PL60583B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20. X. 1970 60583 KI. 21 g, 21/01 MKP G 21 g, 3/04 "•UOTEKfl Wspóltwórcy wynalazku: Jerzy Massalski, Edward Chrusciel, Antoni Starzec, Kazimierz Pieczora Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Instytut Techniki Jadrowej), Kraków (Polska) Lampa neutronowa ze zródlem jonów typu Penninga z zarzona katoda i Przedmiotem wynalazku jest lampa neutronowa ze zródlem jonów typu Penninga z zarzona kato¬ da, znajdujaca zastosowanie w odwiertowych son¬ dach neutronowych oraz przenosnych generato¬ rach neutronów. Lampa spelnia dwie funkcje; ja- 5 ko zródlo neutronów oraz jako prostownik wyso¬ konapieciowy.Znane dotychczas lampy neutronowe ze zródlem jonów typu Penninga z zarzona katoda zawieraja cylindryczna, anode oraz katode, wykonana z dru- io tu wolframowego, zwinietego w spirale. W lam¬ pach tych jest stosowana cylindryczna oslona tar¬ czy trytowej, zakonczona dnem z otworem o sred¬ nicy okolo 8 mm oraz staly magnes lub elektro¬ magnes umieszczony na zewnetrznej stronie cy- 15 lindra lampy. Opisywane lampy wykazuja duze zu¬ zycie mocy elektrycznej na zarzenie katody, co powoduje dodatkowe rozgrzanie sie sondy, ogra¬ niczajace glebokosc jej opuszczenia do badanego odwiertu. Ponadto cylindryczna anoda nie zapew- 20 nia stabilnosci pradu jonowego, a uksztaltowana w spirale katoda, ze wzgledu na mala powierz¬ chnie, odznacza sie niewielka wydajnoscia emisji elektronowej. Równiez cylindryczna oslona tarczy trytowej nie zabezpiecza w pelni przed miejsco- 25 wym nagrzaniem tarczy. Wada znanych lamp, pracujacych jako prostowniki wysokonapieciowe jest to, ze ich dosc duza srednica, wynoszaca od 30 do 50 mm, powoduje niekorzystne zwieksze¬ nie pojemnosci elektrody wysokonapieciowej lam- 30 2 py wzgledem obudowy, w wyniku czego nie uzy¬ skuje sie pelnego podwojenia wysokiego napiecia.Celem wynalazku jest zwiekszenie wydajnosci emisji elektronowej katody i zmniejszenie zuzycia dostarczanej do niej mocy elektrycznej oraz usta¬ bilizowania wytworzonego pradu jonowego.Cel ten realizuje lampa neutronowa ze zródlem jonów typu Penninga z zarzona katoda wedlug wynalazku, która zawiera katode, w postaci wol¬ framowej spirali Archimedesa oraz anode, zlo¬ zona z cylindra i kaptura z otworem, a ponadto uchwyt z tarcza trytowa, zaopatrzony w deogni- sikujaca oslone, w ksztalcie scietego stozka, przy czyim osadzony na zewnetrznej stronie cylindra staly magnes sklada sie z trzech pierscieni, prze¬ dzielonych stalowymi piers^eniami.Lampa neutronowa ze zródelm jonów typu Pen¬ ninga z zarzona katoda wedlug wynalazku jest przedstawiona^ w przykladowym rozwiazaniu na rysunku w przekroju podluznym. Lampa sklada sie z cylindra 1 ze szkla kowarowego, do którego jest wtopiony kowarowy pierscien 2. Do pierscie¬ nia 2 jest przymocowany za pomoca zgrzewarki punktowej próznioszczelnie metalowy uchwyt 3, w którym jest osadzona trytowa tarcza 4. Do uchwytu 3 jest przytwierd-zona oslona 5 tarczy w postaci stozka scietego o srednicy okolo 15 mm i dlugosci okolo 20 mm. Zadaniem oslony 5 jest deogniskowanie wiazki deuteronów, padajacych na tarcze trytowa, przy czym srednica oslony elektro- 60583* 60583 dy 5 oraz jej odleglosc od tarczy 4 sa tak dobra¬ ne, by wiazka jonów padala na cala tarcze 4 nie powodujac jej miejscowego rozgrzania.W srodkowej czesci cylindra 1 znajduje sie zró¬ dlo jonów, skladajace sie katody 6 w postaci wol¬ framowej spirali Archimedesa, polaczonej z oslo¬ na 7 w ksztalcie wypuklego krazka. Katoda 6 jest umieszczona wewnatrz cylindrycznej anody 8, w poblizu jednego jej konca, natomiast do dru¬ giego konca anody 8 od strony oslony 5 tarczy 4 jest przytwierdzony za pomoca szklanych izola- torków ^^Bfgtwr^JAt, wyposazony w otwór 11, przjTrzym ppmieij^JCanoda 8 a kapturem 10 jest utworzona szczelina 12. Kaptur 10 ma te sama srednice co anoda 8, a dlugosc jego stanowi 1/5 ozesc JjJ^JiSp&ci an*49r*&] Ponadtovw tfTl$jffz& 1 od strony katody jest umieszczony zasobnik 13 deuteru. Cylinder 1 jest zakonczony cokolem z pompowa rurka 14 i prze¬ pustami 15, doprowadzajacymi napiecie do zródla jonów z zasobnika 13 deuteru. Na zewnetrznej strome cylindra 1 wzdluz anody 8 jest osadzony staly magnes 16, skladajacy sie z trzech pierscie¬ ni przedzielonych dwoma stalowymi pierscienia¬ mi 17.Dzialanie lampy neutronowej wedlug* wynalaz¬ ku przedstawia sie nastepujaco. Po wytworzeniu w lampie cisnienia deuteru, wynoszacego 10-3 Tr, przyklada sie poprzez przepusty 15 do katody 6, w celu jej nagrzania, napiecie w wysokosci 5 V.Przy natezeniu zarzenia, równym 1 A prad emi¬ sji elektronowej wynosi 15 mA. Do anody 8 przyklada sie napiecie, wynoszace 200 V, nato¬ miast do kaptura 10 50 V, w wyniku czego na¬ stepuje zmiana warunków ogniskowania jonów deuteru na trytowej tarczy -4.Równoczesnie do pierscienia 2 podlacza sie na¬ piecie —120 kV, przy czym wraz z pierscieniem 2, elektrode wysokonapieciowa stanowi uchwyt 3 i oslona 5 tarczy 4. Z rozgrzanej katody 6 sa emi¬ towane elektrody, które na swej drodze do ano¬ dy 8 zderzaja sie z atomami* deuteru, przy czym czesc tych zderzen prowadzi do jonizacji deuteru.Katoda 6, zwinieta w spirale Archimedesa, umo¬ zliwia uzyskanie wiazki elektronów, rozlozonej równomiernie w calym przekroju anody 8. Elek¬ trony emitowane z katody 6 poruszaja sie po to¬ rach spiralnych w polu magnetycznym, którego natezenie zwieksza zastosowanie stalego magnesu 16, przedzielonego stalowymi pierscieniami 17.Przy natezeniu pola magnetycznego, wynoszacym 200 erstedów, uzyskany prad jonowy, plynacy do tarczy 4, wynosi 120 ^A. Lampa neutronowa we¬ dlug wynalazku moze pracowac w sposób ciagly, jak równiez impulsowy.Lampa neutronowa ze zródlem jonów typu Pen- ninga z zarzona katoda wedlug wynalazku odzna- 5 cza sie prostota konstrukcji oraz malymi rozmia¬ rami, mianowicie dlugosc jej wynosi 140 mm, a srednica 20 mm. Dzieki temu zmniejsza sie kil¬ kakrotnie pojemnosc pasozytnicza elektrody wy¬ sokonapieciowej wzgledem obudowy sondy. Za- 1S leta lampy jest i to, ze jest ona nierozbieralna, co wplywa równiez na zmniejszenie strat, wynikaja¬ cych ze zbyt duzej pojemnosci elektrody wysoko¬ napieciowej w stosunku do obudowy lampy.Fakt ten ma istotne znaczenie ze wzgledu na 15 podwojenie napiecia poprzez kondensator wyso¬ kiego napiecia w lampie, która spelnia jednocze¬ snie funkcje prostownika wysokiego napiecia.Lampa wykazuje w porównaniu ze znanymi roz¬ wiazaniami mniejsze zapotrzebowanie mocy elek- 20 trycznej, dostarczanej do katody i zasobnika deu¬ teru, przy czym male straty tej mocy nie powo¬ duja dodatkowego nagrzewania sie calej sondy.Ponadto wyposazenie lampy w anode z kaptu¬ rem, zasilanym innym napieciem niz anoda, wply¬ wa na stabilnosc pradu jonowego, padajacego na tarcze. 25 s# 35 40 45 PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Lampa neutronowa ze zródlem jonów typu Pen- ninga z zarzona katoda, zawierajaca osadzona w uchwycie tarcze trytowa z oslona, zasobnik deuteru, staly magnes oraz przepusty dopro¬ wadzajace napiecie, znamienna tym, ze zródlo jonów sklada sie z katody (6) w postaci wol¬ framowej spirali Archimedesa, polaczonej z oslona (7) w ksztalcie wypuklego krazka, która jest umieszczona wewnatrz cylindrycznej anody (8).

2. Lampa, neutronowa wedlug zastrz. 1 znamien¬ na tym, ze do anody (8) jest przytwierdzony za pomoca szklanych izolatorków (9), wyposazony w otwór (11) kaptur (10), który ma te sama srednice, co anoda (8), zas dlugosc jego stano¬ wi 1/5 czesc dlugosci anody (8), przy czym mie¬ dzy anoda (8) a kapturem (10) jest utworzona szczelina (12).

3. Lampa neutronowa wedlug zastrz. 1 i 2 zna- so mienna tym, ze przytwierdzona do uchwytu (3) oslona (5) trytowej tarczy (4) ma ksztalt scietego stozka o srednicy okolo 15 mm i dlu¬ gosci okolo 20 mm.KI. 21 g, 21/01 60583 MKP G 21 g, 3/04 PL PL