RU141586U1 - Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности - Google Patents
Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности Download PDFInfo
- Publication number
- RU141586U1 RU141586U1 RU2014108094/07U RU2014108094U RU141586U1 RU 141586 U1 RU141586 U1 RU 141586U1 RU 2014108094/07 U RU2014108094/07 U RU 2014108094/07U RU 2014108094 U RU2014108094 U RU 2014108094U RU 141586 U1 RU141586 U1 RU 141586U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge chamber
- plasma focus
- plasma
- hollow
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности, содержащий емкостной накопитель, соединенный с высоковольтным коммутатором, который с помощью кабельной линии соединен с токовым коллектором, с установленной в нем газоразрядной камерой плазменного фокуса, отличающийся тем, что газоразрядная камера плазменного фокуса имеет полый анод, отделенный от катода изолятором, полый анод имеет сквозное цилиндрическое отверстие - полость, полость расположена по оси газоразрядной камеры плазменного фокуса, в полый анод газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно на всю длину вставлен полый цилиндр, в торце полого цилиндра со стороны рабочего объема газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно расположено окно-мишень из материала с высокой плотностью.
Description
Полезная модель относится к импульсным источникам рентгеновского излучения (РИ), в частности, к генераторам разовых импульсов РИ, и может быть использована для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости, калибровки детекторов ионизирующих излучений, исследований в области радиобиологии.
Известен плазменный источник проникающего излучения, представляющий собой модуль, содержащий емкостной накопитель, соединенный с высоковольтным коммутатором, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию на токовый коллектор с установленной в нем газоразрядной камерой, в которой формируется разряд типа “плазменный фокус” [а.с. СССР №347006, МПК H05H 1/06, опубликован 09.02.95]. Газоразрядная камера состоит из двух электродов: анода и катода, и заполнена газом - изотопами водорода. Электроды камеры могут быль выполнены в виде цилиндров или быть сферическими. При формировании Z-пинча в разрядной камере может быть получен импульс нейтронов и РИ.
Недостатком аналога является то, что большая часть рентгеновского излучения поглощается стенками (катодом) камеры, поэтому на внешней поверхности газоразрядной камеры плотность излучения мала.
Прототипом является импульсный источник проникающего излучения [А.С. Кингсеп “Энциклопедия низкотемпературной плазмы”, Серия Б, Том IX-2, Высокоэнергетичная плазмодинамика, Москва, 2007 г. Стр. 32], представляющий собой модуль, содержащий емкостной накопитель, соединенный с высоковольтным коммутатором, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию на токовый коллектор с установленной в нем газоразрядной камерой, в которой формируется разряд типа “плазменный фокус”. Камера плазменного фокуса (ПФ) имеет тонкое окно из материала с малым коэффициентом поглощения РИ для вывода наружу излучения, расположенное на катоде под углом 45 градусов к оси камеры. Удельный выход жесткого РИ снаружи окна определяется коэффициентом использования генерируемого РИ, который зависит от угла распространения излучения относительно оси газоразрядной камеры в соответствии с диаграммой направленности распространения РИ и расстоянием между окном и анодом камеры.
Недостатками прототипа являются:
1. Малый удельный выход жесткого рентгеновского излучения снаружи окна из-за удаленности окна от анода камеры плазменного фокуса.
2. Низкий коэффициент использования генерируемого жесткого РИ из-за расположения окна на катоде камеры под углом к оси камеры.
Техническим результатом является увеличение удельного выхода жесткого рентгеновского излучения за счет возможности иметь минимальное расстояние до анодной мишени - окна на котором тормозятся электроны и, как следствие, возникает жесткое рентгеновского излучение, а также увеличение коэффициента использования генерируемого жесткого РИ в результате взаимодействия пучка электронов с материалом анода, бьющего по оси камеры по направлению к аноду.
Технический результат достигается тем, что импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности, содержащий емкостной накопитель, соединенный с высоковольтным коммутатором, который с помощью кабельной линии соединен с токовым коллектором, с установленной в нем газоразрядной камерой плазменного фокуса, газоразрядная камера плазменного фокуса имеет полый анод отделенный от катода изолятором, полый анод имеет сквозное цилиндрическое отверстие - полость, полость расположена по оси газоразрядной камеры плазменного фокуса, в полый анод газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно на всю длину вставлен полый цилиндр, в торце полого цилиндра со стороны рабочего объема газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно расположено окно-мишень из материала с высокой плотностью.
Предлагаемая конструкция импульсного источника рентгеновского излучения, представляющего собой модуль, показана на чертеже.
Принятые обозначения:
1 - емкостной накопитель;
2 - высоковольтный коммутатор;
3 - кабельная линия;
4 - газоразрядная камера плазменного фокуса;
5 - полый анод;
6 - полый цилиндр;
7 - окно-мишень;
8 - ось камеры;
9 - полость,
10 - изолятор,
11 - катод.
Устройство содержит: емкостной накопитель 1, соединенный с высоковольтным коммутатором 2, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию 3 на токовый коллектор (на чертеже не указан) с установленной в нем газоразрядной камерой 4 плазменного фокуса, камера имеет катод 11, изолятор 10, полый анод 5, в который вставлен сменный полый цилиндр 6 с окном-мишенью 7 из материала с высокой плотностью, например из вольфрама или тантала. Полый цилиндр 6 с окном-мишенью 7 используется для вывода РИ по оси камеры 8 в полость 9 цилиндра 6.
Работает устройство следующим образом.
Емкостной накопитель 1, заряжается от высоковольтного источника питания, после чего срабатывает высоковольтный коммутатор 2 и вся запасенная энергия из емкостного накопителя 1 поступает на газоразрядную камеру 4 плазменного фокуса. В камере происходит пробой между полым анодом 5 и катодом 11 вдоль поверхности изолятора 10 и образуется первичная плазма, которая затем отрывается от изолятора 10 и начинает двигаться вдоль стенок газоразрядной камеры 4 плазменного фокуса по направлению к оси камеры 8 вследствие электродинамических сил. Электродинамические силы, ускоряющие токоплазменную оболочку (ТПО), вызваны протекающим по плазме разрядным током, имеющим диапазон значений от единиц до тысяч кА. Большая часть разрядного тока протекает по переднему фронту ТПО (на толщине скин-слоя), а создаваемое разрядным током магнитное поле приводит к эффекту, так называемого, магнитного поршня, толкающего ТПО вдоль электродов камеры. По мере движения ТПО вдоль электродов камеры температура плазмы возрастает до сотен эВ. После того, как ТПО доходит до края внутреннего электрода (полого анода 5), она заворачивает и продолжает движение по направлению к оси камеры 8.
Вблизи оси камеры 8 оболочка имеет форму воронки, обращенной к полому аноду 5 узкой частью, где образуется плотное высокотемпературное образование) с температурой плазмы, доходящей до тысяч эВ, и плотностью на несколько порядков превышающую начальную плотность рабочего газа в газоразрядной камере 4. Данное состоянии плазмы и называется нецилиндрическим Z-пинчем (плазменным фокусом), который является источником проникающих излучений. Время существования стабильного пинчевого образования составляет несколько десятков наносекунд. После достижения равновесного радиуса в пинче (электродинамическая сила в связи с действием магнитного поршня компенсируется кулоновской силой) развиваются различные неустойчивости (неустойчивости m=0 типа, m=1 типа, Рэлей-Тейлоровская неустойчивость, неустойчивость на нижний гибридной частоте и другие), которые приводят к разрушению пинча. Момент разрушения пинча сопровождается появлением больших наведенных электрических полей (порядка сотен кВ/см), которые приводят к возникновению электронного пучка вдоль оси 8 газоразрядной камеры 4 плазменного фокуса, направленного в сторону полого анода 5. Распад пинча характеризуется резким скачком на осциллограмме производной разрядного тока, так называемая «особенность».
Известно, что мягкое рентгеновское излучение возникает из плазмы нецилиндрического Z-пинча в течение его стабильного существования на оси камеры 8, а жесткое РИ в результате взаимодействия электронного пучка, образованного на фазе распада пинча, с материалом анода газоразрядной камеры ПФ 4. Использование направленности пучка электронов (повышение коэффициента использования направленности РИ), бьющего по анодному окну-мишени 7 вдоль оси камеры 8, расположения окна-мишени 7 и минимального расстояния до окна-мишени 7, на котором тормозятся электроны, выгодным образом позволяет увеличить удельный выход жесткого рентгеновского излучения. Наличие же полого цилиндра 6, который является составной частью полого анода 5 газоразрядной камеры 4 плазменного фокуса, позволяет максимально приблизиться к внешней поверхности окна-мишени 7, где удельная плотность жесткого РИ максимальна.
Claims (1)
- Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности, содержащий емкостной накопитель, соединенный с высоковольтным коммутатором, который с помощью кабельной линии соединен с токовым коллектором, с установленной в нем газоразрядной камерой плазменного фокуса, отличающийся тем, что газоразрядная камера плазменного фокуса имеет полый анод, отделенный от катода изолятором, полый анод имеет сквозное цилиндрическое отверстие - полость, полость расположена по оси газоразрядной камеры плазменного фокуса, в полый анод газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно на всю длину вставлен полый цилиндр, в торце полого цилиндра со стороны рабочего объема газоразрядной камеры плазменного фокуса вакуумноплотно расположено окно-мишень из материала с высокой плотностью.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108094/07U RU141586U1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108094/07U RU141586U1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU141586U1 true RU141586U1 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=51218547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014108094/07U RU141586U1 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU141586U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578192C2 (ru) * | 2014-10-06 | 2016-03-27 | Геннадий Леонидович Багич | Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель) |
RU2720535C1 (ru) * | 2019-12-04 | 2020-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Субмикроволновая Диагностическая Аппаратура" (ООО "СДА") | Способ и устройство для скоростного исследования протяженных объектов, находящихся в движении, с помощью частотных импульсных источников рентгеновского излучения и электронных приемников излучения |
-
2014
- 2014-03-04 RU RU2014108094/07U patent/RU141586U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578192C2 (ru) * | 2014-10-06 | 2016-03-27 | Геннадий Леонидович Багич | Способ излучения энергии и устройство для его осуществления (плазменный излучатель) |
RU2720535C1 (ru) * | 2019-12-04 | 2020-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Субмикроволновая Диагностическая Аппаратура" (ООО "СДА") | Способ и устройство для скоростного исследования протяженных объектов, находящихся в движении, с помощью частотных импульсных источников рентгеновского излучения и электронных приемников излучения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bloess et al. | The triggered pseudo-spark chamber as a fast switch and as a high-intensity beam source | |
RU119935U1 (ru) | Управляемый разрядник | |
RU2014114464A (ru) | Конфигурация плавающего промежуточного электрода для устройств скважинного генератора ядерных излучений | |
RU141586U1 (ru) | Импульсный источник рентгеновского излучения наносекундной длительности | |
Szasz et al. | Magnetoelectric confinement and stabilization of Z pinch in a soft–X-ray Ar+ 8 laser | |
RU187270U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
RU149963U1 (ru) | Ионный триод для генерации нейтронов | |
RU141449U1 (ru) | Плазменный источник проникающего излучения | |
Pal | Particle-in-cell simulation study of PCE-gun for different hollow cathode aperture sizes | |
RU98633U1 (ru) | Генератор импульсного рентгеновского излучения | |
Lerner et al. | Fusion reaction scaling in a mega-amp dense plasma focus | |
Vorob’ev et al. | An electron source with a multiarc plasma emitter for obtaining submillisecond pulsed megawatt beams | |
Yushkov et al. | High-charge-state ion beam generation in a high-current pulsed vacuum arc source | |
Lamba et al. | Characterization of Pseudospark Discharge-Based Multigap Plasma Cathode Electron Source for the Generation of Short Pulsed Energetic Electron Beam | |
Vyas et al. | Studies on influence of seed electrons and physical dimensions of hollow cathode on Pseudospark discharge | |
Abdullin et al. | Microsecond electron beam source with electron energy up to 400 keV and plasma anode | |
Evgeny et al. | Bremsstrahlung radiation of fast Electrons in long air gaps | |
Jiang et al. | Experimental study of electron gun with hollow-anode vacuum-arc-plasma cathode | |
Kovalchuk et al. | Plasma-filled diode with a rod anode for repetitive pulsed X-ray sources | |
RU2529879C1 (ru) | Устройство для стабилизации катодного плазменного потока | |
Borisko et al. | Axial evolution of the energy spectra of the electron beams ejected from a Penning discharge | |
Zayarnyi et al. | A tandem two-stage electroionization laser facility | |
Borisko et al. | The formation of the low-sized high density plasma structures in the self-maintained plasma-beam discharge | |
RU159831U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка | |
RU154387U1 (ru) | Плазменный источник проникающего излучения |