RU209633U1 - Vacuum neutron tube - Google Patents
Vacuum neutron tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU209633U1 RU209633U1 RU2021134210U RU2021134210U RU209633U1 RU 209633 U1 RU209633 U1 RU 209633U1 RU 2021134210 U RU2021134210 U RU 2021134210U RU 2021134210 U RU2021134210 U RU 2021134210U RU 209633 U1 RU209633 U1 RU 209633U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vacuum
- target
- electrode
- neutron
- target electrode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
- H05H3/06—Generating neutron beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области прикладной физики и может быть использована при разработке генераторов нейтронов на вакуумных нейтронных трубках для активационного анализа сплавов и соединений.Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов нейтронной трубки, упрощение ее изготовления, повышение надежности, ресурса работы.Технический результат достигается тем, что в вакуумной нейтронной трубке, содержащей внутри вакуумно-герметичного изоляционного корпуса мишенный электрод с мишенью, насыщенной тяжелым изотопом водорода, управляемый трехэлектродный источник ионов с анодным, катодным и поджигающим электродами, а также средства поддержания рабочего давления, вакуумно-герметичный корпус нейтронной трубки выполнен в виде цилиндра из изоляционного материала, вакуумно-герметично присоединенного с одной стороны к анодному, а с другой – к мишенному электродам, на внутренней стороне мишенного электрода расположен электропроводящий цилиндр с экранирующей сеткой высокой прозрачности, механически и электрически с ним связанной, а с наружной стороны мишенного электрода соосно расположен кольцеобразный постоянный магнит из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле. 1 ил.The utility model relates to the field of applied physics and can be used in the development of neutron generators based on vacuum neutron tubes for the activation analysis of alloys and compounds. that in a vacuum neutron tube containing inside a vacuum-tight insulating housing a target electrode with a target saturated with a heavy hydrogen isotope, a controlled three-electrode ion source with anode, cathode and ignition electrodes, as well as means for maintaining the working pressure, the vacuum-tight housing of the neutron tube is made in the form of a cylinder made of insulating material, vacuum-hermetically attached on one side to the anode, and on the other to the target electrode, on the inside of the target electrode there is an electrically conductive cylinder with a screening grid of high transparency, mechanically and electrically connected with it, and on the outer side of the target electrode, an annular permanent magnet is coaxially located from two half-rings of different poles, which forms a magnetic field transverse with respect to the axis of the tube. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области прикладной физики и может быть использована при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов, а также нейтронных и рентгеновских трубок.The utility model relates to the field of applied physics and can be used in the development of neutron and x-ray generators, as well as neutron and x-ray tubes.
Известна вакуумная нейтронная трубка, содержащая корпус, размещенные в нем управляемый трехэлектродный источник ионов, катод и анод которого насыщены изотопами водорода, и мишень. Мишень и источник ионов расположены в противоположных торцах корпуса трубки навстречу друг другу. Г. И. Кирьянов. Генераторы быстрых нейтронов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – С. 122.Known vacuum neutron tube containing a housing placed in it controlled three-electrode ion source, the cathode and anode which are saturated with hydrogen isotopes, and the target. The target and the ion source are located at opposite ends of the tube body towards each other. G. I. Kiryanov. Fast neutron generators. - M.: Energoatomizdat, 1990. - S. 122.
Недостатком трубки является малый ресурс работы.The disadvantage of the tube is a small resource of work.
Известна также вакуумная нейтронная трубка, содержащая размещенные в герметичном запаянном стеклянном или керамическом корпусе управляемый 3-электродный искровой источник, который состоит из кольцевого анода, катода и поджигающего электрода, и мишень. Мишень выполнена в виде диска из молибдена с напыленным слоем титана. Рабочие газы постоянно окклюдированы в элементах нейтронной трубки: в мишени – тритий или дейтерий, на аноде и катоде ионного источника – дейтерий. Сборник материалов Межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». – Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, 2004. – С. 72.A vacuum neutron tube is also known, containing a controlled 3-electrode spark source placed in a sealed sealed glass or ceramic case, which consists of an annular anode, a cathode and an igniting electrode, and a target. The target is made in the form of a molybdenum disk with a deposited titanium layer. The working gases are constantly occluded in the elements of the neutron tube: in the target - tritium or deuterium, on the anode and cathode of the ion source - deuterium. Collection of materials of the Intersectoral scientific and technical conference "Portable neutron generators and technologies based on them." – All-Russian Research Institute of Automation named after V.I. N.L. Dukhova, 2004. - S. 72.
Недостатком этой трубки является быстрый выход из строя ионного источника трубки и малый срок службы трубки из-за отсутствия системы подавления токов вторичной электронной эмиссии, возникающей в результате бомбардировки мишени трубки ионами дейтерия.The disadvantage of this tube is the rapid failure of the ion source of the tube and the short service life of the tube due to the lack of a system for suppressing secondary electron emission currents resulting from the bombardment of the tube target with deuterium ions.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является вакуумная нейтронная трубка, содержащая размещенные внутри вакуумно-герметичного запаянного стеклянного корпуса управляемый 3-электродный искровой источник, который состоит из кольцевого анода, катода и поджигающего электрода и мишени. Мишень выполнена в виде диска из молибдена с напыленным слоем титана. Для формирования и ускорения пучков ионов и подавления вторичной электронной эмиссии, возникающей в результате бомбардировки мишени трубки ионами дейтерия, служит ионно-оптическая система электродов и антидинатронная сетка, соединенная с сеточным электродом на корпусе нейтронной трубки. Патент РФ № 2316835, МПК G21G 4/02, H05H 3/06, H05H 5/03, 10.02.2008.The closest technical solution chosen for the prototype is a vacuum neutron tube containing a controlled 3-electrode spark source placed inside a vacuum-tight sealed glass case, which consists of an annular anode, a cathode and an igniting electrode and a target. The target is made in the form of a molybdenum disk with a deposited titanium layer. To form and accelerate ion beams and suppress secondary electron emission resulting from the bombardment of the tube target with deuterium ions, an ion-optical system of electrodes and an antidynatron grid connected to the grid electrode on the body of the neutron tube are used. RF patent No. 2316835, IPC
Корпус нейтронной трубки представляет собой вакуумно-герметичную оболочку из двух стеклянных цилиндров соединенных между собой металлостеклянным спаем с помощью сеточного электрода. На одном торце оболочки закреплен мишенный электрод, на другом – анодный электрод управляемого 3-электродного искрового источника.The body of the neutron tube is a vacuum-tight shell of two glass cylinders connected to each other by a glass-to-metal junction using a grid electrode. A target electrode is fixed at one end of the shell, and the anode electrode of a controlled 3-electrode spark source is fixed at the other end.
Между мишенным и сеточным электродами при помощи сопротивления смещения прикладывается разность потенциалов, которая обеспечивает подавление вторичной электронной эмиссии.A potential difference is applied between the target and grid electrodes with the help of a bias resistance, which ensures suppression of the secondary electron emission.
Сеточный электрод выполнен в виде V-образного кольца из ковара вакуумно-герметично спаянного с двух сторон со стеклянными цилиндрами. Выполнение четырех металлостеклянных спаев существенно усложняет конструкцию изоляционного корпуса нейтронной трубки, приводит к увеличению длины нейтронной трубки, осевому смещению двух цилиндров корпуса относительно друг друга. В местах спая стекла с острой кромкой ковара имеются «воздушные пузыри», как отдельные включения, так и в виде цепочек, из за чего появляется большая напряженность электрического поля. При срабатывании трубки с мест наибольшей напряженности возникают коронные разряды, особенно с «воздушных пузырей».The grid electrode is made in the form of a V-shaped ring made of kovar vacuum-hermetically soldered on both sides with glass cylinders. The implementation of four glass-to-metal junctions significantly complicates the design of the insulating housing of the neutron tube, leads to an increase in the length of the neutron tube, axial displacement of the two cylinders of the housing relative to each other. In places where glass is welded with a sharp edge of the kovar, there are "air bubbles", both individual inclusions and in the form of chains, due to which a large electric field strength appears. When the tube is triggered from places of greatest tension, corona discharges occur, especially from "air bubbles".
Для стабильной работы трубки в нейтронном генераторе необходимо введение сопротивления смещения, намотанного проводом с высоким удельным электрическим сопротивлением, металлического экрана.For stable operation of the tube in a neutron generator, it is necessary to introduce a bias resistance wound with a wire with a high electrical resistivity, a metal screen.
Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов нейтронной трубки, упрощение ее изготовления, повышение надежности, ресурса работы.The technical result of the invention is to reduce the size of the neutron tube, simplify its manufacture, increase reliability, service life.
Технический результат достигается тем, что в вакуумной нейтронной трубке, содержащей внутри вакуумно-герметичного изоляционного корпуса мишенный электрод с мишенью, насыщенной тяжелым изотопом водорода, управляемый трехэлектродный источник ионов с анодным, катодным и поджигающим электродами, а также средства поддержания рабочего давления, вакуумно-герметичный корпус нейтронной трубки выполнен в виде цилиндра из изоляционного материала, вакуумно-герметично присоединенного с одной стороны к анодному, а с другой – к мишенному электродам, на внутренней стороне мишенного электрода расположен электропроводящий цилиндр с экранирующей сеткой высокой прозрачности, механически и электрически с ним связанной, а с наружной стороны мишенного электрода соосно расположен кольцеобразный постоянный магнит из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле.The technical result is achieved by the fact that in a vacuum neutron tube containing inside a vacuum-tight insulating housing a target electrode with a target saturated with a heavy isotope of hydrogen, a controlled three-electrode ion source with anode, cathode and ignition electrodes, as well as means for maintaining working pressure, vacuum-tight the body of the neutron tube is made in the form of a cylinder made of insulating material, vacuum-hermetically attached on one side to the anode electrode, and on the other to the target electrode, on the inside of the target electrode there is an electrically conductive cylinder with a screening grid of high transparency, mechanically and electrically connected to it, and on the outer side of the target electrode, an annular permanent magnet of two differently pole semirings is located coaxially, forming a magnetic field transverse with respect to the tube axis.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где:The essence of the invention is illustrated in the drawing, where:
1 – корпус;1 - body;
2 – управляемый 3-электродный искровой ионный источник2 - controlled 3-electrode spark ion source
3 – катод;3 - cathode;
4 – поджигающий электрод;4 - ignition electrode;
5 – анод;5 - anode;
6 – газопоглотители; 6 - getters;
7 – мишенный электрод;7 - target electrode;
8 – мишень;8 - target;
9 – постоянный магнит;9 - permanent magnet;
10 – электропроводящий цилиндр;10 - electrically conductive cylinder;
11 – экранирующая сетка.11 - shielding mesh.
Вакуумная нейтронная трубка состоит из вакуумно-герметичного корпуса 1, выполненного в виде цилиндра из изоляционного материала. В корпусе 1 размещены трехэлектродный источник ионов 2 с катодом 3, поджигающим электродом 4, анодом 5, средства поддержания рабочего давления – газопоглотители 6, мишенный электрод 7 с мишенью 8. Корпус 1 вакуумно-герметично соединен через втулки из ковара с помощью пайки с анодным электродом 5 ионного источника и мишенным электродом 7. В качестве изоляционного материала корпуса 1 может быть использована вакуумно-плотная керамика или стекло. На внутренней стороне мишенного электрода установлен полый электропроводящий цилиндр 10 с экранирующей сеткой 11 с высокой прозрачностью, механически и электрически с ним связанной, а так же мишень 8. С наружной стороны мишенного электрода соосно расположен кольцеобразный постоянный магнит 9 из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле.Vacuum neutron tube consists of a vacuum-
Для обеспечения необходимого вакуума в объеме корпуса трубки 1 служат газопоглотители 6.To ensure the necessary vacuum in the volume of the
Нейтронная трубка работает следующим образом.The neutron tube works as follows.
На анод 5 подается напряжение постоянного тока, недостаточное для пробоя вакуумного промежутка, но создается «предпробойная» напряженность электрического поля.
При подаче на поджигающий электрод 4 высоковольтного импульса (5–15 кВ) между катодом 3 и поджигающим электродом 4 происходит «пробой». Область между анодом 5 и катодом 3 ионизируется, вследствие чего резко снижается электрическая прочность промежутка «анод – катод», что приводит к загоранию дугового разряда. В результате рабочий газ (дейтерий) десорбируется из анода 5 и катода 3. Образовавшаяся плазма движется в выходному отверстию анодного электрода 5 и выходит в ускорительный промежуток «катод – мишенный электрод» трубки, в котором ионы дейтериевой плазмы ускоряются импульсом напряжения 120–150 кВ. При бомбардировке мишени 7, насыщенной дейтерием или тритием, в результате ядерной реакции образуются нейтроны с энергией 2,5 МэВ или 14 МэВ и вторичные электроны.When a high-voltage pulse (5–15 kV) is applied to the
Ток вторичных электронов является паразитным и может составлять существенную часть суммарного разрядного тока, снижая ресурс работы нейтронной трубки. Для того чтобы образующиеся вблизи мишени 7 вторичные электроны не доходили до электродов ионного источника 2, на торец мишенного электрода 4 установлен постоянный магнит 9. Постоянный магнит 9 может быть встроен в мишенный электрод 8. Выбиваемые из мишени 7 вторичные электроны попадают в эквипотенциальный объем, образованный электропроводящим цилиндром10 с экранирующей сеткой11 и мишенью 7, и возвращаются магнитным полем на мишень, что предотвращает их попадание в ускорительный промежуток.The current of secondary electrons is parasitic and can be a significant part of the total discharge current, reducing the service life of the neutron tube. In order to prevent the secondary electrons formed near the
Благодаря такому техническому решению, существенно упрощается конструкция нейтронной трубки из-за отсутствия антидинатронной сетки и сеточного электрода на корпусе, уменьшается ее длина, осевое смещение электродов, их количество. Кроме того, надежность работы предложенной нейтронной трубки должна быть выше, чем у прототипа, поскольку уменьшилось число вакуумно-герметичных спаев ковара с изоляционным материалом.Thanks to this technical solution, the design of the neutron tube is greatly simplified due to the absence of an antidynatron grid and a grid electrode on the body, its length, axial displacement of electrodes, and their number are reduced. In addition, the reliability of the proposed neutron tube should be higher than that of the prototype, since the number of vacuum-tight junctions of the kovar with the insulating material has decreased.
Эффективность предлагаемого технического решения была проверена в результате сравнительных испытаний на одних и тех же вакуумных нейтронных трубках. Был проведен эксперимент с измерением выхода нейтронов при подавлении вторичных электронов с помощью постоянного магнита и с помощью антидинатронной сетки и сопротивления смещения. Результаты одинаковые в пределах погрешности измерения.The effectiveness of the proposed technical solution was verified as a result of comparative tests on the same vacuum neutron tubes. An experiment was carried out with the measurement of the neutron yield during the suppression of secondary electrons with a permanent magnet and with the help of an antidynatron grid and a bias resistance. The results are the same within the measurement error.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134210U RU209633U1 (en) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Vacuum neutron tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134210U RU209633U1 (en) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Vacuum neutron tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209633U1 true RU209633U1 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021134210U RU209633U1 (en) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Vacuum neutron tube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209633U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6907097B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-14 | The Regents Of The University Of California | Cylindrical neutron generator |
RU2316835C1 (en) * | 2006-04-21 | 2008-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Neutron vacuum tube |
RU2540983C1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Sealed neutron tube |
RU2603013C1 (en) * | 2015-11-02 | 2016-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Vacuum neutron tube |
US20200068698A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | General Electric Company | Systems and methods for compact neutron source target |
-
2021
- 2021-11-24 RU RU2021134210U patent/RU209633U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6907097B2 (en) * | 2001-03-16 | 2005-06-14 | The Regents Of The University Of California | Cylindrical neutron generator |
RU2316835C1 (en) * | 2006-04-21 | 2008-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Neutron vacuum tube |
RU2540983C1 (en) * | 2013-10-31 | 2015-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Sealed neutron tube |
RU2603013C1 (en) * | 2015-11-02 | 2016-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Vacuum neutron tube |
US20200068698A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | General Electric Company | Systems and methods for compact neutron source target |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3530036A (en) | Apparatus for generating fusion reactions | |
JPH06342699A (en) | High-neutron-flux generation tube | |
CN205793593U (en) | Micro logging neutron tube | |
RU2316835C1 (en) | Neutron vacuum tube | |
CN106057614B (en) | A kind of cold-cathode Penning ion source | |
US5675606A (en) | Solenoid and monocusp ion source | |
EP0291185B1 (en) | Improved ion source | |
CN110072325B (en) | High-voltage electrostatic accelerating tube for high-current ions | |
GB905428A (en) | Intense energetic gas discharge | |
RU209633U1 (en) | Vacuum neutron tube | |
RU2389990C2 (en) | Combined ionisation vacuum-gauge transducer | |
RU187270U1 (en) | PULSE NEUTRON GENERATOR | |
US3025429A (en) | Ion magnetron | |
RU209870U1 (en) | Vacuum neutron tube | |
RU192776U1 (en) | PULSE SOURCE OF PENNING IONS | |
Meyerand et al. | High‐Current Ion Source | |
RU2773038C1 (en) | Pulse neutron generator | |
US5104610A (en) | Device for perfecting an ion source in a neutron tube | |
RU209936U1 (en) | Pulse neutron generator | |
RU193580U1 (en) | Inertial Ion Vacuum Neutron Tube | |
RU228879U1 (en) | Evacuated compact DD-generator of fast neutrons | |
RU2306683C1 (en) | Plasma electron source | |
JPH02276199A (en) | Neutron tube having static ion source | |
RU195755U1 (en) | Inertial Ion Vacuum Neutron Tube | |
RU193506U1 (en) | Inertial Ion Vacuum Neutron Tube |