JP2022529986A - イオン源および中性子発生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2019年4月19日に出願された米国仮出願第62/836,481号の優先権の利益を主張するものであり、その内容は、その全体が本明細書に組み込まれる。
本技術は、一般に、同じ物理的空間を共有するイオン源および加速器、ならびにイオンを発生させ、それらのイオンをイオン源で加速するための方法に関する。いくつかの態様において、イオン源からのイオンは標的に向かって加速し、核反応を起こして中性子を発生させ得る。したがって、本技術は、イオン源で核反応を起こすためのシステムおよび方法にも関連し得る。
この項は、特許請求の範囲に記載された発明の背景または文脈を提供することを意図している。本明細書における説明は、追及され得るが、必ずしも以前に想起または追及されているものではない概念を含み得る。したがって、本明細書で別段の指示がない限り、この項に記載されていることは、本出願の説明および請求項の先行技術ではなく、かつこの項に含めることによって先行技術であると認められるものではない。
D+T→n+4He En=14.1MeV(1)
D+D→n+3He En=2.5MeV(2)
反応(1)および(2)に基づく中性子源は、従来、輸送中にかなりのイオン損失をもたらす単一ビームの線形静電デバイスであり、過度の加熱が発生し、中性子収量が減少する。
一態様では、イオン源は、ガスを収容するチャンバ、チャンバの中心近くに設けられているフィラメント、フィラメントに囲まれた加速グリッド、および第1の正電圧をフィラメントに印加し、第2の正電圧を加速グリッドに印加するように構成された電圧源を含む。フィラメントに印加される第1の正電圧は、熱イオン放出を起こしかつ複数の熱イオンを発生させる温度にフィラメントを加熱するように構成される。第2の正電圧は、第1の正電圧よりも高い(より正である)。複数の熱イオンは、ガスをイオン化して、イオン化領域、例えば、フィラメントと加速グリッドとの間の領域を含む、チャンバ内の任意の場所で陽イオンを発生させるように構成される。第1および第2の正電圧は、接地電位に保持され得るチャンバの壁の電圧よりも実質的に上に保持される。これにより、装置の中心で電子が前後に振動する再循環電子トラップが作成され、低圧バックグラウンドガスのイオン化が発生する。この領域で発生したイオンは、電界構成により、構造の壁に向かって外側に加速する。いくつかの実施形態では、チャンバ内の圧力は1ミリトール未満であり得る。他の実施形態では、チャンバ内の圧力は、0.1ミリトール未満であり得る。
具体的に例示的な実施形態を示す図面に移る前に、本出願は、明細書または図面に示される詳細または方法論に限定されないことを理解されたい。また、用語は説明のみを目的としており、限定的なものと見なされるべきではないことも理解されたい。
フィラメント2は、イオン源および/または中性子発生装置の室の中央付近に設けられている。フィラメント2は、フィラメント2に正の所定の電圧を印加するように構成された電圧源20に接続され(以下でさらに詳細に説明される)、それによってフィラメント2を加熱する。フィラメント2は、示される実施形態における大電流熱イオンエミッタである。いくつかの実施形態では、電界による放出(例えば、均等電界による放出)が、熱イオン放出に加えて、またはその代わりに使用される。熱イオン放出では、フィラメント2が加熱されて、電子をフィラメント2に保持する引力に打ち勝つために必要な最小エネルギーを有する電子が供給され、その結果、フィラメント2から電子(熱イオン)が放出される。最小エネルギー(すなわち、仕事関数)は、固体表面(すなわち、フィラメント2)からフィラメント2のすぐ外側のチャンバ内の点まで電子を除去するために必要な最小の熱力学的仕事として定義される。仕事関数は、フィラメント2の素材特性およびフィラメント2の表面の汚染状態に依存する。フィラメント2は、溶融することなく最小のエネルギーで電子を供給するために加熱することができる任意の素材で作ることができる。好ましくは、フィラメント2は、多数の熱イオンが放出されるように仕事関数が低い素材から作られている。例えば、フィラメント2は、金属(例えば、タングステンまたはタングステン合金)製であり得る。様々な実施形態において、フィラメント2の素材は、高い電子放射率、低い蒸気圧、高い溶融温度、およびアブレーションおよびスパッタリングに対する耐性によって特徴付けられる。フィラメント2は、様々な実施形態において、六ホウ化ランタン、六ホウ化セリウム、トリエーテッドタングステン、アルミン酸バリウム、またはそれらの任意の2つ以上の混合物から構成され得る。
フィラメント2によって少なくとも部分的に囲まれた加速グリッド3。フィラメント2および加速グリッド3は同心であり得るが、それは必須ではない。いくつかの例では、加速グリッド3は、その長さ方向に沿って間隔を置いて提供される複数の開口部(すなわち、穴、スロットなど)を含む固体素材であり得る。他の例では、加速グリッド3は、第1の方向(例えば、チャンバの長さに沿って)に延びる素材の平行なストリップまたは糸の第1のセット、および第1のセットと第2のセットとの間に開口が提供されるように、平行ストリップの第1のセットと交差し、横切る素材のストリップまたは糸の第2のセットを含むフレームワークまたはメッシュであり得る。開口部は、イオン化領域(例えば、加速グリッド3とフィラメント2との間)で発生された陽イオン(例えば、水素イオン)が、収集される加速グリッド3(イオン源)を通過する、または抑制グリッド4と標的5(中性子発生装置)に向かって加速することを可能にするように構成される。
M+e-→M+・+2e-(3)
式中、Mはガス分子であり、e-は、ガス分子と相互作用し、電子がガス分子から吐出されるように(電子イオン化)分子のイオン化エネルギーよりも大きいエネルギーを転送する電子(熱イオン)である。
中性子発生装置では、抑制グリッド4はフィラメント2を少なくとも部分的に囲んでいる。抑制グリッド4、フィラメント2、および加速グリッド3は同心である。抑制グリッド4は、加速グリッド3と同じ素材でできている。加速グリッド3のように、いくつかの例では、抑制グリッド4は、その長さ方向に沿って間隔を置いて提供される複数の開口部(すなわち、穴、スロットなど)を含む固体素材であり得る。他の例では、抑制グリッド4は、第1の方向(例えば、チャンバの長さに沿って)に延びる素材の平行なストリップまたは糸状の第1のセット、および第1のセットと第2のセットとの間に開口が提供されるように、平行ストリップの第1のセットと交差し、横切る素材のストリップまたは糸状の第2のセットを含むフレームワークまたはメッシュであり得る。抑制グリッド4の開口の位置は、加速グリッド3の開口の位置に対応する。抑制グリッド4の開口部は、イオン化領域から加速グリッド3を通過する陽イオンが抑制グリッド4を通過し、標的5に向かって加速することを可能にするように構成される。
中性子発生装置において、標的5は、抑制グリッド4を少なくとも部分的に取り囲んでいる(例えば、標的5は、抑制グリッド4の上および/または下の領域を取り囲んでいない可能性がある)。標的5、抑制グリッド4、および加速グリッド3は同心である。標的5は、固体の金属水素化物形成素材でできていてもよい。標的5の素材は、完全に装填されたときに、標的5に提供される水素と標的5が作られる素材との間に1:1から2:1の比率が存在するように選択され得る。標的5の素材は、水素を吸収するのに親和性のある導電性金属または半金属、好ましくは核相互作用断面積が非常に小さい低質量素材であり得る。例えば、標的5は、炭素、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、イットリウム、スカンジウム、エルビウムまたはその任意の2つ以上の混合物または合金でできていてもよい。
電圧源20は、チャンバの外部に提供される。電圧源20は、任意の既知の電圧源であり得る。コントローラ30が提供され、フィラメント2、加速グリッド3、および抑制グリッド4のそれぞれに供給される電圧を独立して制御するようにプログラムされ得る。コントローラ30は、フィラメント2、加速グリッド3、および抑制グリッド4のそれぞれに供給される電圧を変化させて、システムを調整するか、またはイオンまたは中性子の収量を変化させることができる。フィラメント2、加速グリッド3、および抑制グリッド4のそれぞれに供給される個々の異なる電圧をユーザが選択できるようにするために、制御パネルまたはディスプレイが提供され得る。
Claims (40)
- ガスを収容するように構成されたチャンバと、
前記チャンバ内に設けられたフィラメントと、
前記チャンバに対する第1の正電圧を前記フィラメントに印加するように構成された電圧源と
を含む、イオン源であって、
前記第1の正電圧は、熱イオン放出を起こしかつ複数の熱イオンを発生させる温度に前記フィラメントを加熱するように構成され、
前記複数の熱イオンは、前記ガスをイオン化して陽イオンを発生させるように構成される、
前記イオン源。 - 前記イオン源が、前記フィラメントに囲まれた加速グリッドを含み、
前記電圧源が、前記チャンバに対する第2の正電圧を前記加速グリッドに印加するように構成され、前記第2の正電圧が、前記第1の正電圧よりも大きい、
請求項1に記載のイオン源。 - フィラメントガイドをさらに含み、前記フィラメントが、フィラメント間隔を維持するために、前記フィラメントガイドに通されるか、または前記フィラメントガイドの周りに巻かれるように構成される、請求項1に記載のイオン源。
- 前記フィラメントまたは前記加速グリッドのうちの少なくとも1つがタングステンまたはタングステン合金を含み、前記フィラメントガイドが非導電性耐火素材を含む、請求項2に記載のイオン源。
- 前記非導電性耐火素材がセラミックを含む、請求項4に記載のイオン源。
- 前記フィラメントおよび加速グリッドを取り囲む抑制グリッドを含み、前記電圧源が、前記抑制グリッドに第3の負電圧を印加するように構成される、請求項2~5のいずれか一項に記載のイオン源。
- 前記加速グリッドおよび前記抑制グリッドがそれぞれ、陽イオンがそこを通過することを可能にするように構成された複数の開口部を含み、
前記加速グリッドと前記抑制グリッドとの間の電位差のために、前記加速グリッドを通過する前記陽イオンが、前記抑制グリッドに向かって加速するように構成される、請求項6に記載のイオン源。 - 前記チャンバが1ミリトール未満の圧力を維持するように構成される、請求項1~7のいずれか一項に記載のイオン源。
- 前記チャンバが0.1ミリトール未満の圧力を維持するように構成される、請求項1~7のいずれか一項に記載のイオン源。
- ガスを収容するように構成され、かつ標的を含むチャンバと、
前記チャンバ内に設けられたフィラメントと、
前記チャンバに対する第1の正電圧を前記フィラメントに印加するように構成された電圧源と
を含む、核反応発生装置であって、
前記第1の正電圧は、熱イオン放出を起こしかつ複数の熱イオンを発生させる温度に前記フィラメントを加熱するように構成され、
前記複数の熱イオンは、前記ガスをイオン化して前記チャンバ内に陽イオンを発生させるように構成される、
前記核反応発生装置。 - 前記陽イオンが前記標的と相互作用すると核反応が起こるように、前記標的が構成される、請求項10に記載の核反応発生装置。
- 前記標的が、前記チャンバの壁の内面に配置されるか、前記チャンバの壁の外面に配置されるか、または前記チャンバの壁に統合されるかの少なくとも1つである、請求項10または11に記載の核反応発生装置。
- 前記フィラメントを取り囲む加速グリッドを含み、
前記電圧源が、前記チャンバに対する第2の正電圧を加速グリッドに印加するように構成され、
前記第2の正電圧が、第1の正電圧よりも大きい、
請求項10~13のいずれか一項に記載の核反応発生装置。 - 前記フィラメントおよび加速グリッドと同心でありかつそれを取り囲む抑制グリッドを含み、
前記電圧源が、前記チャンバに対する第3の負電圧を前記抑制グリッドに印加するように構成される、
請求項13に記載の核反応発生装置。 - 前記加速グリッドおよび前記抑制グリッドがそれぞれ、陽イオンがそこを通過することを可能にするように構成された複数の開口部を含み、
前記加速グリッドと前記抑制グリッドとの間の電位差のために、イオン化領域から前記加速グリッドを通過する前記陽イオンが、前記抑制グリッドに向かって加速するように構成される、
請求項14に記載の核反応発生装置。 - 前記標的が固体の金属水素化物形成素材から構成される、請求項10~15のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記固体の金属水素化物形成素材がチタンまたはチタン合金である、請求項16に記載の核反応発生装置。
- 前記標的がチタンまたはチタンの合金を含む、請求項10~17のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記標的が、前記チャンバの内面または前記チャンバの内面に設けられる低水素溶解度金属上に提供される層を含む、請求項10~18のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記標的がチタンまたはチタンの合金を含み、前記チャンバの内面または前記低水素溶解度金属の少なくとも1つがステンレス鋼を含む、請求項19に記載の核反応発生装置。
- 前記チャンバが1ミリトール未満の圧力を維持するように構成されている、請求項10~20のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記チャンバが0.1ミリトール未満の圧力を維持するように構成されている、請求項10~21のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記フィラメントまたは前記加速グリッドの少なくとも1つがタングステンまたはタングステン合金を含み、前記フィラメントガイドが非導電性耐火素材を含む、請求項10~22のいずれか一項に記載の核反応発生装置。
- 前記非導電性耐火素材がセラミックを含む、請求項23に記載の核反応発生装置。
- イオンを発生させるための方法であって、
ガスを収容するチャンバ内にフィラメントを提供することと、
熱イオン放出を起こしかつ複数の熱イオンを発生させる温度に前記フィラメントを加熱するために、前記チャンバに対する第1の正電圧を前記フィラメントに印加することと、
前記ガスをイオン化して、前記チャンバのイオン化領域で陽イオンを発生させることと
を含む、前記方法。 - 前記フィラメントに囲まれた加速グリッドを前記チャンバ内に提供することと、
前記チャンバに対する第2の正電圧を前記加速グリッドに印加することであって、前記第2の正電圧が前記第1の正電圧よりも大きい、前記印加することと
を含む、請求項25に記載の方法。 - 前記第1の正電圧を印加するステップと前記第2の正電圧を印加するステップとが同時である、請求項26に記載の方法。
- 前記チャンバ内の圧力を1ミリトール未満に維持することを含む、請求項25~27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記チャンバ内の圧力を0.1ミリトール未満に維持することを含む、請求項25~28のいずれか一項に記載の方法。
- 核反応を発生させるための方法であって、
ガスを収容するチャンバ内にフィラメントを提供し、かつ前記チャンバに前記フィラメントを取り囲む標的を提供することと、
熱イオン放出を起こしかつ複数の熱イオンを発生させる温度に前記フィラメントを加熱するために、前記チャンバに対する第1の正電圧を前記フィラメントに印加することと、
前記ガスをイオン化して、前記チャンバのイオン化領域で陽イオンを発生させることと
を含む、前記方法。 - 前記フィラメントに囲まれた加速グリッドを前記チャンバ内に提供することと、
前記チャンバに対する第2の正電圧を前記加速グリッドに印加することであって、前記第2の正電圧が前記第1の正電圧よりも大きい、前記印加することと
を含む、請求項30に記載の方法。 - 前記第1の正電圧を印加するステップと前記第2の正電圧を印加するステップとが同時である、請求項31に記載の方法。
- 前記加速グリッドと前記標的との間に配置された前記抑制グリッドに、前記チャンバに対する負電圧を印加することをさらに含む、請求項31または32に記載の方法。
- 前記第1の正電圧を印加するステップ、前記第2の正電圧を印加するステップ、および前記負電圧を印加するステップが同時である、請求項33に記載の方法。
- 前記加速グリッドおよび前記抑制グリッドがそれぞれ、陽イオンがそこを通過することを可能にするように構成された複数の開口部を含み、
前記方法が、
前記加速グリッドと前記抑制グリッドとの間の電位差を使用して、前記加速グリッドを通過して前記抑制グリッドに向かう陽イオンを加速させること
をさらに含む、
請求項33または34に記載の方法。 - 前記標的に陽イオンを衝突させることをさらに含み、
衝突する前記陽イオンが、前記標的に注入されるか、または以前に注入されたイオンに衝突して核融合中性子を発生させる、
請求項28~33のいずれか一項に記載の方法。 - 以前に注入されたイオンを衝突イオンで衝突させた結果として、前記標的から二次電子を放出することをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 前記抑制グリッドに印加された前記負電圧の結果として、前記抑制グリッドから前記標的に向かって前記二次電子を反射させることを含む、請求項34または35に記載の方法。
- 前記チャンバ内の圧力を1ミリトール未満に維持することを含む、請求項30~38のいずれか一項に記載の方法。
- 前記チャンバ内の圧力を0.1ミリトール未満に維持することを含む、請求項30~39のいずれか一項に記載の方法。
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Citations (6)
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---|---|---|---|---|
US2689918A (en) * | 1952-04-26 | 1954-09-21 | Well Surveys Inc | Static atmosphere ion accelerator for well logging |
US3084256A (en) * | 1957-09-03 | 1963-04-02 | Lab For Electronics Inc | Neutron generator |
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Patent Citations (6)
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---|---|---|---|---|
US2689918A (en) * | 1952-04-26 | 1954-09-21 | Well Surveys Inc | Static atmosphere ion accelerator for well logging |
US3084256A (en) * | 1957-09-03 | 1963-04-02 | Lab For Electronics Inc | Neutron generator |
JPS5026772B1 (ja) * | 1969-03-27 | 1975-09-03 | ||
US3761708A (en) * | 1971-10-08 | 1973-09-25 | Us Interior | Electron suppressor grid for a mass spectrometer |
US4155825A (en) * | 1977-05-02 | 1979-05-22 | Fournier Paul R | Integrated sputtering apparatus and method |
JPH11142599A (ja) * | 1997-09-16 | 1999-05-28 | Eaton Corp | イオン注入装置のためのリボンフィラメント及びその組立体 |
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