each other. At this point one becomes expedient Connect the high vacuum pump at 19.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Bestrahlung mit Neutronen, insbesondere zur Abbildung von Gegens,tänden mittels Neutronendurchstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Hochspannung gegen Erde liegende Quelle schneller Neutronen im Schutzraum eines Sprühschutzkörpers angeordnet ist und daß im Schutzraum eines gegenüberliegenden, vorzugsweise geerdeten Sprühschutzkörpers die zu strahlenden Gegenstände untergebracht sind. PATENT CLAIMS: I. Device for irradiation with neutrons, in particular for imaging objects by means of neutron irradiation, characterized in that that the source, which is at high voltage to earth, has fast neutrons in the shelter a spray protection body is arranged and that in the protective space of an opposite, The objects to be blasted are housed preferably in a grounded spray protection body are. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schutzraum, des die Neutronenquel le enthaltenden Sprühschutzkörpers oder auf seiner Oberfläche Mittel zur Ausblendung von Neutronenstrahlenbündeln vorgesehen sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that in the shelter, the spray protection body containing the Neutronenquel le or on its surface Means for masking out neutron beams are provided. 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder beiden Schutzräumen der Sprühschutzkörper oder auf ihrer Außenseite vorzugsweise absorbierende Substanzen zur Schwächung von Röntgenstrahlen vorgesehen sind. 3. Device according to claim I and 2, characterized in that in one or both protective rooms of the spray protection body or on its outside preferably absorbing substances for attenuating X-rays are provided are. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Schutzraum des eine Ouelle schneller Neutronen enthaltenden Sprtihschutzkörpers Mittel zur Verlangsamung der schnellen Neutronen angeordnet sind. 4. Device according to claim 1 and following, characterized in that that in the shelter of the anti-spraying body containing a source of fast neutrons Means for slowing down the fast neutrons are arranged. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verlangsamung der Neutronen so angeordnet sind, daß die langsamen Neutronen bevorzugt aus einem eng begrenzten Ge biet des Sprühschutzkörpers austreten. 5. Device according to claim 4, characterized in that the means to slow down the neutrons are arranged so that the slow neutrons preferably emerge from a narrowly restricted area of the spray protection body. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5. dadurch gel;ennzeichnet, daß der Sprühschutzkörper in seinem Schutzraum, seiner Wandung und/oder auf seiner Außenfläche Mittel zur Absorption langsamer Neutronen vorzugsweise in solcher Anordnung vorgesehen sind, daß die langsamen Neutronen nur aus einem eng begrenzten Ge biet der Oberfläche des Sprühschutzkörpers austreten. 6. Device according to claim 4 and 5, characterized in that gel; the spray protection body in its protective space, its wall and / or on its outer surface Means for absorbing slow neutrons are preferably provided in such an arrangement are that the slow neutrons only from a very limited Ge area of the surface of the spray guard. 7. Einrichtung nach Anspruch I und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen des Sprühschutzkörpers vorzugsweise an den Stellen, an denen die Neutronen hindurchtreten sollen, nach Dicke und Werkstoff derart ausgewählt sind, daß die Intensität der Neutronenstrahlung durch sie nur wenig geschwächt wird. 7. Device according to claim I and following, characterized in that that the walls of the spray protection body preferably at the points where the Neutrons are to pass through, are selected according to their thickness and material in such a way that that the intensity of the neutron radiation is only slightly weakened by them. 8. Einrichtung nach Anspruch I und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutronenquelle in der Nähe der Stelle der Wandung des Sprühschutzkörpers angeordnet ist, durch die die Neutronen austreten sollen. 8. Device according to claim I and following, characterized in that that the neutron source near the point of the wall of the spray protection body is arranged through which the neutrons are to exit. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 342 03I; österreichische Patentschrift Nr. 143 41 i; Zeitschrift »Philips Technische Rundschaf«, Bd. 4, I939, Heft 6, S. I6I ff. To differentiate the subject matter of the invention from the prior art are The following publications were considered in the granting procedure: German Patent Specification No. 34203I; Austrian patent specification No. 143 41 i; magazine "Philips Technische Rundschaf", Vol. 4, 1939, Issue 6, pp. I6I ff.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE342031C (en) * 1920-05-16 1921-10-15 Siemens & Halske Akt Ges Roentgen tubes with metallic, appropriately designed as a rotating body connection caps on the electrode shells
AT143411B (en) * 1932-06-23 1935-11-11 Mueller C H F Ag High voltage discharge vessel.

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