Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 23.12.1974 75 283 KI. 21g, 21/01 MKP G21g3/04 Twórcy wynalazku: Czeslaw Bobrowski, Ryszard Gutowski, Czeslaw Jedrzejek, Adam Korytowski, Jerzy Massalski, Jacek Milosz Uprawniony z patentu tymczasowego: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica, Kraków (Polska) Lampa neutronowa Przedmiotem wynalazku jest lampa neutronowa, przeznaczona do pracy w generatorach neutronów, zwlaszcza do celów geofizyki. Poza tym lampa moze miec zastosowanie w badaniach strukturalnych fizyki ciala stalego i w fizyce jadrowej.- Znana lampa neutronowa zawiera tarcze trytowa i zródlo jonów, zamkniete w szklano-metalowej, prózno- szczelnej obudowie. Os symetrii zródla pokrywa sie z osia symetrii lampy i jest prostopadla do tarczy trytowej.Zródlo jonów sklada sie z trzech wspólosiowo ustawionych cylindrów o jednakowej srednicy: katodowego, regulacyjnego i anodowego, usytuowanego w poblizu tarczy trytowej. W cylindrze katodowym, usytuowanym najdalej od tarczy trytowej, a w najblizszej odleglosci od cokolu lampy jest umieszczona katoda. Do lampy pracujacej jako generator neutronów, podaje sie na cylinder regulacyjny i anodowy napiecie od 100 do 200 woltów, zas tarcza trytowa ma potencjal okolo minus lOOkilowoltów. Na zewnatrz lampy umieszczony jest pierscieniowy magnes, w ten sposób, aby linie indukcji magnetycznej wewnatrz zródla byly równolegle do osi symetrii lampy.Wada znanych lamp neutronowych jest to, ze nie maja mozliwosci czasowej modulacji strumienia neutronów, oraz wykazuja niepelne wykorzystanie objetosci zródla jonów, co obniza wydajnosc pradu jonowego z zródla.Ponadto uzyskanie jednoczesnego dobrego ogniskowania wiazek jonów i elektronów jest utrudnione, ze wzgledu na bardzo nieregularny ksztalt pola elektrostatycznego w zródle.Celem wynalazku jest takie zródlo neutronów predkich, które pozwoli na uzyskanie czasowej modulacji strumienia neutronów o dowolnych przebiegach, oraz na zwiekszenie pradu jonowego.Cel ten osiagnieto przez skonstruowanie lampy neutronowej, w której cylinder anodowy, majacy dno od strony cokolu, jest umieszczony najdalej od tarczy trytowej, a cylinder katodowy znajduje sie w jej poblizu.Zaleta lampy neutronewej, wedlug wynalazku jest duza wydajnosc zródla jonów, wynikajaca ze zwiekszenia stosunku objetosci czynnej do objetosci calkowitej zródla. Lampa ta odznacza sie latwoscia uzyskania dobrego ogniskowania, zarówno wiazki jonów jak i elektronów, dzieki bardziej regularnemu rozkla¬ dowi pola elektrostatycznego w zródle. Rozklad ten wynika z odpowiedniego ukladu napiec na cylindrach oraz z zamkniecia zródla jonów dnem cylindra anodowego. Dzieki temu ukladowi napiec na cylindrach uzyskuje sie monotoniczny spadek potencjalu wzdluz osi lampy, na przestrzeni od dna cylindra anodowego do tarczy2 75 283 trytowej. Ponadto lampa wedlug wynalazku, odznacza sie latwa regulacja natezenia pradu jonowego ije&o czasowej modulacji, dzieki mozliwosci podania odpowiedniego napiecia o dowolnych |T2ebiegach czasowych q& cylinder regulacyjny.Lampa neutronowa wedlug wynalazku jest uwidoczniona w przykladowym rozwiazaniu na rysunku, który przedstawia lampe w przekroju podluznym. Lampa zawiera próznioszczelna, cylindryczna szklana obudowe 1, zamknieta z jednego konca-metalowa pokrywa 2, do której od strony wewnetrznej jest przytwierdzona tarcza tiytowa 3, zas drugi koniec obudowy 1 jest zamkniety cokolem 4. Tarcza trytowa 3 jest umieszczona w osi lampy wewnatrz oslony 5, pelniacej role soczewki elektrostatycznej. Wewnatrz obudowy 1, w osi lampy jest umieszczone zródlo jonów, które sklada sie z trzech usytuowanych wspólosiowo cylindrów o jednakowej srednicy: cylindra katodowego 6, regulacyjnego 7 i anodowego 8. Wewnatrz cylindra katodowego 6, umieszczo¬ nego najblizej tarczy trytowej 3, jest zabudowana katoda 9. Cylinder anodowy 8, umieszczony najdalej od tarczy tiytowej 3, ma od strony cokolu 4 dno 10. Pomiedzy cylindrem anodowym 8 a cokolem 4 jest umieszczony zasobnik deuteru 11, wyposazony w spirale grzejna. Na zewnetrznej sttonie obudowy 1, znajduje sie pierscien magnetyczny 12, obejmujacy obudowe 1 w miejscu, gdzie umieszczony jest cylinder regulacyjny 7.Zródlo jonów generuje prad jonowy po podaniu na jego cylindry 6,7, 8 odpowiednich napiec. Napiecia te dobiera sie w ten sposób, ze na cylinder katodowy 6 przyklada sie napiecie najnizsze, w granicach od zera do kilkudziesieciu woltów. Do cylindra anodowego 8 doprowadza sie napiecie okolo 250 woltów, a do cylindra regulacyjnego 7 — napiecie posrednie z napiec, doprowadzonych do cylindra katodowego 6 i anodowego 8, Przy takim doborze naiec, zródlo jonów moze pracowac bez pola magnetycznego, w wyniku czego w lampie uzyskuje sie monotoniczny spadek potencjalu wzdluz osi lampy na przestrzeni od dna 10 cylindra anodowego 8 do tarczy trytowej 3. Zródlo jonów moze tez pracowac z cewka lub ze stalym magnesem pierscieniowym, wytwarzajacym pole magnetyczne wewnatrz zródla jonów. Cisnienie deuteru jest utrzymywane przy pomocy zasobnika deuteru 11, wypelnionego sproszkowanym tytanem, nasyconym deuterem. Wskutek zmian temperatury zasobnika 11 zmienia sie cisnienie deuteru w lampie.Lampa neutronowa wedlug wynalazku dziala w ten sposób, ze elektrony emitowane przez katode 9, pod wplywem pola elektrostatycznego i magnetycznego poruszaja sie po torach spiralnych w kierunku cylindra anodowegp 8. Na swej drodze elektrony ulegaja zderzeniom z czastkami deuteru, które jonizuja. Jony deuteru niezaleznie od tego, w którym miejscu wewnatrz zródla powstaly, sa przyspieszane wzdluz osi lampy, w kierunku cylindra katodowego 6 a nastepnie w kierunku tarczy trytowej 3. Jony uformowane w wiazke za pomoca ukladu elektrooptycznego, skladajacego sie z cylindra katodowego 6 i oslony tarczy 5, bombarduja tarcze trytowa 3. W tarczy 3 zachodzi reakcja jadrowa deuteru z trytem, w wyniku której emitowane sa neutrony o sredniej energii. Doprowadzajac do cylindra regulacyjnego 7 napiecie o dowolnym przebiegu czasowym, uzyskuje sie taki sam przebieg czasowy pradu jonowego. PL PL