RU224578U1 - Sealed neutron tube - Google Patents

Sealed neutron tube Download PDF

Info

Publication number
RU224578U1
RU224578U1 RU2024105004U RU2024105004U RU224578U1 RU 224578 U1 RU224578 U1 RU 224578U1 RU 2024105004 U RU2024105004 U RU 2024105004U RU 2024105004 U RU2024105004 U RU 2024105004U RU 224578 U1 RU224578 U1 RU 224578U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
accelerating electrode
sealed
central hole
neutron
Prior art date
Application number
RU2024105004U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сергеевич Носиков
Сергей Владимирович Сыромуков
Алексей Юрьевич Пресняков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Application granted granted Critical
Publication of RU224578U1 publication Critical patent/RU224578U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использована в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин, анализа состава веществ, лучевой терапии. Нейтронная трубка содержит трубчатый изолятор, на одном конце которого герметично закреплены мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, на другом конце аксиально ускоряющему электроду закреплен источник ионов, выполненный в виде двух коаксиально размещенных стаканов. При этом обращенное к ускоряющему электроду дно большего стакана является антикатодом с центральным отверстием для извлечения ионов. Обращенное к антикатоду дно меньшего стакана является катодом. Края меньшего стакана герметично соединены с торцом трубчатого изолятора через фланец. Во фланце имеются гермовводы. Между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод, закрепленный на гермовводах через трубу, проходящую между стенками стаканов. Стенка большего стакана перфорирована. Техническим результатом является увеличение потока нейтронов. 2 ил. The utility model relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for studying geophysical and production wells, analyzing the composition of substances, and radiation therapy. The neutron tube contains a tubular insulator, at one end of which a target and an accelerating electrode with a central hole for the passage of ions are hermetically sealed; at the other end, an ion source made in the form of two coaxially placed glasses is fixed to the axially accelerating electrode. In this case, the bottom of the larger glass facing the accelerating electrode is an anticathode with a central hole for extracting ions. The bottom of the smaller glass facing the anti-cathode is the cathode. The edges of the smaller glass are hermetically connected to the end of the tubular insulator through a flange. The flange has pressure seals. Between the cathode and anti-cathode, coaxially with the central hole, there is an anode mounted on sealed leads through a pipe passing between the walls of the glasses. The wall of the larger glass is perforated. The technical result is an increase in the neutron flux. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использована в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин, анализа состава веществ, лучевой терапии.The utility model relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for studying geophysical and production wells, analyzing the composition of substances, and radiation therapy.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый высоковольтный изолятор с размещенным на одном торце источником ионов с антикатодом с отверстием для извлечения ионов, ускоряющий электрод и мишень, размещенные на другом торце. Патент Российской Федерации № 2540983, МПК H05H 3/06, 10.02.2015.A sealed neutron tube is known, containing a tubular high-voltage insulator with an ion source placed at one end with an anti-cathode with a hole for extracting ions, an accelerating electrode and a target placed at the other end. Patent of the Russian Federation No. 2540983, IPC H05H 3/06, 02/10/2015.

Недостатком данной трубки является низкий выход нейтронов. Анод трубки закреплен на одном токовводе, это не позволяет обеспечивать соосность анода с отверстием в антикатоде в процессе эксплуатации трубки. Отклонение анода от оси отверстия в антикатоде приводит к ухудшению фокусировки ионного пучка, его смещению относительно оси трубки и попаданию на кромки ускоряющего электрода. Что в свою очередь, будет приводить к уменьшению выхода нейтронов.The disadvantage of this tube is the low neutron yield. The anode of the tube is fixed to one current lead; this does not allow the anode to be aligned with the hole in the anti-cathode during operation of the tube. Deviation of the anode from the axis of the hole in the anti-cathode leads to deterioration in the focusing of the ion beam, its displacement relative to the tube axis and contact with the edges of the accelerating electrode. Which in turn will lead to a decrease in the neutron yield.

Известна газонаполненная нейтронная трубка, включающая трубчатый высоковольтный изолятор, на одном конце которого герметично закреплены ускоряющий электрод и мишень, а на другом конце по своему внешнему диаметру герметично закреплено кольцо, к кольцу по его внутреннему диаметру соосно с ним прикреплена труба, на противоположном кольцу конце трубы закреплен антикатод в форме диска с отверстием для извлечения ионов, внутри трубы соосно с ней размещен стакан, в котором находится цилиндрический магнит, края стакана герметично соединены с кольцом, в полости трубы между антикатодом и дном стакана соосно с ним размещен анод, имеющий форму кольца. Патент Российской Федерации № 2777013, МПК H05H 3/06, 01.08.2022. Недостатком данной трубки является низкий выход нейтронов. Анод трубки закреплен на одном токовводе, что не позволяет обеспечивать соосность анода с отверстием в антикатоде в процессе эксплуатации трубки. Отклонение анода от оси отверстия в антикатоде приводит к ухудшению фокусировки ионного пучка, его смещению относительно оси трубки и попаданию на кромки ускоряющего электрода, что в свою очередь будет приводить к уменьшению выхода нейтронов.A gas-filled neutron tube is known, including a tubular high-voltage insulator, at one end of which an accelerating electrode and a target are hermetically fastened, and at the other end a ring is hermetically fastened along its outer diameter, a pipe is attached to the ring along its inner diameter coaxially with it, at the end of the pipe opposite the ring the anticathode is fixed in the form of a disk with a hole for extracting ions, a glass containing a cylindrical magnet is placed inside the pipe, coaxially with it, the edges of the glass are hermetically connected to the ring, and an anode in the shape of a ring is placed in the cavity of the pipe between the anticathode and the bottom of the glass, coaxially with it. Patent of the Russian Federation No. 2777013, IPC H05H 3/06, 08/01/2022. The disadvantage of this tube is the low neutron yield. The anode of the tube is fixed to one current lead, which does not allow the anode to be aligned with the hole in the anti-cathode during operation of the tube. Deviation of the anode from the axis of the hole in the anti-cathode leads to deterioration in the focusing of the ion beam, its displacement relative to the tube axis and contact with the edges of the accelerating electrode, which in turn will lead to a decrease in the neutron yield.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый изолятор, на одном конце которого закреплена мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, на другом конце аксиально закреплен источник ионов (фиг. 1). A sealed neutron tube is known, containing a tubular insulator, at one end of which a target and an accelerating electrode with a central hole for the passage of ions are fixed, and an ion source is axially fixed at the other end (Fig. 1).

Источник ионов выполнен в виде двух коаксиально размещенных стаканов, дно большего стакана является антикатодом с центральным отверстием для извлечения ионов, дно меньшего стакана является катодом, края меньшего стакана герметично соединены с торцом изолятором через фланец, во фланце имеются гермовводы, между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод, закрепленный на гермовводах через трубу, проходящую между стенками стаканов. Патент Российской Федерации № 2583000, МПК H05H 3/06, 27.04.2016. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.The ion source is made in the form of two coaxially placed glasses, the bottom of the larger glass is an anti-cathode with a central hole for extracting ions, the bottom of the smaller glass is a cathode, the edges of the smaller glass are hermetically connected to the end of the insulator through a flange, there are sealed leads in the flange, between the cathode and the anticathode coaxially with The central hole houses the anode, fixed to the sealed leads through a pipe passing between the walls of the glasses. Patent of the Russian Federation No. 2583000, IPC H05H 3/06, 04/27/2016. This technical solution was adopted as a prototype.

Недостатком прототипа является малый поток нейтронов трубки. В прототипе между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод, закрепленный на гермовводах через трубу, проходящую между стенками коаксиально размещенных стаканов. Существует конструктивная емкость между трубой и стенкой большего стакана, что приводит к увеличению длительности фронта импульса анодного напряжения. Увеличивается время зажигания разряда в источнике ионов, что приводит к увеличению длительности фронта нейтронного импульса. Это приводит к уменьшению длительности и увеличению задержки нейтронного импульса, уменьшается ток ионов на мишени. Уменьшение тока ионов приводит к уменьшению потока нейтронов трубки.The disadvantage of the prototype is the low neutron flux of the tube. In the prototype, between the cathode and anti-cathode, an anode is placed coaxially with the central hole, secured to sealed leads through a pipe passing between the walls of coaxially placed cups. There is a structural capacitance between the pipe and the wall of the larger glass, which leads to an increase in the duration of the front of the anode voltage pulse. The ignition time of the discharge in the ion source increases, which leads to an increase in the duration of the front of the neutron pulse. This leads to a decrease in the duration and increase in the delay of the neutron pulse, and the ion current on the target decreases. A decrease in the ion current leads to a decrease in the neutron flux of the tube.

Предложенное техническое решение устраняет этот недостаток.The proposed technical solution eliminates this drawback.

Техническим результатом является увеличение потока нейтронов трубки.The technical result is an increase in the neutron flux of the tube.

Технический результат достигается тем, что запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый изолятор, на одном конце которого герметично закреплены мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, на другом конце аксиально ускоряющему электроду закреплен источник ионов, выполненный в виде двух коаксиально размещенных стаканов, при этом обращенное к ускоряющему электроду дно большего стакана является антикатодом с центральным отверстием для извлечения ионов; обращенное к антикатоду дно меньшего стакана является катодом, края меньшего стакана герметично соединены с торцом трубчатого изолятора через фланец, во фланце имеются гермовводы, между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод, закрепленный на гермовводах через трубу, проходящую между стенками стаканов, стенка большего стакана перфорирована.The technical result is achieved by the fact that a sealed neutron tube containing a tubular insulator, at one end of which a target and an accelerating electrode with a central hole for the passage of ions are hermetically sealed; at the other end, an ion source made in the form of two coaxially placed glasses is fixed to the axially accelerating electrode, with in this case, the bottom of the larger glass facing the accelerating electrode is an anticathode with a central hole for extracting ions; the bottom of the smaller glass facing the anti-cathode is the cathode, the edges of the smaller glass are hermetically connected to the end of the tubular insulator through a flange, the flange has sealed leads, an anode is placed between the cathode and the anticathode coaxially with the central hole, secured to the sealed leads through a pipe passing between the walls of the glasses, the wall of the larger one the glass is perforated.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 2), на котором схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где:The essence of the utility model is illustrated by the drawing (Fig. 2), which schematically shows a sealed neutron tube, where:

1 - трубчатый изолятор;1 - tubular insulator;

2 - мишень;2 - target;

3 - ускоряющий электрод;3 - accelerating electrode;

4 - стакан большего диаметра с перфорированной стенкой;4 - glass of larger diameter with a perforated wall;

5 - анод;5 - anode;

6 - труба;6 - pipe;

7 - стакан меньшего диаметра;7 - glass of smaller diameter;

8 - фланец;8 - flange;

9 - гермовводы.9 - pressure seals.

Устройство содержит (фиг.2) трубчатый изолятор 1, на одном конце которого герметично закреплены мишень 2 и ускоряющий электрод 3 с центральным отверстием для прохождения ионов. В общем случае ускоряющий электрод 3 может находиться вне объема трубчатого изолятора 1. На другом конце трубчатого изолятора 1 аксиально ускоряющему электроду 3 закреплен источник ионов, выполненный в виде двух коаксиально размещенных стаканов 4 и 7. Обращенное к ускоряющему электроду 3 дно большего стакана 4 является антикатодом с центральным отверстием для извлечения ионов. Обращенное к антикатоду дно меньшего стакана 7 является катодом. Края меньшего стакана 7 герметично соединены с торцом трубчатого изолятора 1 через фланец 8, что является достаточным условием для герметизации трубчатого изолятора 1 со стороны источника ионов. Во фланце 8 имеются гермовводы 9, между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод 5. Анод 5 закреплен на гермовводах 9 через трубу 6. Труба 6 проходит между перфорированной стенкой стакана 4 и стенкой стакана 7. Перфорация стенки большего стакана может быть любой, например, выполненной в виде отверстий произвольной формы. The device contains (Fig. 2) a tubular insulator 1, at one end of which a target 2 and an accelerating electrode 3 with a central hole for the passage of ions are hermetically sealed. In the general case, the accelerating electrode 3 may be located outside the volume of the tubular insulator 1. At the other end of the tubular insulator 1, an ion source is fixed to the axially accelerating electrode 3, made in the form of two coaxially placed glasses 4 and 7. The bottom of the larger glass 4, facing the accelerating electrode 3, is an anticathode with a central hole for ion extraction. The bottom of the smaller glass 7 facing the anti-cathode is the cathode. The edges of the smaller glass 7 are hermetically connected to the end of the tubular insulator 1 through the flange 8, which is a sufficient condition for sealing the tubular insulator 1 from the side of the ion source. In the flange 8 there are sealed leads 9, an anode 5 is placed between the cathode and anticathode coaxially with the central hole. Anode 5 is fixed to sealed leads 9 through pipe 6. Pipe 6 passes between the perforated wall of the glass 4 and the wall of the glass 7. The perforation of the wall of the larger glass can be any, for example, made in the form of holes of arbitrary shape.

В общем случае анод 5 может быть закреплен на трубе 6 любым способом, при этом их диаметры могут отличаться.In general, the anode 5 can be fixed to the pipe 6 in any way, and their diameters may differ.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

На ускоряющий электрод 3 и мишень 2 подается ускоряющее напряжение относительно коаксиально размещенных стаканов 4 и 7. Края стакана 7 соединены с торцом трубчатого изолятора 1 через фланец 8. На фланце 8 имеются произвольно расположенные гермовводы 9. На анод 5 источника ионов, закрепленного соосно с центральным отверстием в дне стакана 4 на трубе 6, подается положительное относительно катода и антикатода напряжение. В газоразрядной камере между катодом и антикатодом зажигается разряд. Перфорирование стенки стакана 4 уменьшает конструктивную емкость источника ионов, что приводит к уменьшению длительности фронта импульса анодного напряжения. Уменьшается время зажигания разряда в источнике ионов, что приводит к уменьшению длительности фронта нейтронного импульса. Увеличивается длительность и уменьшается задержка нейтронного импульса, увеличивается ток ионов на мишени 2. Увеличение тока ионов приводит к увеличению потока нейтронов трубки. Через отверстие в антикатоде ионы из разряда попадают в объем трубчатого изолятора 1, ускоряются, проходят через отверстие в ускоряющем электроде 3 и попадают на мишень 2. В мишени 2 в результате термоядерных реакций образуются нейтроны.An accelerating voltage is applied to the accelerating electrode 3 and target 2 relative to the coaxially placed cups 4 and 7. The edges of the cup 7 are connected to the end of the tubular insulator 1 through a flange 8. On the flange 8 there are arbitrarily located sealed leads 9. To the anode 5 of the ion source, fixed coaxially with the central a hole in the bottom of glass 4 on pipe 6, a voltage positive relative to the cathode and anti-cathode is supplied. A discharge is ignited in the gas-discharge chamber between the cathode and anti-cathode. Perforating the wall of the glass 4 reduces the structural capacity of the ion source, which leads to a decrease in the duration of the front of the anode voltage pulse. The ignition time of the discharge in the ion source is reduced, which leads to a decrease in the duration of the front of the neutron pulse. The duration of the neutron pulse increases and the delay decreases, and the ion current on target 2 increases. An increase in the ion current leads to an increase in the neutron flux of the tube. Through a hole in the anti-cathode, ions from the discharge enter the volume of tubular insulator 1, are accelerated, pass through the hole in the accelerating electrode 3 and reach target 2. In target 2, neutrons are produced as a result of thermonuclear reactions.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно увеличение потока нейтронов трубки.Thus, the stated technical result is achieved, namely an increase in the neutron flux of the tube.

Claims (1)

Запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый изолятор, на одном конце которого герметично закреплены мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, на другом конце аксиально ускоряющему электроду закреплен источник ионов, выполненный в виде двух коаксиально размещенных стаканов, при этом обращенное к ускоряющему электроду дно большего стакана является антикатодом с центральным отверстием для извлечения ионов; обращенное к антикатоду дно меньшего стакана является катодом, края меньшего стакана герметично соединены с торцом трубчатого изолятора через фланец, во фланце имеются гермовводы, между катодом и антикатодом соосно с центральным отверстием размещен анод, закрепленный на гермовводах через трубу, проходящую между стенками стаканов, отличающаяся тем, что стенка большего стакана перфорирована.A sealed neutron tube containing a tubular insulator, at one end of which a target and an accelerating electrode with a central hole for the passage of ions are hermetically fastened; at the other end, an ion source is fixed to the axially accelerating electrode, made in the form of two coaxially placed glasses, with the bottom facing the accelerating electrode the larger glass is an anticathode with a central hole for extracting ions; The bottom of the smaller glass facing the anti-cathode is the cathode, the edges of the smaller glass are hermetically connected to the end of the tubular insulator through a flange, the flange has sealed leads, between the cathode and the anticathode, coaxially with the central hole, there is an anode mounted on the sealed leads through a pipe passing between the walls of the glasses, characterized in that that the wall of the larger glass is perforated.
RU2024105004U 2024-02-28 Sealed neutron tube RU224578U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU224578U1 true RU224578U1 (en) 2024-03-29

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996017A (en) * 1982-03-01 1991-02-26 Halliburton Logging Services Inc. Neutron generator tube
RU2242098C2 (en) * 2002-09-03 2004-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Vacuum neutron tube
US20090146052A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Schlumberger Technology Corporation Low Power Neutron Generators
RU2451433C1 (en) * 2011-05-16 2012-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ" Gas-filled neutron tube
RU2583000C1 (en) * 2014-12-25 2016-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Sealed neutron tube
US10278276B2 (en) * 2013-09-03 2019-04-30 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Short pulse neutron generator
US11375602B2 (en) * 2018-03-06 2022-06-28 Mirrotron Kft Neutron source and method of producing a neutron beam
RU2776026C1 (en) * 2021-11-26 2022-07-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Pulse neutron generator
EP3854182B1 (en) * 2018-09-20 2023-03-01 ENEA - Agenzia Nazionale Per Le Nuove Tecnologie, L'Energia e Lo Sviluppo Economico Sostenibile Apparatus for generating neutrons

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996017A (en) * 1982-03-01 1991-02-26 Halliburton Logging Services Inc. Neutron generator tube
RU2242098C2 (en) * 2002-09-03 2004-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Vacuum neutron tube
US20090146052A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Schlumberger Technology Corporation Low Power Neutron Generators
RU2451433C1 (en) * 2011-05-16 2012-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ" Gas-filled neutron tube
US10278276B2 (en) * 2013-09-03 2019-04-30 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Short pulse neutron generator
RU2583000C1 (en) * 2014-12-25 2016-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Sealed neutron tube
US11375602B2 (en) * 2018-03-06 2022-06-28 Mirrotron Kft Neutron source and method of producing a neutron beam
EP3854182B1 (en) * 2018-09-20 2023-03-01 ENEA - Agenzia Nazionale Per Le Nuove Tecnologie, L'Energia e Lo Sviluppo Economico Sostenibile Apparatus for generating neutrons
RU2776026C1 (en) * 2021-11-26 2022-07-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Pulse neutron generator
RU2777013C1 (en) * 2021-12-13 2022-08-01 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Gas-filled neutron tube

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4996017A (en) Neutron generator tube
CN103516327A (en) High-power coaxial structure over-mode surface wave oscillator and terahertz wave generating method
RU224578U1 (en) Sealed neutron tube
RU226563U1 (en) Sealed neutron tube
US3946236A (en) Energetic electron beam assisted X-ray generator
CN111199862B (en) Capillary micro-area ionization source
Gow et al. Development of a compact evacuated pulsed neutron source
US2901628A (en) Ion source
RU192776U1 (en) PULSE SOURCE OF PENNING IONS
US3408526A (en) Ion source having an annular permanent magnet
RU193577U1 (en) Gas-filled neutron tube with inertial ion confinement
US2892983A (en) Antenna system and switch therefor
US3141975A (en) Pulsed neutron generator with high vacuum and control grid between ion source and target
RU2160480C1 (en) Pulse-operated x-ray tube
RU2777013C1 (en) Gas-filled neutron tube
US5382866A (en) Method of focusing a charged particle beam and plasma lens therefor
CN107027236B (en) Neutron generator
EA044203B1 (en) GAS-FILLED NEUTRON TUBE
SU865110A1 (en) Impulse source of neutrons
CN103413744B (en) A kind of Cascade-stage-type electron beam diode
US3401264A (en) Pulsed neutron generator with variable potential control grid
RU192986U1 (en) Gas-filled neutron tube with inertial ion confinement
Morse et al. A new style ionization gauge
JP3572256B2 (en) Chemical substance detection device
RU192988U1 (en) Gas-filled neutron tube with inertial ion confinement