JPS6264999A - 電圧発生方法および装置 - Google Patents

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】 本発明は、低原子団元素との中性子反応を利用して電圧
および／または短波長電磁放射線を発生させることに関
するものである。

ブロクソン（Ｂｒｏｘｏｎ）およびジエス（Ｊ　ｅｓｓ
ｅ）は、米国特許第２．４４０．１６７号において、低
速中性子束および高速中性子束ならびにγ線を別個に測
定するための差動電離箱を開示している。この装置は３
個の同心的中空円筒形電極Ｃ１，Ｃ２およびＣ３を用い
ており、これらの電極間に内側副電離室Ｃ１−Ｃ２およ
び外側副電離室Ｃ２−Ｃ５が画定され、各副電離室の容
積は約８００　ｃｍ’である。電極Ｃ２は帯電粒子コレ
クター（第１陽極）として作用し、電極Ｃ３の内側表面
および電極Ｃ２の外側表面にはそれぞれＢまたはＬｌが
被覆され、これと低速中性子が衝撃する際に、α粒子を
放出するよう形成されている。正の静電圧Ｖ（Ｃ１−Ｃ
３）＝　３６０−１１９５ボルトが電極Ｃ１およびＣ３
間に印加され、電極Ｃ２は装置のケーシングに電気的に
接続され、電極Ｃ１およびＣ２間の正の静電圧Ｖ　（Ｃ
１−Ｃ２＞は約３６０ボルトになっている。各副電離室
内には１−１ｅまたはＡｒのような不活性ガスが約１気
圧の圧力ｐで充填されている。副電離室内のガス中を移
動する高速中性子またはγ粒子はＨｅ”Ｃ２、ｅ−およ
び負イオンのようなイ」補的帯電粒子を発生することが
できる。副電離室Ｃ１−０２（Ｃ２−０３）内において
は、このようにして発生した電子および負イオンは付与
された電位差のために１４４０１　（Ｃ２＞に向けて移
動し、正イオンは反対方向に移動する。２個の副電離室
内での高速中性子またはγ線反応によって電４１１ｃ２
において捕集された正味電荷は零である。しかし、副電
離室Ｃ２−Ｃ５の被覆した壁土に入射した低速中性子は
電極Ｃ２において過剰の負電荷を生じ、低速中性子束を
高速放射線粒子束とは別個に測定することができる。が
くして正味電流が電極Ｃ２からＣ３に流れる。この装置
は３個の電極を用い、これらの電極間に外部から加えら
れた電位により帯電粒子の流れを促進する。これによる
唯一の核反応は明らかにｎ＋１ｉ−＋Ｈｅ”（他の帯電
粒子）であり、エクサイマー反応は利用されていない。

高エネルギー中性子検出器がウィーガンド（Ｗ　ｉ　ｅ
ｇａｎｄ　）およびセグレ（Ｓ　ｅｇｒｅ）によって米
国特許第２，４９３，９３５号に開示されている。複数
の薄く平らで平行なアルミニウム円板が互いに電気的に
絶縁され、かつ互いに離間されて密閉中空室内に順次設
けられ、各円板は薄い３ｉ層で被覆され（表面密度的１
　　ｍｇｍ／ｃＩ２＞　、密閉中空室内にはＡｒガスが
１気圧以上の圧力で３％のＣＯ２ガスとともに充填され
ている。円板１．３．５．７．・・・が電気的に互いに
接続され、円板２，４．６，８．・・・が電気的に互い
に接続されているが、これらの２組の円板は互いに電気
的に絶縁されている。一方の組の円板には他方の組の円
板に対して相対的に４００〜８００ポル１〜の電圧Ｖが
外部から印加されている。上述の中空室には中性子が入
る「窓」が設けられていて円板の平面に対してほぼ垂直
な方向に中性子が入るよう構成されている。円板を被覆
しているＢｉ原子に４０Ｍｅｖより大きなエネルギーＥ
の高速中性子が衝突することによって３ｉ原子を核分裂
させ、高い運動エルネギ−の核分裂片によってへｒガス
粒子が多重イオン化される。

正に帯電したＡｒイオンは高電位の円板に向けて移動し
、負に帯電した電子は他方の低電位の円１反に向けて移
動し、これによって交互の円板間に電流が流れ、この電
流は測定が可能で、装置に入射する高速中性子束に関連
される。３ｉ被膜の代りに、ＡＵまたはＴｈその他の種
々の核分裂のしきい値を打する適当な元素の被膜を施ず
ことかできる。ウイーガンドおよびセグレのこの発明は
ｉ’６分裂し得る材料の被膜を用いており、円板自体の
祠わ１としては高速中性子に対して低い捕獲または反応
断面積を有するものを選択しており、電位はターゲット
円板に外部から印加される。

ウイーガンドか米国特許第２．５９５．６２２号に開示
されている核分裂指示器には、３個の薄く平らな電）巾
板が互いに平行に配置され、中央の電極板が接地接続さ
れ、２個の外側の電極板は等しい大ぎざの、反対符号の
外部印加電位を有する。これらの３個の電極板は貴ガス
を１気圧以上の圧力で充填した閉止中空容器内に設置さ
れている。電極材料としては、低エネルギー粒子をモニ
ターする場合には、低原子最の金属を用い、高エネルギ
ー粒子をモニターする場合には、中位のまたは比較的高
い原子量の金属を用いる。

核分裂片粒子ビームは一方の容器壁に設けられている細
い窓を経て容器内に入り、各月の隣接電極板間のガスを
イオン化し、負に帯電した粒子は電位の比較的高い側の
電極に向って移動して２個の隣接する電極間に電流を生
ぜしめる。

これにより２個の外側電極板を接続する外部回路に電流
を流す。この装置の目的は、核分裂片によって生じたイ
オン化だけを測定し、容器内の帯電粒子からのイオン化
の影響を除去またはキャンセルしようとするものである
。電極板には被覆が施されておらず、おるいは、Ｌｉ６
のような適当な核分裂材料で処理されており、また、エ
クサイマー反応は利用されない。電極間電位は外部から
印加されている。

ヤブロンスキー（Ｊ　ａｂｌｏｎｓｋｉ　）およびラフ
アート（Ｌ　ａｆｆｅｒｔ　）の米国特許第３，０９３
，５６７　＠には、熱電池と類似作用によって電力を発
生する核分裂反応装置が記載されている。この装δでは
、生母の核分裂し１ｑる材料によって陰極を形成し、金
属その他の導電性表面（より低温に維持されている）に
よって陽極を形成し、陰極と陽極との間の空間にＡｒガ
スを約２０トルの圧力ｐで充填している。陰極材料から
の核分裂片によってＡｒガスをイオン化しく望ましいイ
第ン密度：１０〜１０１４イオン／ｃ１）、このイオン
化によって（加熱された）陰極に隣接する空間電荷を中
性化して電子を放出し、下記のリチャードソンーダッシ
ュマン（Ｒ１ｃｈａｒｄｓｏｎ　−［）ｕｓｈｍａｎ）
式による熱電子放出を行なわせている。

Ｊ　（ａｍｐ／ｃ１２＞　＝ＡＴｏ”　ｅｘｐ　（−ｅ
φｃ／ｋＢＴｃ〕ここで Ａ：熱電子定数 φＣ：陰極の仕事関数 Ｔｏ：陰極温度 である。

陰極温度ＴＣを十分高＜　Ｌ／　（２０００′に以上）
、陰極の仕事関数φｃを十分低く　（１，６ｅＶ以下）
することによって、熱電子流密度を２５ａｍρ／ｃｒｉ
程度とすることができる。熱陰極と冷陽極との間に発生
される電圧Ｖ。はＶ。＝φ０−φ８で表わされ、ここに
φ８は熱として陽極から放散される電子エネルギーであ
り、プラズマ抵抗によるエネルギー損失は明らかに無視
されている。この装置は２ボルト程度のギャップ電圧差
で電流を発生する。この発明は十分な核分裂しくワる祠
お１を使用して自己支持核分裂反応を発生させ、陽極の
電荷放出面に隣接して発注する１目れのある空間電荷を
実質的に中和されるに十分な電荷密度のプラズマを発生
させる必要がある。

クリープ（Ｋｒｉｅｖｅ　）は、米国１１許第３、２１
９．８４９号において、高電圧、低電流出力発電機を開
示しており、この発電渫は陰極に核分裂材料被膜を用い
ており、核分裂粒子および二次放出電子の軸線方向流出
を最小にするよう構成されている。この装置は同軸的に
離間して配置された一対の中空金属円筒体を備え、２個
の円筒体間に高真空または低圧不活性ガスを保持してい
る。薄い内側円筒体（陰極）にＵ２３５またはＰ２３９
のような核分裂材料を含む被膜を設けている。陰極被膜
における核分裂は、陰極に入射する低エネルギーの中性
子の流れとの相互作用によって生じる。外側の円筒体く
陽極）は全ての核分裂片および入射するγ線粒子を捕獲
するに十分な厚さで、しかも、β崩壊またはコンプトン
散乱作用によって生じて陽極に入射する高エネルギー電
子を相対的に透過させるに十分な薄さを有している。陽
極壁の厚さは、ｐｔまたはＮｉあるいはＷのような重金
属でｏ、　ｏｏｉインチにすることが推奨されている。

β崩壊またはコンプトン散乱作用によって陽極材＃１中
に放出された高エネルギー電子は、陽極から出て陰極材
料または他の隣接する構成部分中に入ると考えられてい
る。正に帯電された核分裂片は陰極材料または他の隣接
構成部分中に入り、これがため、陰極と陽極との間に電
位差を生じると考えられている。陰極および陽極円筒体
の回りに配ｖ２されたコイルは軸線方向磁界を生じ、こ
の磁界は陰極から放出された帯電粒子を偏向させて円筒
体に戻す傾向がおる。陰極と陽極との間に含まれる不活
性ガス粒子がもし存在すれば、この不活性ガス粒子は、
陰極から陽極に向けて移動するエネルギー損失な核分裂
片との面突によってイオン化され、正に帯電された不活
性ガスイオンもまた陽極に向けて移動し、かくして陰極
から陽極に向かう方向における電流を増大させる。平均
核分裂片はその運動エネルギーの殆んどまたは全てを不
活性ガス粒子との白文によるイオン化のために消失し、
これがため、陽極に向は移動する正帯電粒子の数が増加
すると考えられている。クリープのこの位日は帯電粒子
制御のため外部磁界を用いており、高陰極−陽極電流の
発生に適当でなく、これは空間帯電効果によって制限さ
れる可能性がある。

本発明の目的の一つは、低原子重元素との中性子反応を
用いて光電流および関連する電圧を発生させる方法およ
び装置を提供しようとするものである。

本発明の仙の目的は、低原子母元素との中性子反応を用
いてエクυイマーおよび関連する低波長放射線を発生さ
せる方法および装置を提供しようとするものである。

本発明の他の目的およびそれによる利点は添付図面につ
いての以下の詳細な説明を参照して明らかになろう。

上述した目的を達成するため、本発明の１つの実施例に
よる装置は、中空の密閉容器を備え、この容器には２個
の対向する平坦な壁が設けられ、少なくとも一方の壁は
０．１ｎ＋ｍ以下の厚みを有しかつＬＨ＆および低電子
仕事関数をもつ金属を成分として含み、スクリーン陽極
が２個の対向平坦壁間で容器内部に首かれ、インピーダ
ンスまたはその他の電気的負荷がスクリーン陽極とＬＨ
６および低電子仕事関数金属を成分として含む対面平坦
壁の少なくとも一方との間を接続し、ＨｅまたはＮｅの
ような員ガスが容器内部に１〜３０気圧の圧力で充填さ
れ、１ＭｅＶ以上のエネルギーＥを有する中性子源がｃ
　Ｈ６および低電子仕事関数金属を成分として含む対向
平坦壁の少なくとも一方に隣接して容器外に設けられて
いる。

本発明の第２実施例による装置は、半径が実質的に１０
Ｍの閉止中空球体を備え、この球体は１個以上の扇形部
分が除去されていて、この除去された球体の中心に小球
形部分を有し、球体の壁材料は導電性でかつ１．６ｅ　
Ｖ以下の関連電子仕事関数を有し、この壁の厚さは少な
くとも１００気圧の内圧に耐えるに十分な厚さを有し、
１個以上の薄い金属陽極板が球体内部に球体壁に隣接し
て球体壁に平行にかつ離間して買かれ、この陽極板はｉ
、ａｅ　ｖよりはるかに大きい電子仕事関数を有する材
料からなり、インピーダンスまたはその他の電気的負荷
が各陽極板を球体壁に接続し、ＨｅまたはＮｅのごとき
貴ガスが実質的に１００気圧の圧力で球体内部に充填さ
れ、レーザー溶融ターゲットが実質的に球体の幾何学的
中心に置かれ、このレーザー溶融ターゲットを照射する
ための所定周波数のレーザー放射線源が球体外側に置か
れている。

図面は、本発明の２つの実施例を示しており、これらの
実施例を図面を参照して詳細に説明する。

本発明の第１実施例においては、中性子エネルギー（Ｅ
＞１ＭｅＶ）を電流に変化し、これに付随して電圧を発
生すると同時に紫外線を発生する。第１図に示すように
、１０〜１４ＭｅＶの中性子群（ｎ＞が閉止した中空容
器１１の対向側壁の一方または両方に入射する場合につ
き考察する。中性子が入射する容器側壁１３ａおよび１
３ｂの一方または両方は薄くて実質的に平坦な金属製の
陰極であり、それぞれ厚ざｈをイｊし、実質的に平らな
スクリーン陽極１５は、図示のように、２個の陰極と平
行にかつそれらから約等距離で離間して置かれている。

各陰極はＬｉ６のような低原子母元素を成分としてＳん
でいる。エネルギッシュな中性子は陰極中のＬ　Ｈ６粒
子に衝突してイオン化へ１ノウムおよびトリチウムを ｎ＋ｉｒ６→Ｈｅ　　＋Ｔ　　＋３ｅ−のような反応に
よって発生する。

各陰極の厚さＡｈを適切に選択して、上述したように発
生したＨｅ”＋およびＴ＋の平均自由通路がＡｈより大
でおるようにする。有効原子電荷Ｚの金属中のα粒子の
平均自由通路は（Ｈｅ）　　＝１０−’／Ｚ２（ｃｍ）
と評価され、したがって、各陰極の厚さは、Ｉｈ＜　０
．１１１１ｍとなるようにすることが多分要求される。

エネルギッシュなＨｅ　　およびＴ　イオンの相当部分
く〉５０％）が容器１１内に入り、この容器内でこれら
のイオンは高圧（ｐ＝１〜３０気圧）のＨｅ、Ｎｅまた
は八ｒのようなガス１７と遭遇する。容器内に入った）
−１ｅ　　およびＴ＋イオンは容器内のガスにエネルギ
ーを与え、付加的帯電粒子および励起状態を「クーロン
・ドラッグ（Ｃｏｕｌｏｍｂ　ｄｒａｇ）　Ｊを経て発
生し、プラズマを形成する。このプラズマは濃い紫外光
子（ｈν＝１０〜２０ｅＶ）を放射し、その多くが隣接
する金属陰極に当り、次式で決定されるエネルギーを右
する光−電子を放出する： ｅＶ＝ｈシーφカ。、ｋ ここで、 ｈν：代表的光子エネルギー１０〜２０８Ｖ、φｗｏｒ
ｋ　’陰極Ｕ　ＩＥ＋仕事関数１．６〜５ｅＶである。

放出した光−電子に対応する電圧Ｖは、電流ＩのＩＲ（
第１図に示すように陰極からｐ　ｌ　ａｓｍａ スクリーン陽極に向って遠去かる）とプラズマ抵抗Ｒと
の積によってざらに減少し、そｌａｓｍａ の結果骨られる電圧は Ｖ＝ｖ−ＪＲｐｌａｓｍａｓｐｅｃｉｆｉｃどなる。

プラズマ・スペシフィック抵抗値は極めて低くなる（Ｒ
’＜　０．３　ｏｈｍ−ｃＩ２）と予想サレ、コノ理由
は容器内のガス体積内にプラズマが存在するからである
。積ＪＲは、容器空間がプｐｌａｓ＋ｎａ ラズマによって中和される場合に、Ｊ（１０ａｍＭｃｉ
２に対して３ボルトより大きくなり、また、結果して１
ｑられる発生電圧はＶＲ＝５〜１５ボルトとなる。スク
リーン陽極と金属壁陰極との間にインピーダンスその他
の電気的負荷１９が６かれてそれらに接続されている場
合には、電圧が負荷を横切って陰極と陽極との間に生じ
る。この作用はガス充填光ダイオードの作用に類似して
おり、プラズマの存在が容器ガス中での陰極から陽極へ
の電流の流れに対する空間帯電制限を防止している。

初期運動エネルギーＥ≧１０ＭｅＶを有する中性子を停
止または実質的に減速するために、陰極および陽極材料
は金属材料で少なくとも２５〜５Ｑｃｍの等しい厚さを
有することが必要であろう。これがため、基本的な陰極
／陽極／ガス容器のユニットを第２図に示すように多数
隣接して設けてつなげることができ、上述したシーケン
スを数百回実質的に同時に繰返させることができる。こ
れにより中性子群のエネルギーの転換効率を向上させる
ことができ、結果として得られる電圧ＵＶは付加的なも
のであるから、連続構造の一端から他端までの間に得ら
れる正味電圧を１ｋＶ程度のものにすることができる。

容器ガス容積中の１−１８　”イオンの存在は次の反応
を促進することができる。

Ｈｅ　　＋２ｌ−１ｅ−＞Ｈｅ２　”　十Ｈｅ。

１−１　ｅ　　十ｅ　　−＞　Ｉ−１ｅ　　＋　Ｈｅ　
。

１−１ｅ　　＋２ｌ−１ｅ−＋　Ｈｅ２”　＋１−（ｅ
。

第３図は、本発明において興味深い励起された七ツマ−
およびダイマー（エクサイマー）１−１ｅ　およびｌ−
１ｅ２”のエネルギーレベルを模式的に示している。■
クサイマーＨｅ２ゞは、第３粒子（Ｈｅのような）の存
在において優先的にＨｅ＋Ｈｅに解離し、波長λｄ＞８
４０人（Ｅ＝１４．７ｅＶ）でのｕ　ｖ　ＩＪ！１６＝
Ｊ線を放出する。

これは２個の１−１ｅ粒子を結合している内部エネルギ
ーの約６０％を示している。第３図に示す崩壊によって
同様に発生される波長λ＝６４０人の放射線は閉じ込め
らた放射線であり、容器から放出されることは多分ない
と考えられる。容器内にヘリウムガスの代りにネオンま
たはアルゴンガスが用いられる場合には、ＵＶ１ｌｉ射
線は波長λｄ＝１１００人（［：＝１１．３８Ｖ）また
はλｄ＞１３００Ｘ　（Ｅ＝　９．５ｅＶ）でそれぞれ
ほぼ同じ転換効率で現われると考えられる。これがため
、約６０％の転換効率では淵いＵＶ敢則線（Ｅ＝９．５
−１／ｌ、７ｅ　Ｖ　）を発生させ、容器から放出させ
ることができる。この放射線を多量用いて、必要ならば
容器内で現場実験を行なうことができる。

本発明の第２の実施例もまた電気を１７るためのもので
、高速中性子反応によって電圧を付随的に発生させる。

第４図に示すように、閉止した中空球体２１に少なくと
もｐ＝１００気圧の内部圧力に耐えるに十分な厚さのシ
ェル２２を設け、球体の内部にＨｅまたはＮｅのような
肖ガスその他の不活性ガスを実質的にρ−１００気／ｈ
ｔの圧力で充填している。球体の内径ｄは少なくとも２
０Ｍにすることが必要であり、また、レーザー誘導溶融
が生じる球体の幾何学的中心に一連の溶融ターゲットＴ
（および、別個に、２個以上の溶融レーザービームｈｖ
Ｌ）を与えるために１個以上の専用の層形部分２３を設
けることが必要である。ターゲット溶融は複数の高エネ
ルギー中性子（ｎ＞を発生し、これらの中［１子は貴ガ
スを貫通して貴ガスと衝突し、次のような順序の反応を
生じる。

ｎ（高速）十ト１ｅ→Ｈｅ＋　（高速）十ｎ十ｅ−。

ｎ（高速）＋Ｈｅ→１−１ｅ＋＋（高速）＋ｎ＋２ｅ−
。

１−１ｅ″電高速）十トｌ　ｅ　→ｉｌｅ＋＋（高速）
＋１−１ｅ”　＋ｅ−。

＋−＋ｅ”　　＜高速）　＋Ｈｅ−＋１−１ｅ”　　（
高速）十Ｈｅ”　＋ｅ−。

Ｈｅ”（高速）　＋　ｌ−１ｅ　−＞　ｌ−１ｅ＋＋（
高速）十Ｈｅ＊。

Ｈｅ’　＋２Ｈｅ→ｌ−１ｅ２　＋Ｈｅ−＋３ｌ−（ｅ
＋ｈνｄ（λｄモ８４０人）。

１−１ｅ”　　＋２Ｈｅ−＞Ｈｅ２　”　　＋１−１ｅ
。

１−（ｅ２＋十ｅ−→Ｈｅ２　→２Ｈｅ＋ｈνｄ（λｄ
り８４０人〉 Ｈｅの代りにＮｅを用いることによって、波長λ、ｙ１
１００人の放射線がＮｅ＊崩壊によって発生される。

反応断面（７（ｎ、ｔ（ｅ）　を１０−２４ｃｍとＶｎ
ば、エネルギッシュな中性子が１−１８粒子に衝突する
までの平均自由通路はλ＝１／Ｎσ＝３７０ｃｍでおり
、したがって、中性子が球体の壁に到達する前に、実質
的に全ての中性子のエネルギーがガス中での（ｎ、Ｈｅ
）ｉ突に吸収される。

上述したように、Ｈｅ、Ｈｅ＋、Ｈｅ＋＋またはト１ｅ
２＋ガス粒子は波長λ＝８４０人の放射線によって励起
され得る電子状態でなく、したがって、ｌ−１ｅガスは
このような放射線を実質的に透過させる。ガス中で放射
線のレイリー散乱が目立つことなく生じるだけなので、
放射線の大部分（光子エネルギーで１４．５ｅＶまで）
は最終的に球体の壁に到達する。

第５図および第６図を参照して説明するに、これらの光
子は、球体壁に隣接して実質的に平行に離間して球体内
部に位置する薄い陽極板２５の第１層を実質的に全て貫
通する。次に、光子は厚い金属陰極層２２（球体壁〉に
当る（そして僅かに加熱する）。この金属陰極層はＣｓ
、Ｔｈ、Ｂａ酸化物、５ｒｆｆ化物または同様の適当な
原子材料で全体が処理されて、金属陰極材１”ｌの仕事
関数をＺ　１．６ｅＶに低減させている。好ましくは、
薄い陽極板２５を溝成する（イ料の仕事関数φ８は作動
温度において１．６ｅｖより遥かに大きくする。光子は
陰極材料中の原子または分子から散乱し、光子エネルギ
ーか次式の関係を満足する場合、 ｈν＞Ｅ、十φ８ （ここに、［、は陰極材料中の電子のフェルミ順位であ
る）陰（車材料中のこのような光子はそれぞれ１個以上
の光−電子を発生し、この光−電子は陰極材料から出て
陽極２５の一方または他方に移動し、このようにして陰
極陽極回路に電位差を発生する（第５図）。陽極材料の
電子仕事関数を１．６ｅＶより遥かに大きく選択するこ
とによって、陽１重材料に向かい合った陰極材料内で光
電子は優先的に発生されかつこの陰極材料から優先的に
出て、電子は球体壁から陽極板に主として流れる。

各陽極板２５は球体の内側に適切に置かれているので、
各陽極板と隣接する球体壁２２との間の空間２６にもま
た員ガスがｐ＝１００気圧の圧力で充填される。図中、
１８は絶縁性スペーサである。第５図または第６図にに
示づ陽極板と球体壁との間の空間ｄ１　（＝１０〜５０
μｍ）を十分小さく選定しているので、陰極によって放
出される光−電子の大部分は陽極と陰極とを分離してい
る空間中の肖ガス粒子によって適度の数の散乱しか行な
わず、最終的に陽極板２５の１つに到達して吸収される
。

ターゲット溶融によって発生される電力は次式によって
概略的に表わすことができる。

Ｐ＝（η。、Ｑ−１／η１ａｓｅｒ　）ＥＬ　し岨ここ
で η。１：電気的エネルギー転換効率（ここでは０．４と
仮定） Ｑ：溶融ターゲットエネルギー利）７（ここでは８０と
仮定） ηＩａｓ。ｒ：レーザーエネルー効率（ここでは０、０
５と仮定） ＥＬ　：ターグットに対し与えられるレーザーエネルギ
ー（ここではＩＭＪと仮定） νｐｒｆ　　’ターゲット溶融パルス繰返し周期、であ
る。

１ギガワツトの電力が要求される場合、上式からターゲ
ット溶融パルス繰返し速度は少なくともνｐｒｆ＝８３
Ｈ２で必ることが必要であり、これは現在の技術によっ
て達成可能である。

第５図を参照するに、球体壁に隣接している陽極板は、
断面積が２〜１００ＣＩ’のアルミニウムのような軽金
属の極めて薄い板で形成することができ、隣接する陽極
板は２個のこのような隣接板に対する静電圧隔離要求に
よって規定された僅かな距離で離間されている。陽極板
自身は両側面間に圧力差を維持する必要がないから極め
て薄＜　（＜　１００μｍ厚さ〉することができる。

第６図に示す例では、第５図に示す陰極−陽極構造の代
りに、球体壁２２に隣接しかつこれと離間して光起電性
配列２５′を設け、球体壁２２と光起電性配列２５′と
を一連のダイオード２９によって電気的に連続している
。光起電性配列２５′は好ましくは特性的エネルギーｈ
νｄの光子の吸収にス４する少なくとも２個の平均自由
通路の半径方向厚みを有する。光電流は光起電装置２５
′において発生し、ダイオード（任意的なもの）その他
の電気的負荷を経て流れるから、光電Ｎ装置２５′と球
体壁２２との間に相当の電圧を発生することができる。

第６図に示す光起電性配列を用いることによって、第５
図の陰極−陽極配列を用いる以上の利益を得ることがで
きる。すなわち、第１に、光起電装置は焼なましによっ
て高γ線束および高中性子束環境においてそれ自身を修
復することができ、さらに高い光束はそれに対応してさ
らに高い電流を発生することができ、直接の有害な効果
は生じない。第２に、ダイオード間に発生する電流は空
間帯電制限がなく、これに反し、第５図において陰極か
ら陽極に流れる電流は制限される。定常状態での作動に
対し、光起電性プロセスの電力転換効率ηはほぼ次式で
表わされる。

η＝Ｆｆ　ｌ５ｃＶｏｃ／Ｐｉｎ ここで、 Ｆ「（り０．８）　：光起電系フィル・ファクタ−（ｆ
ｉｌｌ　ｆａｃｔｏｒ　） Ｉｓｃ　’系の短絡回路電流 Ｖｏｏ：系の開放回路電圧（ｋ　Ｏ，８５２ｇ８．　）
Ｐｉｎ’系に灼する電力入力 Ｅｑａｐ　’適当な光起電性半導体のエネルギー・ギャ
ップ（り１．４５〜５ｅＶ） である。

使用される光子エネルギーに対して得られる最高転換効
率（２０〜５０％）を達成するため、できるだけ高いＥ
、ａｐ値（例えば、Ｅｏａｐ〜５．４または３．９ｅＶ
をそれぞれ有するダイアモンドまたはｚｎｓ＞の半導体
材料を、他の物理的要件と矛盾することなく用いること
ができる。

本発明の好適実施例の上述した説明は例示の目的にすぎ
ず、本発明を開示内容だけにＬｉ１限するものではなく
、本発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２個の側壁に中性子を照射できる例を示す本発
明の第１実施例による装置の概略説明図、 第２図は大電圧を発生させるため第１実施例による装置
を多数つなげて構成した実施例を示す概略説明図、 第３図は原子相互間の間隔（ｒ）と種々の状態でのｌ−
１ｅ　−Ｈｅ電位エネルギーレベルとの関係を示すグラ
フ、 第４図は本発明の第２実施例に用い１ｑる装置の概略断
面図、 第５図は第２実施例において電圧を発生させるために用
いられる陰極／陽極／電気的負荷からなる配列を示す部
分概略断面図、および第６図は第２実施例において電圧
を発生させるために用いられる光起電性配列を示す部分
概略断面図である。 １１・・・中空容器、１３ａ、　１３ｂ・・・側壁（陰
極）、１５・・・スクリーン陽極、１７・・・ガス、１
９・・・インピーダンスその他の電気的負荷、２１・・
・中空球体、２２・・・球体壁（シェル）、２３・・・
扇形部分、２５・・・陽極板、２５′・・・光起電性配
列、２６・・・空間、２９・・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｌｉ＾６および電気仕事関数φ＿ｃ＝１．６〜６ｅ
   Ｖの金属またはその他の導電体を含む少なくとも１個の
   実質的に平らな壁を有する中空の閉止した容器を設ける
   工程と、 前記実質的に平らな壁から実質的に平行に 離間して前記容器内に金属またはその他の導電性材料か
   らなるスクリーン陽極を設ける工程と、 前記の実質的に平らな壁とスクリーン陽極 とを接続するインピーダンスまたはその他の電気的負荷
   を設ける工程と、 Ｈｅ、ＮｅあるいはＡｒの不活性ガスを前 記容器内に１〜３０気圧の圧力に維持して設ける工程と
   、 少なくとも１０ｅＶのエネルギーを有する エネルギッシュな中性子の放射線を前記容器の実質的に
   平らな壁に指向させる工程と、 前記エネルギッシュな中性子を前記の実質 的に平らな壁内のＬｉ＾６粒子に衝突させてｎ＋Ｌｉ＾
   ６→Ｈｅ＾＋＾＋＋（Ｈ＾３）＾＋＋３ｅ＾−のような
   反応によつて高エネルギーのヘリウムイオンを発生させ
   る工程と、 前記ｎ＋Ｌｉ＾６反応によつて発生した高エネルギーヘ
   リウムイオンを不活性ガス粒子と反応させて Ｘ＾＋＋２Ｘ→Ｘ＿２＾＋＋Ｘ Ｘ＿２＾＋＋ｅ＾−→Ｘ＾＊＋Ｘ Ｘ＾＊＋２Ｘ→Ｘ＿２＾＊＋Ｘ Ｘ＿２＾＊→（解離）２Ｘ＋ｈν＿ｄ のような反応によつてイオンとエクサイマーと短波長放
   射線とを発生させる工程と、 波長λ＿ｄ＝Ｃ／ν＿ｄの放射線を実質的に透過させる
   １個以上の放射線窓を不活性ガスに隣接する前記閉止容
   器に設ける工程と、 波長λ＿ｄの解離放射線の第１の部分を前記放射線窓を
   経て閉止容器外に出す工程と、 波長λ＿ｄの解離放射線の第２の部分を隣接する前記の
   実質的に平らな壁に当てて１０〜２０ｅＶのエネルギー
   の光電子を放出する工程と、 前記の実質的に平らな壁によつて放出され た光電子をスクリーン陽極に向けて移動させて前記の実
   質的に平らな壁とスクリーン陽極との間に電位差を生ぜ
   しめる工程とからなることを特徴とする電磁放射線とと
   もに電圧を発生させる方法。 ２、半径が実質的に１０Ｍの閉止した中空の球体からな
   り、該球体の壁の材料は導電性で １．６ｅＶ以下の電子仕事関数を有しかつ少なくとも１
   ００気圧の内圧に耐えるに十分な厚さを有し、該球体は
   １個以上の扇形部分が除去されていて、除去された該球
   体中心に小球形部分を有している中空球体容器を設ける
   工程と、 １．６ｅＶよりはるかに大きい電子仕事関数を有する１
   個以上の薄い導電性陽極板を該球体内部に球体壁に隣接
   して実質的に平行にかつ離間して配置する工程と、 該陽極板と隣接球体壁とを接続するインピ ーダンスまたはその他の電気的負荷を設ける工程と、 ＨｅまたはＮｅの不活性ガスを該球体内部 に実質的に１００気圧の圧力で充填する工程と、溶融タ
   ーゲットを該球体の実質的に中心に 設ける工程と、 該溶融ターゲットをレーザービームで照射 して１０ＭｅＶのエネルギーを有する複数の高速または
   高エネルギー中性子を生成する工程と、 該高エネルギー中性子を移動せしめて不活 性ガスＸの原子および分子と衝突させて ｎ（高速）＋Ｘ→ｎ（高速）＋Ｘ＾＋（高速）＋ｅ＾−
   、ｎ（高速）＋Ｘ→ｎ（高速）＋Ｘ＾＋＾＋（高速）＋
   ２ｅ＾−、Ｘ＾＋＾＋（高速）＋Ｘ→Ｘ＾＋＾＋（高速
   ）＋Ｘ＾−＋ｅ＾−、Ｘ＾＋（高速）＋Ｘ→Ｘ＾＋（高
   速）＋Ｘ＾−＋ｅ＾−、Ｘ＾＋＾＋（高速）＋Ｘ→Ｘ＾
   ＋＾＋（高速）＋Ｘ＾＊、Ｘ＾＊＋２Ｘ→Ｘ＿２＾＊＋
   Ｘ→３Ｘ＋ｈνｄ＿、Ｘ＾＋＋２Ｘ→Ｘ＿２＾＋＋Ｘ、 Ｘ＿２＾＋＋ｅ＾−→Ｘ＿２＾＊→２Ｘ＋ｈν＿ｄのよ
   うな反応によつてイオン、エクサイマーおよび短波長放
   射線を発生させる工程と、 かくして発生した波長λ＿ｄ＝Ｃ／ν＿ｄの電磁放射線
   を１個以上の該陽極板を貫通せしめて該球体壁に当てて
   該球体壁から陽極板へ移動する複数の光電子を発生させ
   、かくして該球体壁と陽極板との間に電位差を生ぜしめ
   る工程とからなることを特徴とする電圧発生方法。 ３、Ｌｉ＾６および電子仕事関数φ＿ｃ＝１．６〜６ｅ
   Ｖの金属またはその他の導電体を含み陰極として作用す
   る少なくとも１個の実質的な平らな壁を有する中空の閉
   止した容器と、 前記実質的に平らな壁から実質的に平行に 離間して前記容器内に設けられた金属またはその他の導
   電性材料よりなるスクリーン陽極と、 前記陰極およびスクリーン陽極を接続する インピーダンスまたはその他の電気的負荷と、前記容器
   内に充填されて１〜３０気圧の圧 力に維持された不活性ガスと、 前記容器の実質的に平らな壁の１個に隣接 して前記容器の外側に設けられ少なくとも １０ＭｅＶのエネルギーを有するエネルギッシュな中性
   子の放射源とからなることを特徴とする電圧発生装置。 ４、前記中空の閉止した容器は、Ｌｉ＾６および電子仕
   事関数φ＿ｃ＝１．６〜６ｅＶの金属またはその他の導
   電体を含み第２の陰極として作用する第２の実質的に平
   らな壁を備え、この第２の平らな壁が前記第１の平らな
   壁および前記スクリーン陽極に実質的に平行に離間して
   前記スクリーン陽極が前記第１の平らな壁と第２の平ら
   な壁との間に設置され、 さらに、前記スクリーン陽極と第２陰極と を接続する第２インピーダンスまたはその他の電気的負
   荷を備えることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の装置。 ５、前記不活性ガスがＨｅ、ＮｅおよびＡｒよりなる群
   から選択されることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載の装置。 ６、半径が実質的に１０Ｍの閉止した中空の導電性球体
   からなり、該球体の壁の材料は実質的に１．５ｅＶの電
   子仕事関数を有し、該球体は１個以上の扇形部分が除去
   されていて、除去された該球体中心にレーザー溶融ター
   ゲットを置くための小球形部分を有している中空球体容
   器と、 該球体内部に球体壁に隣接して実質的に平 行にかつ離間して置かれた、１．６ｅＶよりはるかに大
   きい電子仕事関数を有する１個以上の薄い導電性陽極板
   と、 各陽極板と隣接球体壁とを接続するインピ ーダンスまたはその他の電気的負荷と、 該中空球体内部に充填されて実質的に１００気圧の圧力
   に維持された不活性ガスと、 該球体の実質的に中心に置かれた溶融ター ゲットと、 該レーザー溶融ターゲットに焦点されたレ ーザービームとからなることを特徴とする電圧発生装置
   。 ７、前記不活性ガスがＨｅおよびＮｅよりなる群から選
   択されることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   の装置。 ８、半径が実質的に１０Ｍの閉止した中空の導電性球体
   からなり、該球体は１個以上の扇形部分が除去されてい
   て、除去された該球体中心にレーザー溶融ターゲットを
   置くための小球形部分を有している中空球体容器と、 該球体内に球体壁に隣接して実質的に平行 にかつ離間して置かれた少なくとも１．４５ｅＶのバン
   ド・ギャップを有する半導体材料の板と、該半導体板と
   球体壁とを接続しかつ該半導体から球体壁へ電流を流す
   ように配向された１個以上のダイオードまたはその他の
   電気的負荷とを各々が有している１個以上の光起電装置
   と、 該中空球体内部に充填されて実質的に１００気圧の圧力
   に維持された不活性ガスと、 該球体の実質的に中心に置かれた溶融ター ゲットと、 該レーザー溶融ターゲットに焦点されたレ ーザービームとからなることを特徴とする電圧発生装置
   。 ９、前記不活性ガスがＨｅおよびＮｅよりなる群から選
   択されることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載
   の装置。