PL60169B1 - - Google Patents

Description

POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA PA URZAD TENTOWY PRL OPIS PATENTOWY Patent dodatkowy do patentu _ Zgloszono: Pierws^eAstwo; 02.X.1968 (P 129 327) Opublikowano: 3O.VI.1970 60169 KI. 21 g, 21/01 MKP O H g, 8/04 [unio Tworpa wynalazku: 4r in£f Czeslaw Bobrowski WUseiciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Instytut Techniki Ja¬ drowej), Kraków (Polska) Lukowe zródlo jonów do lamp neutronowych Przedmiotem wynalazku jest lukowe zródlo jo¬ nów do lamp neutronowych, generujacych jony impulsowo, sluzacych do profilowania odwiertów geofizycznych metoda spektrometrycznej rejestra¬ cji 'kwantów gaimma, które powstaja na skutek miesprezystego rozpraszania neutronów predkich.Profilowanie geologiczne poprzez rejestracje kwantów gamma polega na wzlbudzeniu jader pierwiastków, zawartych w zlozu, za pomoca szyb¬ kich neutronów, które zderzajac sie niesprezyscie z jadrami pierwiastków, powoduja przemieszcze¬ nie nukleonów w jadrze. Wysylane podczas tych przemieszczen kwanty energii, charakterystyczne dla kazdego pierwiastka, sa rejestrowane i pod¬ legaja analizie spektralnej. Poniewaz zmiany za¬ chodzace w wzlbudzonym jadrze maja bardzo krótkotrwaly charakter, do badan tych koniecz¬ nym jest stosowanie lamp neutronowych, generu¬ jacych neutrony impulsowo a równoczesnie z du¬ za czestoscia, przy czym czas trwania impulsu nie powinien przekraczac 10 mikrosekund.Z. posród znanych lamp neutronowych jedynie lampy, zaopatrzone w lukowe zródlo jonów, za¬ pewniaja dostatecznie krótki czas trwania poje¬ dynczego impulsu. Lampy te maja plaskie tarcze trytowe, a lukowe zródlo jonów, w postaci dwóch krótkich cylindrów wspólsrodkowych, jest umie¬ szczone w szklanej tulei na -wprost tarczy.Wade tych lamp impulsowych stanowi maly wydatek neutronów podczas jednego impulsu, któ- 10 15 20 25 ry jest spowodowany ograniczona powierzchnia tarczy trytowej. Ponadto konstrukcja lampy uniie, mozliwie czeste repetycje impulsów, ze wagiLedu na duze ilosci ciepla, wydzielajacego sie glównie podczas wyladowan w lukowym zródle jonów. Cie^ plo to jest odprowadzane tylko przez metalowe przepusty, zasilajace zródlo, których zdolnosc odU prowadzania ciepla jest niewspólmiernie mala w stosunkuj do ilosci wydzielanego ciepla. Ze wzgle^ du na mala srednice plaskiej trytowej tarczy laim- Py, wynoszacej kilkanascie milimetrów, srednica cylindrów znanego lukowego zródla, a przez to ilosc zaabsorbowanego przez nie deuteru, jest bardzo ograniczona. W wyniku tego zywotnosc zródla Jest niewielka. W opisanych lampach neu¬ tronowych wystepuje dodatkowo niekorzystne zjawisko zanieczyszczania srodkowej czesci tryto¬ wej tarczy metalem atosorbenta zródla jonów, któ¬ ry ulega rozpylaniu podczas lukowych wylado¬ wan. Pyl ten jest nanoszony na srodkowa czesc tarczy 'przez strumien jonów, zogniskowany w tej czesci tarczy.Niedogodnosci te usuwa lukowe zródlo jonów do lamp neutronowych wedlug wynalazku, skla¬ dajace sie z dwóch pierscieni, nasyconych deute- rem, stanowiacych elektrody zródla i osadzonych naprzeciw siebie w kolnierzach masywnego me¬ talowego korpusu, za pomoca którego mocuje sie zródlo wewnatrz cylindrycznej tarczy trytowej.Pierscien katody jest odizolowany od korpusu tu- 6016960169 leja izolujaca, na której jest umieszczona elektro¬ da zaplonowa, oddzielona od pierscienia katody cylindrem, pokrytym od strony czolowej, sasiadu¬ jacej z pierscieniem anody, warstwa pólprzewo- dzaca.Lukowe zródlo jonów wedlug wynalazku jest przeznaczone do lamp neutronowych z cylindrycz¬ na tarcza, nasycona trytem od strony wewnetrz¬ nej.Lukowe zródlo jtonów do lamp neutronowych wedlug wynalazku jest przedstawione w przykla¬ dowym (rozwiazaniu na rysunku- w przekroju pod- ljJbfee zfócj&o $ da |sie z masywnego metalowego korpusu 1, zao¬ patrzonego w zasilajacy przepust 2 oraz w dwa ko$nilrzer 1 i4$N^#nierzach 3 i 4 sa osadzone na wprost s!fetSe^*wa pierscienie: pierscien 5 anody i pierscien 6 katody, wykonane przyklado¬ wo z cyrkonu i nasycone deuterem do koncentra¬ cji, wynoszacej 1,5 — 2 atomów deuteru na jeden atom cyrkonu.Pomiedzy pierscieniami 5 i 6 znajduje sie wy¬ ladowcza szczelina 7. Do kolnierza 3, stanowiace¬ go jednolita calosc z korpusem 1, jest zamocowa¬ ny getter 8. Kolnierz 4 jest oddzielony od1 korpu¬ su 1 izolacyjna tuleja 9, do której przylega za¬ plonowa elektroda 10, odizolowana od pierscienia 6 katody cylindrem 11, Powierzchnia czolowa cy¬ lindra 11, sasiadujaca z pierscieniem 5 anody jest pokryta pólprzewodzaca warstwa 12. Kazdy z kol¬ nierzy 3 i 4 jest wyposazony w metalowe cylin¬ dryczne oslony 13 i 14, których krawedzie sa podwiniete do wewnatrz. Potencjal oslon 13 i 14 odpowiada potencjalowi anody i katody zródla a ksztalt ich zapewnia równomierny rozklad pola elektrycznego w zródle. Ponadto oslona 14, ota¬ czajaca kolnierz 4 jest zaopatrzona w przepust 15 do zasilania pierscienia 6 katody. Zaplonowa ele¬ ktroda 10 jest zasilana za pomoca oddzielnego przepustu 16.Zródlo jonów pracuje impulsowo podczas wyla¬ dowan iskrowych pomiedzy pierscieniem 5 anody i pierscieniem 6 katody, które sa zasilane poprzez przepusty 2 i 15 do napiecia kilku kilowoitów. W celu zapoczatkowania wyladowan iskrowych, na¬ piecie pomiedzy pierscieniami 5 i 6 obniza sie, przez przylozenie do zaplonowej elektrody 10 na¬ piecia, o wartosci niniejszej. Pólprzewodzaca war¬ stwa 12 na cylindrze 11 zmniejsza opór elektrycz¬ ny pomiedzy zaplonowa elektrodia 10 i pierscie¬ niem 6 katody, w wyniku czego nastepuje wyla¬ dowanie wstepne. Wyladowanie to inicjuje wyla¬ dowanie lukowe w szczelinie 7, pomiedzy pier¬ scieniami 5 i 6. Powstaly luk ma wysoka tempe¬ rature, wynoszaca okolo 4 — 6 tysiecy °K, która zapewnia natychmiastowa jonizacje deuteru, wy¬ zwalajacego sie w tej temperaturze z pierscieni 5 i 6. Deuter, zjonizowany w luku elektrycznym, s o tak wysokiej temperaturze, zawiera prawie 100% jonów atomowych, deuteru, odznaczajacych sie duzym przekrojem czynnym na reakcje jsadrowa deuteru z trytem, w wyniku czego uzyskuje sie duzy wydatek neutronów. 10 Podczas pracy zródla jonów, impulsy pradu jo¬ nowego siegajia kilkudziesieciu amperów a czas trwania tych impulsów nie przekracza kilku mi¬ krosekund. Wytworzone jony deuteru wydostaja sie ze zródla przez szczeline 7 ,i przyspieszone w 15 polu elektrycznym uderzaja w cylindryczna tar¬ cze trytpwa, gdzie w wyniku reakcji syntezy po¬ miedzy jonami deuteru i trytem, generowane sa neutrony. Poniewaz nie wszystkie wytworzone jo¬ ny deuteru wchodza w reakcje z trytem, nadmiar 20 jonów jest pochlaniany przez getter 8, co zapew¬ nia zachowanie niezmienionej prózni w lampie, która wynosi 10-6 Tr. Energia cielna, wydziela¬ jaca sie podczas wyladowan iskrowych, jest od¬ prowadzana poprzez metalowy korpus 1 na zew- 25 natrz lampy.Lukowe zródlo jonów wedlug wynalazku odzna¬ cza sie malymi wymianami gabarytowymi i pro¬ sta konstrukcja, zapewniajaca uzyskanie duzych ¦pradów jonowych w krótkotrwalych impulsach. 30 Zastosowanie w konstrukcji zródla jonów masyw¬ nego metalowego korpusu powoduje dobre odpro¬ wadzenie wydzielajacego sie ciepla. Pozwala tó na zastosowanie duzej czestosci repetycji impul¬ sów, siegajacej powyzej stu herców. 35 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe i 1. Lukowe zródlo jonów do lamp neutronowych, zawierajace getter, tuleje izolacyjne i przepusty 40 zasilajace, znamienne tym, ze ma dwa pierscienie (5) i (6) nasycone deuterem, stanowiace elektrody zródla, które sa zamocowane na wprost siebie w kolnierzach (3) i (4) masywnego metalowego kor¬ pusu (1), zaopatrzonego w przepust (?) do zasila- 45 mia pierscienia (5) anody, przy czym pierscien (6) katody jest odizolowany od korpusu (1) tuleja (9), do której przylega zaplonowa elektroda (10), od¬ dzielona od pierscienia (6) katody, cylindrem (11), pokrytym na powierzchni czolowej, sasiadujacej 50 z pierscieniem (5) anody, pólprzewodzaca war¬ stwa <12).

2. Lukowe zródlo jonów wedlug zastrz. 1, zna¬ mienne tym, ze do kolnierzy (3) i (4) sa przy¬ twierdzone metalowe, cylindryczne oslony (13) i 55 (14) o krawedziach podwinietych do wewnatrz.KI. 21 g, 21/0] 60169 MKP G 21 g, 3/04 PL PL