Pierwszenstwo: Opublikowano: 04.XII.1967 (P 123 875) 30.VI.1969 57237 KI. 21 g, 21/01 MKP G 21 g UKD H JIILIOTEKAf^ [wit iwi». ^.^ m—ijj Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr Jerzy Massalski, dr inz. Czeslaw Bo¬ browski Wlasciciel patentu; Akademia Górniczo-Hutnicza (Instytut Techniki Jadrowej), Kraków (Polska) Lampa neutronowa i Przedmiotem wynalazku jest lampa neutrono¬ wa, znajdujaca zastosowanie jako odwiertowy ge¬ nerator neutronów oraz do celów analizy akty¬ wacyjnej, a ponadto do badan strukturalnych fi¬ zyki ciala stalego, w fizyce jadrowej w biologii i medycynie.Znane dotychczas lampy neutronowe to lampy wyposazone w zródlo jonów typu Penninga lub zródlo jonów wysokiej czestotliwosci. W lampach tych powstaje prad jonowy, w którym wystepuje okolo 85% jonów czasteczkowych i tylko okolo 15% jonów monoatomowych. W wyniku tego lam¬ py odznaczaja sie niskim wydatkiem neutronów, gdyz jony czasteczkowe wykazuja prawie dziesie¬ ciokrotnie nizszy wydatek neutronów, w porów¬ naniu z jonami atomowymi.Znane sa równiez zródla, oparte na kolowym ruchu elektronów i selekcji jonów w polu mag¬ netycznym, zawierajace komore jonizacyjna, po¬ laczona z nabiegunnikami i elektromagnesem a ponadto sa wyposazone w uklad elektrostatycz¬ nych soczewek. Zródla te sa przeznaczone wylacz¬ nie do urzadzen, pracujacych przy wysokim napie¬ ciu, wynoszacym powyzej kilkuiset kilovoltów, ta¬ kich jak akceleratory liniowe, cyklotrony i inne, natomiast nie nadaja sie do zastosowania w lam^* pach neutronowych.Niedogodnosci dotychczasowych rozwiazan konstrukcyjnych lamp do wytwarzania neutro¬ nów usuwa lampa neutronowa wedlug wynalaz¬ lo 15 25 30 ku, zawierajaca komore jo»izacyjna, polaczona po¬ przez niemagnetyczny pierscien z niemagnetycz¬ na obudowa sektorowych nabiegunników, lacza- cych sie z elektromagnesem, a ponadto zawieraja¬ ca tarcze trytowa z oslona, przy czym komora jo¬ nizacyjna sklada sie z grubosciennego cylindra ferromagnetycznego z katoda, otoczonego wspól- srodkowo tej samej dlugosci cylindrem niemagne¬ tycznym. Powierzchnie czolowe miedzy obu cy¬ lindrami stanowia magnetyczne pierscienie, z któ¬ rych jeden jest wyposazony w szereg wspólsrod- kowych otworów, umieszczonych na przeciw otwo¬ rów obudowy nabiegunników oraz sektorowych szczelin, wystepujacych pomiedzy nabiegunnika¬ mi. Calosc jest umieszczona wspólsrodkowo w próznioszczelnym szklanym cylindrze.Lampa neutronowa wedlug wynalazku jest uwi¬ doczniona w przykladowym rozwiazaniu na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój po¬ dluzny lampy, a fig. 2 — przekrój poprzeczny lam¬ py wzdluz linii A-A.Lampe nautronowa wedlug wynalazku stanowi próznioszczelny szklany cylinder 1, zakonczony z jednej strony metalowym denkiem 2, a z drugiej strony cokolem, skladajacym sie z niemagnetycz¬ nej plytki 3, wyposazonej w metalowe przepusty 4. Wewnatrz cylindra 1, na (Jenku 2 jest osadzo¬ na trytowa tarcza 5, a ponadto do denka 2 jest przytwierdzona cylindryczna oslona 6 tarczy 5, przy czym oslona 6 ma otwór 7, sluzacy do prze- 5723757237 puszczania jonów deuteru, bombardujacych tar¬ cze 5. W osi cylindra 1, za oslona 6 znajduje sie jonizacyjna komora 8, skladajaca sie z gruboscien- nego ferromagnetycznego cylindra 9, bedacego magnesem stalym i otoczonego wspólsrodkowo, tej samej dlugosci niemagnetycznym cylindrem 10.Powierzchnie czolowe miedzy cylindrem 9 i cy¬ lindrem 10 stanowia ferromagnetyczne pierscie¬ nie 11 i 12, o wewnetrznych powierzchniach scie¬ tych stozkowo, z których pierscien 12 jest wypo¬ sazony w szereg otworów 13, rozmieszczonych wspólsrodkowo blizej cylindra 10. Wewnatrz ko¬ mory 8, w poblizu cylindra 9 znajduje sie katoda ?^14, która jest wyposazona w oslone 15 i niklowa i^fSi&jt-Wj71K!Hppenty 9, 10 i 12 komory 8 razem 2f sisrókar f& sa polaczone metalicznie i odizolowa ne od kato^yl 14 oraz jej oslony 15. Katoda 14 . _ i .oslona. 15 ¦ zlajduja sie na potencjale zerowym a sia^toJJISiiwst podlaczona na dodatnie napiecie, ~wfnosZ%C& *bTttla 200 V.Do ferromagnetycznego pierscienia 12, poprzez izolacyjny pierscien 17 przylega obudowa nabie¬ gunników 18, skladajaca sie z niemagnetycznego pierscienia 19 oraz dwóch wspólsrodkowych cy¬ lindrów 20 i 21, stanowiacych jednolita calosc, przy czym zewnetrzny cylinder 20 jest wyzszy od wewnetrznego cylindra 21. W pierscieniu 19, w którym sa osadzone nabiegunniki 18, sa nawier¬ cone otwory 22, usytuowane na wprost otworów 13 pierscienia 12.Nabiegunniki 18 maja ksztalt sektorów i sa sy¬ metrycznie rozmieszczone w obudowie w ten spo¬ sób, ze tworza sektorowe szczeliny 23, które znaj¬ duja sie naprzeciwko otworów 22 i 13. Nabiegun¬ niki 18 maja sciete naprzemian przeciwlegle na¬ roza, w celu unikniecia magnetycznego zwarcia pomiedzy nimi. Nabiegunniki 18 sa zasilane po¬ przez elektromagnes, umieszczony na zewnatrz cy¬ lindra 1, w cylindrycznym jarzmie 24 zamknie¬ tym górnym jarzmem 25. Wewnatrz jarzma 24 znajduje sie cewka 26 i rdzen 27, który jest od niej dluzszy, a ponadto wewnatrz jarzma 24 jest umieszczony zasobnik 28 deuteru, który wraz z czescia rdzenia 27 i jarzma 24 miesci sie w cy¬ lindrze 1.Grupa nabiegunników tego samego znaku, jest polaczona za posrednictwem magnetycznego piers¬ cienia 29 z kolnierzem jarzma 24, zas druga gru¬ pa nabiegunników 18 przeciwnego znaku jest po¬ laczona z rdzeniem 27 elektromagnesu. Lampa moze byc wyposazona magnesem stalym np. fer¬ rytowym w miejscu elektromagnesu.Lampa wedlug wynalazku pracuje po przy¬ lozeniu na trytowa tarcze 5 i jej oslone 6 na¬ piecia ujemnego, wynoszacego okolo 150 kV. Cis¬ nienie deuteru w lampie jest regulowane przy pomocy tytanowego lub cyrkonowego zasobni¬ ka 28 deuteru, który jest podgrzewany odpowied¬ nia spirala grzejna, nie uwidoczniona na rysun¬ ku. Ujemne pole elektryczne wnika w przestrzen cylindra 9, bedacego stalym magnesem i do cy¬ lindra 21. Elektrony emitowane przez katode 14 i przyspieszane przez siatke 16, wlatuja w komo¬ re 8 prostopadle do linii sil pola magnetycznego, w którym ulegaja dzialaniu sil elektrodynamicz¬ nych, powodujacych ich kolowy ruch wewnatrz komory 8.Na skutek zderzenia sfe w komorze S elektro¬ nów z atomami deuteru, powstaja jony deuteru, 5 które sa wyciagane przez otwory 13 w wyniku dzialania ujemnego pola, wywolanego ujemnym potencjalem pierscienia 19. Deuterooy przelatuja przez otwory 22 i dostaja sie w szczeliny 23 mie¬ dzy nabiegunnikami 18;LNa skutek obecnosci w i° szczelinach 23 pola magnetycznego*, o odpowied¬ nio dobranej indukcji, nastepuje oddzielenie jo¬ nów czasteczkowych od ^onów atomowych. Nate¬ zenie pola magnetycznego, panujacego w szczeli¬ nach 23 miedzy nabiegunnikami 18, jest regulo- 15 wane przy pomocy pratfu plynacego* przez cewke 26 elektromagnesu oraz ujemnym napiecie^ przy¬ lozonym do nabiegunniliów 18.W wyniku tego tylkai Jony atomowe deuteru wlatuja wv przestrzen cylindra 21 natomiast po- 20 zostale jony uderzaja w ^pierscien 19 lub wylatuja ze szczelin 23 miedzy njabiegunnikami 18.Lampa neutronowa wejdlug wynalazku odznacza sie duzym wydatkiem neutronów, wynoszacym 1011 — 1012 neutron6w/sek. Dzieki temu lampa znajdu- 25 je szerokie zastosowanie, uwzgledniajace najnow¬ sze dziedziny techniki. Ponadto lampa ma niewiel¬ kie wymiary geometryczne i nie wymaga zadnych dodatkowych Urzadzen pomocniczych. 30 PL