JPH02148699A - 高中性子束中性子管 - Google Patents

高中性子束中性子管

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JPH02148699A
JPH02148699A JP1260307A JP26030789A JPH02148699A JP H02148699 A JPH02148699 A JP H02148699A JP 1260307 A JP1260307 A JP 1260307A JP 26030789 A JP26030789 A JP 26030789A JP H02148699 A JPH02148699 A JP H02148699A
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JP
Japan
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magnetic field
ion
anode
ion source
neutron
Prior art date
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Pending
Application number
JP1260307A
Other languages
English (en)
Inventor
Henri Bernardet
アンリ ベルナルド
Xavier L M Godechot
サヴィエール ルイ モーリス ゴドショ
Claude A Lejeune
クロード アルベール レジュン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/04Ion sources; Ion guns using reflex discharge, e.g. Penning ion sources

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は陽極および陰極を具え磁界発生手段によって発
生すべき磁界により案内すべきイオン化ガスを形成して
核融合反応を発生して中性子を放出する抽出および加速
装置によりターゲット電極に照射すべき高−エネルギー
イオンビームを発生するようにしたイオン源を有する高
中性子束中性子管に関するものである。
(従来の技術) この種の高中性子束中性子管は高速中性子、熱中性子、
エビサーマル中性子および冷中性子によって物質を検査
する技術:ニュートロノグラフィ、放射化分析、中性子
の非弾性拡散または放射性捕捉、中性子の拡散のスペク
トル分析等によってに用いるようにしている。
これら核技術をできるだけ有効に用いるためには、対応
する放出レベルに対し管方向を長くする必要がある。
14Mevの中性子を供給する核融合反応d (311
,411e)nは最も普通に用いられている。その理由
は、比較的低いイオンエネルギーに対する有効断面が大
きいからである。しかし、使用する反応に関係なく、ビ
ームの単位電荷光たり得られる中性子の数は、厚いター
ゲットに指向されたイオンエネルギーの増大に比例して
、即ち、主として現在用いられ、250kV以下の高電
圧が供給される密封管で得られるイオンエネルギー以上
の増大に比例して増大するのが普通である。
(発明が解決しようとする課題) イオン衝撃によりターゲットが侵食することは中性子管
の有効ソF命を制限する主ファクタの1つである。
この侵食はターゲットの化学的特性および構成の関数で
あり、かつ、衝撃表面の入射イオンエネルギーおよびそ
の密度分布プロフィールの関数である。
はとんどの場合、このターゲットは機械的強度にほとん
ど影響を与えることなく、多聞の水素を結合およびl離
し得る水素化物(チタニウム、スカンジウム、ジルコニ
ウム、エルビウム、等)によって形成され、その総含量
束縛はターゲットの温度の関数および管内の水素圧の関
数である。使用するターゲット材料は、その厚さが層の
基板への接着により課せられる問題によって制限される
薄層の形態に堆積される。例えばターゲットの侵食を阻
止する方法の1つは拡散障壁により互いに分離された同
一層の堆積として吸収・活性層を構成する必要があるこ
とである。この活性層の厚さはターゲットを衝撃するシ
ュウトリウムイオンの浸透深さ程度である。
中性子管のターゲットを保護し、従って管の寿命を増大
する他の方法はイオンビームの衝撃表面における密度分
布の輪郭を改善することである。
ターゲット電極の全イオン電流を一定にして中性子放出
を一定とするためには、イオン衝撃に曝される全ターゲ
ット表面に対する電流密度分布をできるだけ均一にする
ことである。
密封中性子管では、イオンは一般にペニング型のイオン
源によって供給され、この型のイオン源は、著しい利点
を有し、冷陰極(従って長寿命)を有し、低圧の大きな
放電電流(IOA/)ル)を供給し、抽出量が太きく(
20〜40%)、寸法が小さい。
しかし、この型のイオン源は千ガウス程度のルfl界を
用いる必要があり、放電内でイオン放出領域のレベルで
イオン電流密封を均一としなくなる。
本発明は既知のペニング管の構成を変更することにより
放出レベルでイオン電流密封を均一にし得るようにした
上述した種頬の高中性子束中性子管を提供することを目
的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は陽極および陰極を具え磁界発生手段によって発
生すべき磁界により案内すべきイオン化ガスを形成して
核融合反応を発生して中性子を放出する抽出および加速
装置によりターゲット電極に照射すべき高−エネルギー
イオンビームを発生するようにしたイオン源を有する高
中性子束中性子管において、前記磁界の発散を、前記磁
界発生手段によってイオン放出領域の方向に増大し、放
電のイオン化電極の確立の変更および発生するイオン化
を前記イオン源の形状および/または寸法および/また
は適応位置によって補償するようにしたことを特徴とす
る。
本発明の実施に当たり、前記陽極は崔頭形状とし、その
最大直径を低磁界値の側に位置させて磁力線の形状を考
慮し得るようにする。
また、本発明の他の好適な例では前記円形磁界の高さを
低減し、この陽極を強力磁界領域内で前記陰極に最も近
付けて位置させるようにする。
(実施例) 図面につき本発明の詳細な説明する。
第1図は密閉型中性子管11の基本構成素子を示す。
この中性子管はこれにイオン化すべき低圧ガス混合物、
例えば、シュウトリウム−トリチウムを封入するととも
にイオン源1および加速電極2を具え、これらの間に極
めて高い電位差を生ぜしめ、これによりイオンビーム3
の抽出および加速並びにターゲット4への照射を行って
、核融合反応を生ぜしめ、例えば、14MeVの中性子
を放出せしめるようにする。
イオン源1は高電圧電源コネクタ(図示せず)の絶縁体
5と一体に構成し、例えば円筒形の陽極6と、イオン化
ガス9を陽極円筒の軸線近くに規制し、かつ、その磁力
線10が所定のごとく広がる軸線方向の磁界を有する何
1石8を内蔵する陰極構体7とにより構成されるペニン
グ型のイオン源とする。イオン放出チャネル12は前記
陰極構体内において前記陽極に対向するように形成する
第2図はターゲットの侵食の影響を示す。
第2a図にはターゲットの表面のビームの中心軸のビー
ム衝撃点0から出発する任意の半径方向Orにおけるイ
オン衝撃の密度分布の輪郭Jを示す。この輪郭Jの形状
は中央部分の極めて高い密度が周辺に向かって急速に減
少するビームの不均一特性を示す。
第2b図は上記侵食を衝撃密度と、基板Sに堆積された
厚さCの水素化物層全体がシュウトリウム−トリチウム
混合物で飽和されたものとの関数として示す。破線で示
すエネルギー的なシュウトリウム−トリチウムイオンの
浸透深さはこのエネルギーの関数として深さ11に等し
い。
第2C図において、この層の侵食を適宜定めて浸透深さ
1!が最も強く衝撃された領域の厚さeよりも深くなる
ようにする。即ち、入射イオンの1部分が基板内で伝搬
するとともに シュウトリウムおよびトリチウム原子が極めて迅速に過
飽和となるようにする。
第2d図ではこのシュウトリウム−トリチウム原子が捕
集されてバブルを形成し、これによりバースト中クレー
タを形成し、深さI、でターゲットの侵食を極めて迅速
に増大する。
後者の処理によれば管の寿命の終了直前まで継続し、バ
ブルのバーストによる微小粒子の存在によりブレークダ
ウンが著しく増大するか、または、入射イオンのエネル
ギーを吸収する微粉原子によるターゲット表面の汚染を
生じるようになる。
第1図に示すペニング型イオン源lでは、円筒形陽極6
を例えば250kvの極めて高い電圧に接続する陰極7
によってもたらされる電位よりも高いほぼ4にνの電位
に接続する。
磁石系8によって千ガウス程度の強いもn界を発生させ
る。
このLil界によってシュウトリウムおよびトリチウム
のガス混合物のイオン化により陽極内に形成される電荷
が横方向に移動するのを制限する。これがためこのイオ
ン化ガスは陽極の軸線近くに規制されこの軸線に沿い著
しく高い密度となる。これがため、この放電内を不均一
にする。
これらイオンは陰極に形成される放出チャネル12から
抽出し、従って接地電位0の点に接続され、ターゲット
電極4をも接続する加速電極2によって放出電極として
作用する。
イオン抽出のレベルでは、イオン化ガスの不均一はビー
ムの周縁よりも軸線で一層著しくなる。
これがため、この型の不均一によってターゲットの侵食
を一層大きくするとともに管の有効ソj命を制限するよ
うになる。
抽出レベルでイオン密度を一層均一にするために、本発
明では磁石系8の配列に影響を与えるイオン化ガスの閉
込めを変更して磁界の発散が大きくなるようにする。か
ようにして放電電流の減少を第3および4図に示す解決
策によって十分に補償することができる。
第3図に示す例では、円形陽極の代わりにm頭陽極13
を用い、その母線が磁界10の磁力線に形状をとるよう
にする。イオン化ガス9は広がるようにする。その理由
はガスの閉込めを修正するからである。宿願陽極の直径
は増大させて、電子の妨害を阻止し得るようにする必要
がある。
第4図に示す例では、円形陽極14の高さを減少させて
、陽極が陰極の上側部分の近くで強い磁界が(■勢とな
る領域の近くに変位し得るようにする。
これらの変更を行うことによってビームの均一性の改善
と同時に、放電電流を著しく補1貫することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は既知の密閉型中性子管の構成を示す説明図、 第2図はターゲットの深さおよび半径方向のイオン衝撃
密度輪郭に及ぼす侵食を示す説明図、第3および4図は
本発明によるイオン抽出装置の第1および第2例の構成
を示す説明図である。 1・・・イオン源 2・・・加速電極 3・・・イオンビーム 4・・・ターゲット 5・・・絶縁体 6・・・円筒形電極 7・・・陰極構体 8・・・磁石系 9・・・イオン化ガス 10・・・磁力線 12・・・イオン放出チャネル 13・・・夜頭陽極 14・・・円形陽極 FIG、3 FIG、 4 一一一一一−に一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、陽極および陰極を具え磁界発生手段によって発生す
    べき磁界により案内すべきイオン化ガスを形成して核融
    合反応を発生して中性子を放出する抽出および加速装置
    によりターゲット電極に照射すべき高−エネルギーイオ
    ンビームを発生するようにしたイオン源を有する高中性
    子束中性子管において、前記磁界の発散を、前記磁界発
    生手段によってイオン放出領域の方向に増大し、放電の
    イオン化電極の確立の変更および発生するイオン化を前
    記イオン源の形状および/または寸法および/または適
    応位置によって補償するようにしたことを特徴とする高
    中性子束中性子管。 2、前記陽極は崔頭形状とし、その最大直径を低磁界値
    の側に位置させて磁力線の形状を考慮するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1に記載の高中性子束中性子管。 3、前記円形磁界の高さを低減高さとし、この陽極を強
    力磁界領域内で前記陰極に最も近付けて位置させるよう
    にしたことを特徴とする請求項1に記載の高中性子束中
    性子管。
JP1260307A 1988-10-07 1989-10-06 高中性子束中性子管 Pending JPH02148699A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8813185A FR2637724B1 (fr) 1988-10-07 1988-10-07 Dispositif de perfectionnement de la source d'ions de type penning dans un tube neutronique
FR8813185 1988-10-07

Publications (1)

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JPH02148699A true JPH02148699A (ja) 1990-06-07

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ID=9370792

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1260307A Pending JPH02148699A (ja) 1988-10-07 1989-10-06 高中性子束中性子管

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US (1) US5104610A (ja)
EP (1) EP0362945A1 (ja)
JP (1) JPH02148699A (ja)
FR (1) FR2637724B1 (ja)

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MX362273B (es) 2013-12-31 2019-01-10 Halliburton Energy Services Inc Generador de neutrones de fuente de iones de emision de campo.
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Also Published As

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EP0362945A1 (fr) 1990-04-11
US5104610A (en) 1992-04-14
FR2637724B1 (fr) 1990-12-28
FR2637724A1 (fr) 1990-04-13

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