JP2000162390A - 中性子発生管 - Google Patents
中性子発生管Info
- Publication number
- JP2000162390A JP2000162390A JP10334217A JP33421798A JP2000162390A JP 2000162390 A JP2000162390 A JP 2000162390A JP 10334217 A JP10334217 A JP 10334217A JP 33421798 A JP33421798 A JP 33421798A JP 2000162390 A JP2000162390 A JP 2000162390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- ion source
- acceleration electrode
- ion
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
- H05H3/06—Generating neutron beams
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁構造を堅牢な形状として耐衝撃性能を高
かめ、イオン源から引き出されるイオンビームをより高
速にパルス化し、さらに、三重水素の充填量をあまり増
加せずに、ターゲットの寿命を長くできる中性子発生管
を提供する。 【解決手段】 中性子発生管１は、金属管２０と、金属
管に封入され重水素ガスをイオン化するイオン源５と、
イオン源に対向配置される高電圧で充電された加速電極
４と、加速電極の中に配設され三重水素等を吸蔵したタ
ーゲット３とを備える。外壁２０を金属管とし、その内
側にセラミック製の絶縁体１１が設けられ、この絶縁体
により加速電極を保持するので、中性子発生管の外壁の
耐衝撃性能が向上する。また、加速電極内に永久磁石１
０を配設するので、ターゲットと加速電極入口の間に磁
場（横磁場）が形成される。その結果、ターゲットから
放射される２次電子の飛跡は曲げられて、加速電極外へ
の放射が防止される。
かめ、イオン源から引き出されるイオンビームをより高
速にパルス化し、さらに、三重水素の充填量をあまり増
加せずに、ターゲットの寿命を長くできる中性子発生管
を提供する。 【解決手段】 中性子発生管１は、金属管２０と、金属
管に封入され重水素ガスをイオン化するイオン源５と、
イオン源に対向配置される高電圧で充電された加速電極
４と、加速電極の中に配設され三重水素等を吸蔵したタ
ーゲット３とを備える。外壁２０を金属管とし、その内
側にセラミック製の絶縁体１１が設けられ、この絶縁体
により加速電極を保持するので、中性子発生管の外壁の
耐衝撃性能が向上する。また、加速電極内に永久磁石１
０を配設するので、ターゲットと加速電極入口の間に磁
場（横磁場）が形成される。その結果、ターゲットから
放射される２次電子の飛跡は曲げられて、加速電極外へ
の放射が防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子を利用した
石油検層等の計測に使用される中性子発生管の構造に関
し、特に、中性子発生管の絶縁構造、イオン源構造及び
ターゲット構造に関するものである。
石油検層等の計測に使用される中性子発生管の構造に関
し、特に、中性子発生管の絶縁構造、イオン源構造及び
ターゲット構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４〜図８を用いて、石油検層等の計測
に使用される、中性子を利用する従来の中性子発生管の
絶縁構造、イオン源構造及びターゲット構造を各々説明
する。
に使用される、中性子を利用する従来の中性子発生管の
絶縁構造、イオン源構造及びターゲット構造を各々説明
する。
【０００３】図４において、中性子発生管１は、円筒状
の外壁２と、この外壁２の内部に配設される重水素また
は三重水素を吸蔵したターゲット３、高電圧で充電され
た加速電極４及び重水素ガスをイオン化するイオン源５
とを備えている。また、イオン源５には、重水素が充満
したリザーバ６が取付けられている。さらに、ターゲッ
ト３は、高電圧電源接続棒７を介して高電圧電源（図示
せず）に接続している。
の外壁２と、この外壁２の内部に配設される重水素また
は三重水素を吸蔵したターゲット３、高電圧で充電され
た加速電極４及び重水素ガスをイオン化するイオン源５
とを備えている。また、イオン源５には、重水素が充満
したリザーバ６が取付けられている。さらに、ターゲッ
ト３は、高電圧電源接続棒７を介して高電圧電源（図示
せず）に接続している。
【０００４】このように構成された中性子発生管１によ
る中性子の発生原理を説明する。イオン源５で生成され
た重水素イオンは、イオン源５と加速電極４と間に形成
された電場で加速され、ターゲット３に衝突する。そし
て、この衝突により、ターゲット３に吸蔵された三重水
素または重水素と、衝突した重水素イオンとの間で核融
合反応が生じ、その結果、中性子が発生する。
る中性子の発生原理を説明する。イオン源５で生成され
た重水素イオンは、イオン源５と加速電極４と間に形成
された電場で加速され、ターゲット３に衝突する。そし
て、この衝突により、ターゲット３に吸蔵された三重水
素または重水素と、衝突した重水素イオンとの間で核融
合反応が生じ、その結果、中性子が発生する。
【０００５】ここで、中性子発生管１の内部において、
イオン源５から加速電極４へ放出される重水素イオンを
加速するために、イオン源５と加速電極４（即ち、ター
ゲット３）との間に、１００ｋＶ前後の加速電圧を印加
する必要がある。このために、イオン源５側をアース電
位とする場合には、加速電極４を円筒状の外壁２から絶
縁して支持する必要がある。
イオン源５から加速電極４へ放出される重水素イオンを
加速するために、イオン源５と加速電極４（即ち、ター
ゲット３）との間に、１００ｋＶ前後の加速電圧を印加
する必要がある。このために、イオン源５側をアース電
位とする場合には、加速電極４を円筒状の外壁２から絶
縁して支持する必要がある。
【０００６】従って、図４に示すように、中性子発生管
１の外壁２は、セラミック又はガラスの絶縁体８から形
成されており、加速電極４（即ち、ターゲット３）、イ
オン源５を、外壁２によって絶縁する構造となってい
る。また、図５の従来例では、中性子発生管１の外壁２
の一部分、即ち、加速電極４側の外壁２のみを、セラミ
ック又はガラスの絶縁体８から形成して、加速電極４を
外壁２から絶縁している。
１の外壁２は、セラミック又はガラスの絶縁体８から形
成されており、加速電極４（即ち、ターゲット３）、イ
オン源５を、外壁２によって絶縁する構造となってい
る。また、図５の従来例では、中性子発生管１の外壁２
の一部分、即ち、加速電極４側の外壁２のみを、セラミ
ック又はガラスの絶縁体８から形成して、加速電極４を
外壁２から絶縁している。
【０００７】また、イオン源５から放出され加速された
重水素イオンのビームがターゲット３に衝突した時に、
ターゲット３から２次電子が放出される。この２次電子
は、イオン源５と加速電極４と間に存在する電場によっ
て、イオン源５等のアース電位の部位側に引き寄せられ
る。この２次電子の移動により生じる電流は、中性子発
生には寄与しないエネルギーロスになるので、２次電子
が加速電極４から放射されない構造とする必要がある。
重水素イオンのビームがターゲット３に衝突した時に、
ターゲット３から２次電子が放出される。この２次電子
は、イオン源５と加速電極４と間に存在する電場によっ
て、イオン源５等のアース電位の部位側に引き寄せられ
る。この２次電子の移動により生じる電流は、中性子発
生には寄与しないエネルギーロスになるので、２次電子
が加速電極４から放射されない構造とする必要がある。
【０００８】そこで、図４に示すように、加速電極４か
らの２次電子の放射防止のため、中性子発生管１の加速
電極４は、ファラディーキャップ構造を採用している。
即ち、ターゲット３を加速電極４で囲い、加速電極４の
電位をターゲット３より５００〜２０００Ｖ程度マイナ
スとする構造である。このようなファラディーキャップ
構造により、イオンビームは、イオン源５と加速電極４
との間に形成される電場によって加速されながらターゲ
ットに照射され、一方、２次電子は、加速電極４及びタ
ーゲット３の電場により、ターゲット３側に引き戻さ
れ、イオン源５側に放射されない。
らの２次電子の放射防止のため、中性子発生管１の加速
電極４は、ファラディーキャップ構造を採用している。
即ち、ターゲット３を加速電極４で囲い、加速電極４の
電位をターゲット３より５００〜２０００Ｖ程度マイナ
スとする構造である。このようなファラディーキャップ
構造により、イオンビームは、イオン源５と加速電極４
との間に形成される電場によって加速されながらターゲ
ットに照射され、一方、２次電子は、加速電極４及びタ
ーゲット３の電場により、ターゲット３側に引き戻さ
れ、イオン源５側に放射されない。
【０００９】次に、従来の冷陰極型イオン源の例を、図
６及び図７を用いて説明する。図６は、円筒状の磁石５
１を用いたイオン源５の例である。イオン源５は、円筒
状の磁石５１の両端側に取り付けられた陰極５２と、こ
れらの内部に配設された円筒状の陽極５３とから構成さ
れている。磁石５１、陰極５２及び陽極５３により囲ま
れた空間には、プラズマ発生部５５が画成されている。
また、円筒状の陽極５３は、パルス電源５４に接続して
いる。一方、イオン源５のターゲット３側に面した陰極
５２には、イオン出口孔５６が設けられている。
６及び図７を用いて説明する。図６は、円筒状の磁石５
１を用いたイオン源５の例である。イオン源５は、円筒
状の磁石５１の両端側に取り付けられた陰極５２と、こ
れらの内部に配設された円筒状の陽極５３とから構成さ
れている。磁石５１、陰極５２及び陽極５３により囲ま
れた空間には、プラズマ発生部５５が画成されている。
また、円筒状の陽極５３は、パルス電源５４に接続して
いる。一方、イオン源５のターゲット３側に面した陰極
５２には、イオン出口孔５６が設けられている。
【００１０】このように構成されたイオン源５によるプ
ラズマの発生原理を説明する。最初に、イオン源５の内
部には、磁石５１により軸方向の磁場が形成されると共
に、陽極５３には、１〜３ｋＶの電圧が印加されてい
る。次に、重水素を吸蔵したリザーバ６（図４参照）を
昇温することにより、中性子発生管１内のガス圧を１０
-3〜１０-2ｍｍＨｇ程度に増加させる。その結果、イオ
ン源５の内部のプラズマ発生空間５５には、陽極５３及
び陰極５２により形成された電場と、磁石５１により形
成された磁場とにより、プラズマが発生する。プラズマ
発生空間５５で発生したプラズマ内の陽イオンは、イオ
ン源５と加速電極４（図４参照）との間に形成された電
場によって、イオン出口孔５６から引き出される。引き
出された陽イオンは、イオンビームとなってターゲット
３（図４参照）に衝突する。なお、パルス状に中性子を
発生させるには、イオン源５内部で間欠的にプラズマを
発生させることにより行っている。そのため、イオン源
５の陽極５３には、パルス電源５４からパルス電圧を印
加するようになっている。
ラズマの発生原理を説明する。最初に、イオン源５の内
部には、磁石５１により軸方向の磁場が形成されると共
に、陽極５３には、１〜３ｋＶの電圧が印加されてい
る。次に、重水素を吸蔵したリザーバ６（図４参照）を
昇温することにより、中性子発生管１内のガス圧を１０
-3〜１０-2ｍｍＨｇ程度に増加させる。その結果、イオ
ン源５の内部のプラズマ発生空間５５には、陽極５３及
び陰極５２により形成された電場と、磁石５１により形
成された磁場とにより、プラズマが発生する。プラズマ
発生空間５５で発生したプラズマ内の陽イオンは、イオ
ン源５と加速電極４（図４参照）との間に形成された電
場によって、イオン出口孔５６から引き出される。引き
出された陽イオンは、イオンビームとなってターゲット
３（図４参照）に衝突する。なお、パルス状に中性子を
発生させるには、イオン源５内部で間欠的にプラズマを
発生させることにより行っている。そのため、イオン源
５の陽極５３には、パルス電源５４からパルス電圧を印
加するようになっている。
【００１１】図７は、磁場を発生させる磁石として、円
柱状の磁石５７を用いたイオン源５の例である。この場
合にも、パルス状に中性子を発生させるためには、イオ
ン源５の陽極５３にパルス電源５４からパルス電圧を印
加して、イオン源５の内部で間欠的にプラズマを発生さ
せることにより行っている。
柱状の磁石５７を用いたイオン源５の例である。この場
合にも、パルス状に中性子を発生させるためには、イオ
ン源５の陽極５３にパルス電源５４からパルス電圧を印
加して、イオン源５の内部で間欠的にプラズマを発生さ
せることにより行っている。
【００１２】次に、図８を用いて、一般に使用されてい
るターゲット３を説明する。ターゲット３は、円板状の
金属基盤３１と、この金属基盤３１の上に水素吸蔵金属
をスパッタリングなどの方法で成膜した水素吸蔵金属膜
３２とから形成されている。水素吸蔵金属膜３２を成膜
する領域は、金属基盤３１の片面の全体又は円形部分で
ある。水素吸蔵金属膜の厚みは、１〜１０μｍ程度で、
一様な厚みを有している。
るターゲット３を説明する。ターゲット３は、円板状の
金属基盤３１と、この金属基盤３１の上に水素吸蔵金属
をスパッタリングなどの方法で成膜した水素吸蔵金属膜
３２とから形成されている。水素吸蔵金属膜３２を成膜
する領域は、金属基盤３１の片面の全体又は円形部分で
ある。水素吸蔵金属膜の厚みは、１〜１０μｍ程度で、
一様な厚みを有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】石油検層用として使用
する中性子発生管は、坑底で使用するために、耐衝撃性
能の高いものが必要となる。しかし、従来の中性子発生
管１で使用されているガラス等の絶縁材８により形成さ
れている絶縁外壁２は、耐衝撃性能が不十分であるとい
う問題点があった。また、外壁２をセラミックの絶縁材
８により形成した場合には、衝撃によってセラミックが
絶縁破壊して、貫通する場合があり、その結果、中性子
発生管１が使用不能になる場合もある。さらに、外壁２
が破損すると、内部に封入された三重水素（放射性同位
元素）が中性子発生管１の外部に漏洩することとなり、
単に使用不能となるだけでなく、安全管理上の問題も生
ずる可能性がある。このため、中性子発生管１の絶縁構
造を、耐衝撃性のある堅牢な形状とし、さらに破損した
場合でも、三重水素が外部に漏洩しにくい構造とするこ
とが望まれていた。
する中性子発生管は、坑底で使用するために、耐衝撃性
能の高いものが必要となる。しかし、従来の中性子発生
管１で使用されているガラス等の絶縁材８により形成さ
れている絶縁外壁２は、耐衝撃性能が不十分であるとい
う問題点があった。また、外壁２をセラミックの絶縁材
８により形成した場合には、衝撃によってセラミックが
絶縁破壊して、貫通する場合があり、その結果、中性子
発生管１が使用不能になる場合もある。さらに、外壁２
が破損すると、内部に封入された三重水素（放射性同位
元素）が中性子発生管１の外部に漏洩することとなり、
単に使用不能となるだけでなく、安全管理上の問題も生
ずる可能性がある。このため、中性子発生管１の絶縁構
造を、耐衝撃性のある堅牢な形状とし、さらに破損した
場合でも、三重水素が外部に漏洩しにくい構造とするこ
とが望まれていた。
【００１４】また、従来のイオン源５における中性子パ
ルス発生方法は、パルス電源５４を用いて陽極５３に印
加する電圧をオン・オフする方法である。従って、パル
ス電源５４をオンにして、陽極５３に電圧を印加してか
ら、プラズマ発生部５５で安定なプラズマが生成される
までには、若干の時間遅れが生ずることが知られてい
た。従来の中性子発生管１では、この時間遅れは、３〜
１０マイクロ秒程度となる。一方、石油検層で非弾性散
乱γ線を分析する場合には、パルス状に発生された中性
子ビームの発生波形がより短時間で且つ正確である程、
上記分析精度は向上する。従って、石油検層用に使用す
る中性子発生管１には、中性子ビームのパルス周期をよ
り短時間にするため、より高速作動をするイオン源が望
まれていた。
ルス発生方法は、パルス電源５４を用いて陽極５３に印
加する電圧をオン・オフする方法である。従って、パル
ス電源５４をオンにして、陽極５３に電圧を印加してか
ら、プラズマ発生部５５で安定なプラズマが生成される
までには、若干の時間遅れが生ずることが知られてい
た。従来の中性子発生管１では、この時間遅れは、３〜
１０マイクロ秒程度となる。一方、石油検層で非弾性散
乱γ線を分析する場合には、パルス状に発生された中性
子ビームの発生波形がより短時間で且つ正確である程、
上記分析精度は向上する。従って、石油検層用に使用す
る中性子発生管１には、中性子ビームのパルス周期をよ
り短時間にするため、より高速作動をするイオン源が望
まれていた。
【００１５】さらに、ターゲット３には、イオン源５か
ら放出された重水素イオン等が照射されるため、イオン
ビームのスパッタリング効果により、ターゲット３に成
膜された水素吸蔵金属膜３２が損耗する。従って、この
ような損耗に伴うターゲット３の寿命の短縮を防ぐ必要
がある。
ら放出された重水素イオン等が照射されるため、イオン
ビームのスパッタリング効果により、ターゲット３に成
膜された水素吸蔵金属膜３２が損耗する。従って、この
ような損耗に伴うターゲット３の寿命の短縮を防ぐ必要
がある。
【００１６】寿命の短縮を防ぐ方法としては、ターゲッ
ト３の水素吸蔵金属膜３２を厚くすることが考えれら、
水素吸蔵金属膜３２の寿命を長くすることが可能であ
る。しかし、水素吸蔵金属膜３２は、増加した水素吸蔵
金属の量にほぼ比例して水素を吸収するため、水素吸蔵
金属膜３２の厚みに比例して、重水素及び三重水素の充
填量を増加させる必要がある。
ト３の水素吸蔵金属膜３２を厚くすることが考えれら、
水素吸蔵金属膜３２の寿命を長くすることが可能であ
る。しかし、水素吸蔵金属膜３２は、増加した水素吸蔵
金属の量にほぼ比例して水素を吸収するため、水素吸蔵
金属膜３２の厚みに比例して、重水素及び三重水素の充
填量を増加させる必要がある。
【００１７】例えば、水素吸蔵金属としてＴｉを使用す
る場合、原子数比でＴｉ：水素同位体＝１：１．８程度
の比率で、水素吸蔵金属Ｔｉは、水素同位体（中性子発
生管の場合は重水素および三重水素）を吸収可能とな
る。従って、ターゲットの厚みを１０μｍ、径を１２ｍ
ｍとした場合、水素吸蔵金属Ｔｉの重量は、２．７ｍｇ
であり、５．６×１０-5ｍｏｌに相当するから、この
１．８倍すなわち１０．１×１０-5ｍｏ１の三重水素及
び重水素を吸収する可能性がある。ターゲット３に吸収
される量の２分の１を三重水素とすると、これは１．５
Ｃｉ（５．６×１０10Ｂｑ）に相当する。
る場合、原子数比でＴｉ：水素同位体＝１：１．８程度
の比率で、水素吸蔵金属Ｔｉは、水素同位体（中性子発
生管の場合は重水素および三重水素）を吸収可能とな
る。従って、ターゲットの厚みを１０μｍ、径を１２ｍ
ｍとした場合、水素吸蔵金属Ｔｉの重量は、２．７ｍｇ
であり、５．６×１０-5ｍｏｌに相当するから、この
１．８倍すなわち１０．１×１０-5ｍｏ１の三重水素及
び重水素を吸収する可能性がある。ターゲット３に吸収
される量の２分の１を三重水素とすると、これは１．５
Ｃｉ（５．６×１０10Ｂｑ）に相当する。
【００１８】一方、放射性物質である三重水素の使用量
は、中性子発生管１の使用後における廃棄処理の問題を
考慮すると、極力少なくする事が望ましい。従って、三
重水素の充填量をあまり増加せずに、ターゲットの長寿
命化をすることが望まれていた。
は、中性子発生管１の使用後における廃棄処理の問題を
考慮すると、極力少なくする事が望ましい。従って、三
重水素の充填量をあまり増加せずに、ターゲットの長寿
命化をすることが望まれていた。
【００１９】そこで、上記課題を解決するために、本発
明は、従来の装置に比べて耐衝撃性能が高く、より高速
作動をし、そして、より長い寿命を有する中性子発生管
を提供することを目的とする。
明は、従来の装置に比べて耐衝撃性能が高く、より高速
作動をし、そして、より長い寿命を有する中性子発生管
を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の主たる
局面によれば、金属管と、該金属管に封入され重水素ガ
スをイオン化するイオン源と、前記金属管に封入される
と共に前記イオン源に対向配置される高電圧で充電され
た加速電極と、該加速電極の中に配設され重水素または
三重水素を吸蔵したターゲットと、該ターゲット及び前
記加速電極と前記金属管との間を絶縁する絶縁体とを有
し、前記イオン源で生成した重水素イオンを前記イオン
源及び前記加速電極間の空間の電場で加速して前記加速
電極内の前記ターゲットに衝突させ、前記重水素イオン
と前記ターゲット中に吸蔵された前記三重水素または重
水素とが核融合反応を起こすことにより中性子を発生さ
せると共に、前記ターゲットに前記重水素イオンが衝突
して発生する２次電子が前記加速電極外に放出されるこ
とを制限するために前記加速電極内に磁石を配設した中
性子発生管を提供する。
局面によれば、金属管と、該金属管に封入され重水素ガ
スをイオン化するイオン源と、前記金属管に封入される
と共に前記イオン源に対向配置される高電圧で充電され
た加速電極と、該加速電極の中に配設され重水素または
三重水素を吸蔵したターゲットと、該ターゲット及び前
記加速電極と前記金属管との間を絶縁する絶縁体とを有
し、前記イオン源で生成した重水素イオンを前記イオン
源及び前記加速電極間の空間の電場で加速して前記加速
電極内の前記ターゲットに衝突させ、前記重水素イオン
と前記ターゲット中に吸蔵された前記三重水素または重
水素とが核融合反応を起こすことにより中性子を発生さ
せると共に、前記ターゲットに前記重水素イオンが衝突
して発生する２次電子が前記加速電極外に放出されるこ
とを制限するために前記加速電極内に磁石を配設した中
性子発生管を提供する。
【００２１】前記絶縁体は、前記ターゲットに接合する
高電圧電源接続棒と、前記金属管との間に配設するのが
好ましい。また、望ましくは、前記磁石は、前記ターゲ
ットを取り囲むように、前記加速電極の内側に円筒状に
配設される。
高電圧電源接続棒と、前記金属管との間に配設するのが
好ましい。また、望ましくは、前記磁石は、前記ターゲ
ットを取り囲むように、前記加速電極の内側に円筒状に
配設される。
【００２２】また、本発明の別の局面によれば、前記イ
オン源は、磁石及び前記加速電極に対向する側にイオン
出口孔を備える一対の電極を有しており、前記磁石によ
る磁場と前記一対の電極による電場によって前記イオン
源内部でプラズマを発生させ、該プラズマ内のイオンが
前記イオン出口孔から放出されるようになっていると共
に、さらに、交互にパルス電源またはアースに電気的に
接続する複数の金属板を平行に固定したスリットを前記
イオン出口孔近傍の前記加速電極側に配置し、前記イオ
ン出口孔から放出される前記イオンを前記パルス電源に
同期して遮断できる構造を特徴としている。
オン源は、磁石及び前記加速電極に対向する側にイオン
出口孔を備える一対の電極を有しており、前記磁石によ
る磁場と前記一対の電極による電場によって前記イオン
源内部でプラズマを発生させ、該プラズマ内のイオンが
前記イオン出口孔から放出されるようになっていると共
に、さらに、交互にパルス電源またはアースに電気的に
接続する複数の金属板を平行に固定したスリットを前記
イオン出口孔近傍の前記加速電極側に配置し、前記イオ
ン出口孔から放出される前記イオンを前記パルス電源に
同期して遮断できる構造を特徴としている。
【００２３】前記一方の電極は陰極であると共に、前記
他方の電極は陽極であり、前記イオン源が冷陰極型イオ
ン源であるのが好ましい。また、前記磁石は円筒状であ
り、前記陰極は前記円筒状の磁石の両端側に配設され、
前記イオン出口孔は前記加速電極に対向する側の陰極に
配設され、前記陽極は前記円筒状の磁石の内側に円筒状
に配設されると共に直流電源に接続させることもでき
る。
他方の電極は陽極であり、前記イオン源が冷陰極型イオ
ン源であるのが好ましい。また、前記磁石は円筒状であ
り、前記陰極は前記円筒状の磁石の両端側に配設され、
前記イオン出口孔は前記加速電極に対向する側の陰極に
配設され、前記陽極は前記円筒状の磁石の内側に円筒状
に配設されると共に直流電源に接続させることもでき
る。
【００２４】また、本発明のさらに別の局面によれば、
前記ターゲットは、円板状の金属基板と、該金属基板上
に水素吸蔵金属の薄膜を成膜した水素吸蔵金属膜とから
なり、前記ターゲット上に照射される前記重水素イオン
のビーム照射密度に比例して前記水素吸蔵金属膜の厚み
を変化させることを特徴としている。
前記ターゲットは、円板状の金属基板と、該金属基板上
に水素吸蔵金属の薄膜を成膜した水素吸蔵金属膜とから
なり、前記ターゲット上に照射される前記重水素イオン
のビーム照射密度に比例して前記水素吸蔵金属膜の厚み
を変化させることを特徴としている。
【００２５】前記水素吸蔵金属膜の厚みは、前記金属基
板の外周から中心に向かって厚くなるのが好ましい。特
に、前記水素吸蔵金属膜は、成膜される該水素吸蔵金属
膜の直径が順次小さくなくよう円形状に多重層成膜した
構造であるのが好ましい。
板の外周から中心に向かって厚くなるのが好ましい。特
に、前記水素吸蔵金属膜は、成膜される該水素吸蔵金属
膜の直径が順次小さくなくよう円形状に多重層成膜した
構造であるのが好ましい。
【００２６】
【作用】本発明に係る中性子発生管は、外壁を金属管と
して、この金属管の内側にセラミック製の絶縁体を設け
て加速電極を保持するので、中性子発生管の外壁（側
壁）の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さのセラ
ミックによって絶縁性能が確保される。なお、このよう
な絶縁・支持構造とした場合には、２次電子の放射防止
のために、加速電極とターゲットとの間に電位を与える
構造が作りにくい難点がある。しかし、本発明では、加
速電極内に永久磁石を配設することにより、ターゲット
と加速電極入口の間に電位を与える代わりに磁場（横磁
場）を与える。その結果、ターゲットから放射される２
次電子の飛跡は曲げられて、加速電極外への放射が防止
される。
して、この金属管の内側にセラミック製の絶縁体を設け
て加速電極を保持するので、中性子発生管の外壁（側
壁）の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さのセラ
ミックによって絶縁性能が確保される。なお、このよう
な絶縁・支持構造とした場合には、２次電子の放射防止
のために、加速電極とターゲットとの間に電位を与える
構造が作りにくい難点がある。しかし、本発明では、加
速電極内に永久磁石を配設することにより、ターゲット
と加速電極入口の間に電位を与える代わりに磁場（横磁
場）を与える。その結果、ターゲットから放射される２
次電子の飛跡は曲げられて、加速電極外への放射が防止
される。
【００２７】また、イオン源の高速作動については、イ
オン出口孔の近傍に、交互にパルス電源またはアースに
電気的に接続する複数の金属板を平行に並べたスリット
を設ける一方、イオン源の陽極には直流電圧を印加して
常時プラズマを発生させておく。そして、イオン出口孔
の近傍に配設されたスリットの間の電場を変化させるこ
とによって、イオン源からターゲットに引き出されるイ
オンビームの方向を変化させ、ターゲットに入射するイ
オンビームをパルス化する。すなわち、イオンビーム
は、スリット間の電場により、そのイオンの運動方向を
直進させればターゲットに入射し、また、横９０度方向
に曲げればターゲットヘの照射が遮断される。この方法
によれば、スリットヘの充電時間がパルスの時間遅れの
要因となるが、充電時間は極めて短くすることができる
ため、イオン源のプラズマをオン・オフさせる方法より
も高速作動が実現される。
オン出口孔の近傍に、交互にパルス電源またはアースに
電気的に接続する複数の金属板を平行に並べたスリット
を設ける一方、イオン源の陽極には直流電圧を印加して
常時プラズマを発生させておく。そして、イオン出口孔
の近傍に配設されたスリットの間の電場を変化させるこ
とによって、イオン源からターゲットに引き出されるイ
オンビームの方向を変化させ、ターゲットに入射するイ
オンビームをパルス化する。すなわち、イオンビーム
は、スリット間の電場により、そのイオンの運動方向を
直進させればターゲットに入射し、また、横９０度方向
に曲げればターゲットヘの照射が遮断される。この方法
によれば、スリットヘの充電時間がパルスの時間遅れの
要因となるが、充電時間は極めて短くすることができる
ため、イオン源のプラズマをオン・オフさせる方法より
も高速作動が実現される。
【００２８】さらに、ターゲットの長寿命化について
は、ターゲットの水素吸蔵金属膜の損耗がこの水素吸蔵
金属膜に照射されるイオンビームの密度に比例すること
から、照射密度に比例して金属基板に成膜された水素吸
蔵金属膜厚さを変化させるターゲットを使用する。この
ような構成により、水素吸蔵金属膜の中心部及び周辺部
における損耗期間が同一になる。そのため、水素吸蔵金
属膜が損耗する直前までの期間では、その性能が劣化し
ない。すなわち、同一の水素吸蔵金属量に対して、最も
効率の良い使用方法となる。
は、ターゲットの水素吸蔵金属膜の損耗がこの水素吸蔵
金属膜に照射されるイオンビームの密度に比例すること
から、照射密度に比例して金属基板に成膜された水素吸
蔵金属膜厚さを変化させるターゲットを使用する。この
ような構成により、水素吸蔵金属膜の中心部及び周辺部
における損耗期間が同一になる。そのため、水素吸蔵金
属膜が損耗する直前までの期間では、その性能が劣化し
ない。すなわち、同一の水素吸蔵金属量に対して、最も
効率の良い使用方法となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面を参照して詳細に説明するが、図中、同
一符号は、同一または対応部分を示すものとする。
ついて添付図面を参照して詳細に説明するが、図中、同
一符号は、同一または対応部分を示すものとする。
【００３０】図１は、本発明に係る中性子発生管１の概
要を示す構成図である。この図において、中性子発生管
１は、外壁として円筒状の金属管２０を備えており、こ
の金属管２０の中に、重水素ガスをイオン化するイオン
源５と、高電圧で充電された加速電極４と、重水素また
は三重水素を吸蔵したターゲット３と、ターゲット３及
び加速電極４と金属管２０との間を絶縁する絶縁体１１
とが密封されながら配設されている。
要を示す構成図である。この図において、中性子発生管
１は、外壁として円筒状の金属管２０を備えており、こ
の金属管２０の中に、重水素ガスをイオン化するイオン
源５と、高電圧で充電された加速電極４と、重水素また
は三重水素を吸蔵したターゲット３と、ターゲット３及
び加速電極４と金属管２０との間を絶縁する絶縁体１１
とが密封されながら配設されている。
【００３１】詳述するに、加速電極４の内部には、円板
状のターゲット３が配設されている。また、ターゲット
３を取り囲むように、２次電子防止用の円筒状の磁石１
０も加速電極４の内部に配設されているが、その機能は
後述する。そして、ターゲット３は、高電圧導入用の金
属棒である高電圧電源接続棒７を介して高電圧電源（図
示せず）に接続している。なお、加速電極４のイオン源
５側は、開放されている。
状のターゲット３が配設されている。また、ターゲット
３を取り囲むように、２次電子防止用の円筒状の磁石１
０も加速電極４の内部に配設されているが、その機能は
後述する。そして、ターゲット３は、高電圧導入用の金
属棒である高電圧電源接続棒７を介して高電圧電源（図
示せず）に接続している。なお、加速電極４のイオン源
５側は、開放されている。
【００３２】絶縁体１１は、金属管２０の内部におい
て、高電圧電源接続棒７の周囲を取り囲みながら、この
接続棒７を支持するように配設されている。この絶縁体
１１により、ターゲット３及び加速電極４と金属管２０
との間が絶縁される。なお、この絶縁体は、セラミック
から形成されている。また、加速電極４は、絶縁体１１
を介して金属管２０にほぼ同軸芯状に配設されている。
このように、外壁を金属管として、この金属管２０の内
側にセラミック製の絶縁体１１を設けて加速電極４を保
持する構成としたので、中性子発生管１の外壁（側壁）
の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さのセラミッ
クによって絶縁性能が確保される。
て、高電圧電源接続棒７の周囲を取り囲みながら、この
接続棒７を支持するように配設されている。この絶縁体
１１により、ターゲット３及び加速電極４と金属管２０
との間が絶縁される。なお、この絶縁体は、セラミック
から形成されている。また、加速電極４は、絶縁体１１
を介して金属管２０にほぼ同軸芯状に配設されている。
このように、外壁を金属管として、この金属管２０の内
側にセラミック製の絶縁体１１を設けて加速電極４を保
持する構成としたので、中性子発生管１の外壁（側壁）
の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さのセラミッ
クによって絶縁性能が確保される。
【００３３】また、イオン源５は、重水素が充満したリ
ザーバ６を介して金属管２０にほぼ同軸芯状に固定され
ている。従って、イオン源５と加速電極４とは、対向配
置されている。なお、イオン源５から加速電極４へ放出
される重水素イオンを加速するための電場を作成するた
めに、イオン源５と加速電極４（即ち、ターゲット３）
との間に、１００ｋＶ前後の加速電圧を印加する必要が
ある。そのため、この実施形態においては、イオン源５
をアース電位とし、加速電極４に加速電圧を印加すると
共に、加速電極４を金属管２０から絶縁する必要があ
る。しかし、前述したように絶縁体１１により加速電極
４を金属管２０から絶縁することにより、イオン源５と
加速電極４との間に、イオン源５から引き出される重水
素イオンを加速する電場を形成する加速電圧を印加する
ことができる。
ザーバ６を介して金属管２０にほぼ同軸芯状に固定され
ている。従って、イオン源５と加速電極４とは、対向配
置されている。なお、イオン源５から加速電極４へ放出
される重水素イオンを加速するための電場を作成するた
めに、イオン源５と加速電極４（即ち、ターゲット３）
との間に、１００ｋＶ前後の加速電圧を印加する必要が
ある。そのため、この実施形態においては、イオン源５
をアース電位とし、加速電極４に加速電圧を印加すると
共に、加速電極４を金属管２０から絶縁する必要があ
る。しかし、前述したように絶縁体１１により加速電極
４を金属管２０から絶縁することにより、イオン源５と
加速電極４との間に、イオン源５から引き出される重水
素イオンを加速する電場を形成する加速電圧を印加する
ことができる。
【００３４】このように構成された中性子発生管１によ
る中性子の発生原理は、従来の中性子発生管の場合と同
様である。即ち、イオン源５で生成された重水素イオン
は、イオン源５と加速電極４との間に形成された電場で
加速され、ターゲット３に衝突する。そして、この衝突
により、ターゲット３に吸蔵された三重水素または重水
素と、衝突した重水素イオンとの間で核融合反応が生
じ、その結果、中性子が発生する。
る中性子の発生原理は、従来の中性子発生管の場合と同
様である。即ち、イオン源５で生成された重水素イオン
は、イオン源５と加速電極４との間に形成された電場で
加速され、ターゲット３に衝突する。そして、この衝突
により、ターゲット３に吸蔵された三重水素または重水
素と、衝突した重水素イオンとの間で核融合反応が生
じ、その結果、中性子が発生する。
【００３５】また、イオン源５から放出され加速された
重水素イオンのビームがターゲット３に衝突した時に、
ターゲット３から２次電子が放出される。しかし、上述
したような絶縁・支持構造においては、従来のように２
次電子の放射防止のために、加速電極４とターゲット３
との間に電位を与えるファラディーキャップ構造が作り
にくい難点がある。しかし、この実施形態においては、
加速電極４内に永久磁石１０を配設することにより、タ
ーゲット３と加速電極４の入口との間に電位を与える代
わりに磁場（横磁場）を与える。その結果、ターゲット
３から放射される２次電子の飛跡は、曲げられて、加速
電極４の外への放射を防止することができる。
重水素イオンのビームがターゲット３に衝突した時に、
ターゲット３から２次電子が放出される。しかし、上述
したような絶縁・支持構造においては、従来のように２
次電子の放射防止のために、加速電極４とターゲット３
との間に電位を与えるファラディーキャップ構造が作り
にくい難点がある。しかし、この実施形態においては、
加速電極４内に永久磁石１０を配設することにより、タ
ーゲット３と加速電極４の入口との間に電位を与える代
わりに磁場（横磁場）を与える。その結果、ターゲット
３から放射される２次電子の飛跡は、曲げられて、加速
電極４の外への放射を防止することができる。
【００３６】次に、図２を用いて、本発明に係るイオン
源の構成を説明する。図２は、冷陰極型イオン源５の概
要を示す構成図であり、この図において、イオン源５
は、円筒状の磁石５１の両端側に取り付けられた陰極５
２と、これらの内部に配設された円筒状の陽極５３とか
ら構成されている。磁石５１、陰極５２及び陽極５３に
より囲まれた空間には、プラズマ発生部５５が画成され
ている。また、陰極５２及び陽極５３は、直流電源６１
に接続している。一方、イオン源５のターゲット３側に
面した陰極５２には、イオン出口孔５６が設けられてい
る。また、イオン出口孔５６近傍の加速電極４側には、
パルス電源６０に電気的に接続する複数の金属板６３
と、アースに電気的に接続する複数の金属板６４とを交
互に平衡に固定したスリット６４が配置されている。
源の構成を説明する。図２は、冷陰極型イオン源５の概
要を示す構成図であり、この図において、イオン源５
は、円筒状の磁石５１の両端側に取り付けられた陰極５
２と、これらの内部に配設された円筒状の陽極５３とか
ら構成されている。磁石５１、陰極５２及び陽極５３に
より囲まれた空間には、プラズマ発生部５５が画成され
ている。また、陰極５２及び陽極５３は、直流電源６１
に接続している。一方、イオン源５のターゲット３側に
面した陰極５２には、イオン出口孔５６が設けられてい
る。また、イオン出口孔５６近傍の加速電極４側には、
パルス電源６０に電気的に接続する複数の金属板６３
と、アースに電気的に接続する複数の金属板６４とを交
互に平衡に固定したスリット６４が配置されている。
【００３７】このように構成されたイオン源５によるプ
ラズマの発生原理を説明する。最初に、イオン源５の内
部には、磁石５１により軸方向の磁場が形成されると共
に、陽極５３及び陰極５２には、直流電源６１から直流
電圧が常時印加しているので、イオン源５内部のプラズ
マ発生部５５では、常時プラズマが発生する。プラズマ
発生空間５５で発生したプラズマ内の陽イオンは、イオ
ン源５と加速電極４（図１参照）との間に形成された電
場によって、イオン出口孔５６から引き出される。
ラズマの発生原理を説明する。最初に、イオン源５の内
部には、磁石５１により軸方向の磁場が形成されると共
に、陽極５３及び陰極５２には、直流電源６１から直流
電圧が常時印加しているので、イオン源５内部のプラズ
マ発生部５５では、常時プラズマが発生する。プラズマ
発生空間５５で発生したプラズマ内の陽イオンは、イオ
ン源５と加速電極４（図１参照）との間に形成された電
場によって、イオン出口孔５６から引き出される。
【００３８】しかし、イオン出口孔５６の近傍に配設さ
れたスリット６２の間の電場を変化させることにより、
イオン源５からターゲット３に引き出されるイオンビー
ムの方向を変化させることができる。これにより、ター
ゲット３に入射するイオンビームをパルス化することが
できる。すなわち、パルス電源６０の出力電圧が０Ｖの
時には、スリット６２を構成する金属板６３及び６４間
の電場が等しくなるため、イオンビームがイオン源５か
らターゲット３に向かって自由にスリット６２間を通過
することができる。一方、パルス電源６０の出力がプラ
スの時には、金属板６３及び６４間の電場が大きく傾き
を持つため、イオン源５からのイオンビームの飛跡は、
アース電位の金属板６４の方に曲げられ、金属板６３及
び６４の幅が充分長ければ、イオンビームはスリット６
２を通過することができない。即ち、ターゲット３ヘの
イオンビームの照射が遮断される。この方法によれば、
スリット６２ヘの充電時間がパルスの時間遅れの要因と
なるが、充電時間は極めて短くすることができるため、
イオン源のプラズマをオン・オフさせる方法よりも高速
作動が実現される。
れたスリット６２の間の電場を変化させることにより、
イオン源５からターゲット３に引き出されるイオンビー
ムの方向を変化させることができる。これにより、ター
ゲット３に入射するイオンビームをパルス化することが
できる。すなわち、パルス電源６０の出力電圧が０Ｖの
時には、スリット６２を構成する金属板６３及び６４間
の電場が等しくなるため、イオンビームがイオン源５か
らターゲット３に向かって自由にスリット６２間を通過
することができる。一方、パルス電源６０の出力がプラ
スの時には、金属板６３及び６４間の電場が大きく傾き
を持つため、イオン源５からのイオンビームの飛跡は、
アース電位の金属板６４の方に曲げられ、金属板６３及
び６４の幅が充分長ければ、イオンビームはスリット６
２を通過することができない。即ち、ターゲット３ヘの
イオンビームの照射が遮断される。この方法によれば、
スリット６２ヘの充電時間がパルスの時間遅れの要因と
なるが、充電時間は極めて短くすることができるため、
イオン源のプラズマをオン・オフさせる方法よりも高速
作動が実現される。
【００３９】図３は、本発明のターゲット３の概要を示
す構成図である。この図において、ターゲット３は、円
板状の金属基板３１と、この金属基板３１の上に水素吸
蔵金属の薄膜をスパッタリング等の方法で成膜した水素
吸蔵金属膜３５とからなる。この水素吸蔵金属膜３５の
厚みは、ターゲット３に照射されるイオン源５から引き
出される重水素イオンのビーム照射密度に比例して変化
させてある。
す構成図である。この図において、ターゲット３は、円
板状の金属基板３１と、この金属基板３１の上に水素吸
蔵金属の薄膜をスパッタリング等の方法で成膜した水素
吸蔵金属膜３５とからなる。この水素吸蔵金属膜３５の
厚みは、ターゲット３に照射されるイオン源５から引き
出される重水素イオンのビーム照射密度に比例して変化
させてある。
【００４０】詳述するに、この実施形態における金属基
板３１は、銅基板であり、水素吸蔵金属としてチタンを
使用し、銅基板上に円形且つ多重層に成膜する。また、
イオンビーム照射密度は、ターゲット３の中央部分の方
が、周囲部分より大きいので、水素吸蔵金属膜３５の厚
みは、金属基板３１の外周から中心に向かって厚くなる
ように成膜している。すなわち、金属基板３１に直接成
膜される水素吸蔵金属膜３５ａの直径は大きく、金属基
板３１から離れるに従って、水素吸蔵金属膜３５ｂ、３
５ｃの直径が順次小さくなくよう多重層に成膜されてい
る。なお、水素吸蔵金属膜３５を成膜する領域は、金属
基板３１の片面であり、水素吸蔵金属膜３５の各層の厚
みは、１〜１０μｍ程度で、一様な厚みを有している。
板３１は、銅基板であり、水素吸蔵金属としてチタンを
使用し、銅基板上に円形且つ多重層に成膜する。また、
イオンビーム照射密度は、ターゲット３の中央部分の方
が、周囲部分より大きいので、水素吸蔵金属膜３５の厚
みは、金属基板３１の外周から中心に向かって厚くなる
ように成膜している。すなわち、金属基板３１に直接成
膜される水素吸蔵金属膜３５ａの直径は大きく、金属基
板３１から離れるに従って、水素吸蔵金属膜３５ｂ、３
５ｃの直径が順次小さくなくよう多重層に成膜されてい
る。なお、水素吸蔵金属膜３５を成膜する領域は、金属
基板３１の片面であり、水素吸蔵金属膜３５の各層の厚
みは、１〜１０μｍ程度で、一様な厚みを有している。
【００４１】このようにターゲット３を構成することに
より、重水素イオンのビーム照射における水素吸蔵金属
膜３５の中心部及び周辺部における損耗期間が同一にな
る。そのため、水素吸蔵金属膜が損耗する直前までの期
間では、その性能が劣化しない。すなわち、同一の水素
吸蔵金属量に対して、最も効率の良い使用方法となり、
ターゲット３の長寿命化を図ることができる。
より、重水素イオンのビーム照射における水素吸蔵金属
膜３５の中心部及び周辺部における損耗期間が同一にな
る。そのため、水素吸蔵金属膜が損耗する直前までの期
間では、その性能が劣化しない。すなわち、同一の水素
吸蔵金属量に対して、最も効率の良い使用方法となり、
ターゲット３の長寿命化を図ることができる。
【００４２】以上、本発明に係る中性子発生管を図面を
参照しながら説明したが、本発明は、この実施形態に限
定されるものではない。例えば、絶縁体１１により接続
棒７を介して間接的に加速電極４を金属管２０から絶縁
・保持する代わりに、金属管２０の内部に加速電極４を
取り囲むように、円筒状の絶縁体を配設することによ
り、直接加速電極４を絶縁・保持してもよい。
参照しながら説明したが、本発明は、この実施形態に限
定されるものではない。例えば、絶縁体１１により接続
棒７を介して間接的に加速電極４を金属管２０から絶縁
・保持する代わりに、金属管２０の内部に加速電極４を
取り囲むように、円筒状の絶縁体を配設することによ
り、直接加速電極４を絶縁・保持してもよい。
【００４３】また、本実施形態においては、イオン源５
として冷陰極型イオン源を用いたが、陽極５３と陰極５
２とを逆に配設することもできる。
として冷陰極型イオン源を用いたが、陽極５３と陰極５
２とを逆に配設することもできる。
【００４４】さらに、イオン源５の磁場を発生させる磁
石として、円筒状の磁石５１を用いたが、図７に示す従
来例に対応するように、円柱状の磁石を用いてもよい。
石として、円筒状の磁石５１を用いたが、図７に示す従
来例に対応するように、円柱状の磁石を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係る中性子発生管は、外壁を金
属管として、この金属管の内側にセラミック製の絶縁体
を設けて加速電極を保持したので、中性子発生管の外壁
（側壁）の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さの
セラミックによって絶縁性能が確保されるため、従来の
中性子発生管と比較して、より振動・衝撃が多い環境下
において使用が可能となる。
属管として、この金属管の内側にセラミック製の絶縁体
を設けて加速電極を保持したので、中性子発生管の外壁
（側壁）の耐衝撃性能が向上すると共に、十分な厚さの
セラミックによって絶縁性能が確保されるため、従来の
中性子発生管と比較して、より振動・衝撃が多い環境下
において使用が可能となる。
【００４６】また、イオン源の高速作動については、イ
オン出口孔の近傍に、交互にパルス電源またはアースに
電気的に接続する複数の金属板を平行に並べたスリット
を設ける一方、イオン源の陽極には直流電圧を印加して
常時プラズマを発生させておくので、スリットの間の電
場を変化させることによって、イオン源からターゲット
に引き出されるイオンビームの方向を変化させ、ターゲ
ットに入射するイオンビームをパルス化することがで
き、従来の中性子発生管では困難であった１マイクロ秒
以下の短い時間幅の波形の正確な中性子パルスから、連
続的な中性子までを発生することができる。
オン出口孔の近傍に、交互にパルス電源またはアースに
電気的に接続する複数の金属板を平行に並べたスリット
を設ける一方、イオン源の陽極には直流電圧を印加して
常時プラズマを発生させておくので、スリットの間の電
場を変化させることによって、イオン源からターゲット
に引き出されるイオンビームの方向を変化させ、ターゲ
ットに入射するイオンビームをパルス化することがで
き、従来の中性子発生管では困難であった１マイクロ秒
以下の短い時間幅の波形の正確な中性子パルスから、連
続的な中性子までを発生することができる。
【００４７】さらに、ターゲットの長寿命化について
は、照射密度に比例して金属基板に成膜された水素吸蔵
金属膜厚さを変化させるターゲットを使用するので、水
素吸蔵金属膜の中心部及び周辺部における損耗期間が同
一になるため、より少ないトリチウム封入量でターゲッ
トが損耗する迄の期間安定したターゲット性能が得られ
る。
は、照射密度に比例して金属基板に成膜された水素吸蔵
金属膜厚さを変化させるターゲットを使用するので、水
素吸蔵金属膜の中心部及び周辺部における損耗期間が同
一になるため、より少ないトリチウム封入量でターゲッ
トが損耗する迄の期間安定したターゲット性能が得られ
る。
【図１】 本発明に係る中性子発生管の一実施形態の概
要を示す構成図である。
要を示す構成図である。
【図２】 本発明に係るイオン源の一実施形態の概要を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】 本発明に係るターゲットの一実施形態の概要
を示す平面及び側面構成図である。
を示す平面及び側面構成図である。
【図４】 従来の中性子発生管の絶縁構造を一例を示す
構成図である。
構成図である。
【図５】 従来の中性子発生管の絶縁構造を別の例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図６】 従来のイオン源における円筒状の磁石を用い
た一例を示す構成図である。
た一例を示す構成図である。
【図７】 従来のイオン源における円柱状の磁石を用い
た一例を示す構成図である。
た一例を示す構成図である。
【図８】 従来のターゲットの一例を示す平面及び側面
構成図である。
構成図である。
【符号の説明】 １…中性子発生管、２…外壁、３…ターゲット、４…加
速電極、５…イオン源、６…リザーバ、７…高電圧電源
接続棒、８，１１…絶縁体、１０…磁石、２０…金属
管、３１…金属基板、３２，３５…水素吸蔵金属膜、５
１…円筒状の磁石、５２…陰極、５３…陽極、５４，６
０…パルス電源、５５…プラズマ発生部、５６…イオン
出口孔、５７…円柱状の磁石、６１…直流電源、６２…
スリット、６３，６４…金属板。
速電極、５…イオン源、６…リザーバ、７…高電圧電源
接続棒、８，１１…絶縁体、１０…磁石、２０…金属
管、３１…金属基板、３２，３５…水素吸蔵金属膜、５
１…円筒状の磁石、５２…陰極、５３…陽極、５４，６
０…パルス電源、５５…プラズマ発生部、５６…イオン
出口孔、５７…円柱状の磁石、６１…直流電源、６２…
スリット、６３，６４…金属板。
フロントページの続き (72)発明者 林津 雄厚 東京都新宿区富久町15番１号 コンピュー タソフト開発株式会社内 (72)発明者 長倉 正昭 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 ニュ ークリアデベロップメント株式会社内 (72)発明者 三宅 善信 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 ニュ ークリアデベロップメント株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 金属管と、該金属管に封入され重水素ガ
スをイオン化するイオン源と、前記金属管に封入される
と共に前記イオン源に対向配置される高電圧で充電され
た加速電極と、該加速電極の中に配設され重水素または
三重水素を吸蔵したターゲットと、該ターゲット及び前
記加速電極と前記金属管との間を絶縁する絶縁体とを有
し、前記イオン源で生成した重水素イオンを前記イオン
源及び前記加速電極間の空間の電場で加速して前記加速
電極内の前記ターゲットに衝突させ、前記重水素イオン
と前記ターゲット中に吸蔵された前記三重水素または重
水素とが核融合反応を起こすことにより中性子を発生さ
せると共に、前記ターゲットに前記重水素イオンが衝突
して発生する２次電子が前記加速電極外に放出されるこ
とを制限するために前記加速電極内に磁石を配設した中
性子発生管。 - 【請求項２】 前記絶縁体は、前記ターゲットに接合す
る高電圧電源接続棒と、前記金属管との間に配設される
請求項１に記載の中性子発生管。 - 【請求項３】 前記磁石は、前記ターゲットを取り囲む
ように、前記加速電極の内側に円筒状に配設されている
請求項１に記載の中性子発生管。 - 【請求項４】 前記イオン源は、磁石及び前記加速電極
に対向する側にイオン出口孔を備える一対の電極を有し
ており、前記磁石による磁場と前記一対の電極による電
場によって前記イオン源内部でプラズマを発生させ、該
プラズマ内のイオンが前記イオン出口孔から放出される
ようになっていると共に、さらに、交互にパルス電源ま
たはアースに電気的に接続する複数の金属板を平行に固
定したスリットを前記イオン出口孔近傍の前記加速電極
側に配置し、前記イオン出口孔から放出される前記イオ
ンを前記パルス電源に同期して遮断できる構造とした請
求項１に記載の中性子発生管。 - 【請求項５】 前記一方の電極は陰極であると共に、前
記他方の電極は陽極であり、前記イオン源が冷陰極型イ
オン源である請求項４に記載の中性子発生管。 - 【請求項６】 前記磁石は円筒状であり、前記陰極は前
記円筒状の磁石の両端側に配設され、前記イオン出口孔
は前記加速電極に対向する側の陰極に配設され、前記陽
極は前記円筒状の磁石の内側に円筒状に配設されると共
に直流電源に接続されている請求項５に記載の中性子発
生管。 - 【請求項７】 前記ターゲットは、円板状の金属基板
と、該金属基板上に水素吸蔵金属の薄膜を成膜した水素
吸蔵金属膜とからなり、前記ターゲット上に照射される
前記重水素イオンのビーム照射密度に比例して前記水素
吸蔵金属膜の厚みを変化させてある請求項１に記載の中
性子発生管。 - 【請求項８】 前記水素吸蔵金属膜の厚みは、前記金属
基板の外周から中心に向かって厚くなる請求項７に記載
の中性子発生管。 - 【請求項９】 前記水素吸蔵金属膜は、成膜される該水
素吸蔵金属膜の直径が順次小さくなくよう円形状に多重
層成膜した構造である請求項８に記載の中性子発生管。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10334217A JP3122081B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 中性子発生管 |
| US09/260,058 US6141395A (en) | 1998-11-25 | 1999-03-02 | Sealed neutron tube |
| FR9902785A FR2786359B1 (fr) | 1998-11-25 | 1999-03-05 | Tube a neutrons hermetique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10334217A JP3122081B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 中性子発生管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000162390A true JP2000162390A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3122081B2 JP3122081B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=18274868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10334217A Expired - Fee Related JP3122081B2 (ja) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | 中性子発生管 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6141395A (ja) |
| JP (1) | JP3122081B2 (ja) |
| FR (1) | FR2786359B1 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006510033A (ja) * | 2002-12-10 | 2006-03-23 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション | 放射線撮影装置 |
| KR100605305B1 (ko) | 2004-12-06 | 2006-08-02 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 이온원-표적 일체형 중성자 발생장치 및 이를 이용한동위원소 생산 시스템 |
| JP2008202942A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Kyoto Univ | 核融合中性子生成装置 |
| JP2009545112A (ja) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | セージ・イノベーションズ・インコーポレイテッド | 高エネルギー粒子パルス束の発生方法とその動作用粒子供給装置 |
| WO2010144169A2 (en) * | 2009-03-26 | 2010-12-16 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Neutron source for creation of isotopes and nuclear material tracers |
| US20130048848A1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-02-28 | Baker Hughes Incorporated | Multiposition Target Plane for Variable Source-Detector Distance Using DD, DT Sealed Neutron Source |
| KR101305588B1 (ko) * | 2012-04-02 | 2013-09-09 | 한국기초과학지원연구원 | 중성자 발생원 |
| US8604417B2 (en) | 2011-08-26 | 2013-12-10 | Baker Hughes Incorporated | Targetless pulsed neutron generator using beam-beam interaction |
| RU2561499C1 (ru) * | 2014-07-21 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Способ изготовления титан-тритиевой мишени |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2152872B1 (es) * | 1999-01-11 | 2002-02-16 | Martinez Val Penalosa Jose Mar | Fuente neutronica intensa con minimizacion de productos radioactivos. |
| US6925137B1 (en) * | 1999-10-04 | 2005-08-02 | Leon Forman | Small neutron generator using a high current electron bombardment ion source and methods of treating tumors therewith |
| US6985553B2 (en) * | 2002-01-23 | 2006-01-10 | The Regents Of The University Of California | Ultra-short ion and neutron pulse production |
| US7342988B2 (en) * | 2002-02-06 | 2008-03-11 | The Regents Of The University Of California | Neutron tubes |
| US6975072B2 (en) * | 2002-05-22 | 2005-12-13 | The Regents Of The University Of California | Ion source with external RF antenna |
| KR20030091623A (ko) * | 2002-05-22 | 2003-12-03 | 강경창 | 원소융합 장치 및 그 방법 |
| US7176469B2 (en) * | 2002-05-22 | 2007-02-13 | The Regents Of The University Of California | Negative ion source with external RF antenna |
| US20070237281A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-10-11 | Scientific Drilling International | Neutron generator tube having reduced internal voltage gradients and longer lifetime |
| US7978804B2 (en) * | 2007-12-10 | 2011-07-12 | Schlumberger Technology Corporation | Low power neutron generators |
| KR20160072846A (ko) | 2008-05-02 | 2016-06-23 | 샤인 메디컬 테크놀로지스, 인크. | 의료용 동위원소를 생산하는 디바이스 및 방법 |
| WO2010036422A2 (en) * | 2008-06-10 | 2010-04-01 | The Regents Of The University Of California | Plasma driven neutron/gamma generator |
| RU2503159C2 (ru) | 2009-02-04 | 2013-12-27 | Дженерал Фьюжен, Инк. | Устройство для сжатия плазмы и способ сжатия плазмы |
| JP5363652B2 (ja) | 2009-07-29 | 2013-12-11 | ジェネラル フュージョン インコーポレイテッド | プラズマを圧縮するためのシステム及びその方法 |
| CN101699612B (zh) * | 2009-10-23 | 2012-02-29 | 东北师范大学 | 陶瓷填充式中子管 |
| WO2012003009A2 (en) | 2010-01-28 | 2012-01-05 | Shine Medical Technologies, Inc. | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US8907269B2 (en) * | 2010-01-29 | 2014-12-09 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for pulsed neutron generation including a high voltage power supply |
| CN101916607B (zh) * | 2010-07-28 | 2012-06-13 | 北京大学 | 一种采用无窗气体靶的小型中子源 |
| US8891721B1 (en) | 2011-03-30 | 2014-11-18 | Sandia Corporation | Neutron generators with size scalability, ease of fabrication and multiple ion source functionalities |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| RU2649662C2 (ru) | 2012-04-05 | 2018-04-05 | Шайн Медикал Текнолоджиз, Инк. | Водная сборка и способ управления |
| EP2898354A4 (en) | 2012-09-18 | 2016-04-13 | Halliburton Energy Services Inc | METHOD AND SYSTEM FOR A NEUTRON TUBE |
| RU209936U1 (ru) * | 2021-11-24 | 2022-03-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Импульсный нейтронный генератор |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2973444A (en) * | 1952-04-09 | 1961-02-28 | Schlumberger Well Surv Corp | Neutron source for well logging apparatus |
| DE1233068B (de) * | 1963-11-27 | 1967-01-26 | Kernforschung Gmbh Ges Fuer | Neutronengenerator |
| US3546512A (en) * | 1967-02-13 | 1970-12-08 | Schlumberger Technology Corp | Neutron generator including an ion source with a massive ferromagnetic probe electrode and a permanent magnet-electrode |
| US3775216A (en) * | 1967-03-31 | 1973-11-27 | Schlumberger Technology Corp | Neutron generating systems |
| GB1190991A (en) * | 1967-05-16 | 1970-05-06 | Kaman Corp | Improvements relating to Neutron Generation |
| US3581093A (en) * | 1968-04-23 | 1971-05-25 | Kaman Sciences Corp | Dc operated positive ion accelerator and neutron generator having an externally available ground potential target |
| US3836785A (en) * | 1970-07-15 | 1974-09-17 | Philips Corp | Neutron generator having a target on which a beam of hydrogen ions is incident |
| US4310765A (en) * | 1980-05-02 | 1982-01-12 | Mobil Oil Corporation | Neutron accelerator tube having improved ionization section |
| US4996017A (en) * | 1982-03-01 | 1991-02-26 | Halliburton Logging Services Inc. | Neutron generator tube |
| US4675145A (en) * | 1984-08-16 | 1987-06-23 | The United State Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetically insulated diode for generating pulsed neutron and gamma ray emissions |
| JPS61174725A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-06 | Toshiba Corp | 薄膜形成装置 |
| FR2630251B1 (fr) * | 1988-04-19 | 1990-08-17 | Realisations Nucleaires Et | Generateur de neutrons a haut flux avec cible a grande duree de vie |
| FR2637726A1 (fr) * | 1988-10-07 | 1990-04-13 | Realisations Nucleaires Et | Tube neutronique scelle equipe d'une source d'ions multicellulaire a confinement magnetique |
| FR2666477A1 (fr) * | 1990-08-31 | 1992-03-06 | Sodern | Tube neutronique a flux eleve. |
-
1998
- 1998-11-25 JP JP10334217A patent/JP3122081B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-02 US US09/260,058 patent/US6141395A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-03-05 FR FR9902785A patent/FR2786359B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006510033A (ja) * | 2002-12-10 | 2006-03-23 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション | 放射線撮影装置 |
| KR100605305B1 (ko) | 2004-12-06 | 2006-08-02 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 이온원-표적 일체형 중성자 발생장치 및 이를 이용한동위원소 생산 시스템 |
| JP2009545112A (ja) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | セージ・イノベーションズ・インコーポレイテッド | 高エネルギー粒子パルス束の発生方法とその動作用粒子供給装置 |
| JP2008202942A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Kyoto Univ | 核融合中性子生成装置 |
| WO2010144169A2 (en) * | 2009-03-26 | 2010-12-16 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Neutron source for creation of isotopes and nuclear material tracers |
| WO2010144169A3 (en) * | 2009-03-26 | 2011-03-24 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Neutron source for creation of isotopes and nuclear material tracers |
| US8921769B2 (en) * | 2011-08-26 | 2014-12-30 | Baker Hughes Incorporated | Multiposition target plane for variable source-detector distance using DD, DT sealed neutron source |
| WO2013032707A1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | Baker Hughes Incorporated | Multiposition target plane for variable source-detector distance using dd, dt sealed neutron source |
| US8604417B2 (en) | 2011-08-26 | 2013-12-10 | Baker Hughes Incorporated | Targetless pulsed neutron generator using beam-beam interaction |
| GB2508767A (en) * | 2011-08-26 | 2014-06-11 | Baker Hughes Inc | Multiposition target plane for variable source-detector distance using DD, DT sealed neutron source |
| US20130048848A1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-02-28 | Baker Hughes Incorporated | Multiposition Target Plane for Variable Source-Detector Distance Using DD, DT Sealed Neutron Source |
| GB2508767B (en) * | 2011-08-26 | 2017-01-11 | Baker Hughes Inc | Multiposition target plane for variable source-detector distance using DD, DT sealed neutron source |
| KR101305588B1 (ko) * | 2012-04-02 | 2013-09-09 | 한국기초과학지원연구원 | 중성자 발생원 |
| WO2013151284A1 (ko) * | 2012-04-02 | 2013-10-10 | 한국기초과학지원연구원 | 중성자 발생원 |
| US9805830B2 (en) | 2012-04-02 | 2017-10-31 | Korea Basic Science Institute | Generating neutron |
| RU2561499C1 (ru) * | 2014-07-21 | 2015-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Способ изготовления титан-тритиевой мишени |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2786359B1 (fr) | 2004-02-13 |
| JP3122081B2 (ja) | 2001-01-09 |
| FR2786359A1 (fr) | 2000-05-26 |
| US6141395A (en) | 2000-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3122081B2 (ja) | 中性子発生管 | |
| US20030223528A1 (en) | Electrostatic accelerated-recirculating-ion fusion neutron/proton source | |
| Lerner et al. | Theory and experimental program for pB 11 fusion with the dense plasma focus | |
| Lerner et al. | Fusion reactions from> 150 keV ions in a dense plasma focus plasmoid | |
| Filippov et al. | Filippov type plasma focus as intense source of hard X-rays (E/sub x//spl sime/50 keV) | |
| US20230375742A1 (en) | Near-Field Sensitivity of Formation and Cement Porosity Measurements With Radial Resolution in a Borehole | |
| JP6426155B2 (ja) | ダイヤモンドまたはダイヤモンド様炭素を利用する誘電体壁加速器 | |
| Elizondo-Decanini et al. | Novel surface-mounted neutron generator | |
| RU132240U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
| USH407H (en) | Electricity and short wavelength radiation generator | |
| Pavlovskii et al. | Linear accelerator with radiallines—LIA-30 | |
| Moon et al. | Experimental characteristics of the proton synchrotron | |
| Vintizenko | Linear induction accelerators for high-power microwave devices | |
| Seiferle | Characterization of the 229Th nuclear clock transition | |
| RU214548U1 (ru) | Газоразрядная камера плазменного фокуса | |
| RU192986U1 (ru) | Газонаполненная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
| RU193507U1 (ru) | Газонаполненная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
| RU192808U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
| RU192988U1 (ru) | Газонаполненная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
| Zoran et al. | X-ray generation in inverse capillary discharges forpumping | |
| Seiferle | Characterization of the Th-229 nuclear clock transition | |
| Denis-Petit et al. | Nuclear Reactions in a Laser-Driven Plasma Environment | |
| Dehghani Ashkezari | Microwave spectroscopy of magnetically trapped atomic antihydrogen | |
| Opekounov et al. | CR-39 nuclear track detector application for the diagnostics of low energy high power ion beams | |
| Benker et al. | Pulsed, Intense Electron Beams From Pseudo-Spark Discharges |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071020 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131020 Year of fee payment: 13 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |