RU228239U1 - Sealed neutron tube - Google Patents
Sealed neutron tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU228239U1 RU228239U1 RU2024117213U RU2024117213U RU228239U1 RU 228239 U1 RU228239 U1 RU 228239U1 RU 2024117213 U RU2024117213 U RU 2024117213U RU 2024117213 U RU2024117213 U RU 2024117213U RU 228239 U1 RU228239 U1 RU 228239U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- glass
- neutron
- cup
- anticathode
- Prior art date
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 20
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 7
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009203 neutron therapy Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использована в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин, для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств. Техническим результатом является увеличение потока нейтронов трубки. Технический результат достигается тем, что запаянная нейтронная трубка, нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен заземленный металлический корпус источника ионов, являющийся анодом, выполненный в виде стакана, стенки которого охватываются по своему внешнему диаметру цилиндрическим постоянным магнитом, в стакане с внутренней стороны дна аксиально ему размещен катод; с противоположной и обращенной к мишени стороне стакана, аксиально ему размещен антикатод с центральным отверстием для извлечения ионов, катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса, противолежащие поверхности дна стакана и катода окислены, катод плотно прижат к дну стакана через оксидные слои минимальной толщины, достаточной для обеспечения электрической прочности; при этом дно стакана выполнено из магнитомягкого материала и плотно охвачено по диаметру кольцом, выполненным из магнитомягкого материала; торец кольца соединен с торцом цилиндрического постоянного магнита. 2 ил. The utility model relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for studying geophysical and production wells, for neutron radiation therapy, as well as for modeling neutron fields of thermonuclear devices. The technical result is an increase in the neutron flux of the tube. The technical result is achieved in that the sealed neutron tube, the neutron tube containing a hollow cylindrical insulator, at one end of which the target is hermetically fixed, at the other end a grounded metal housing of the ion source, which is the anode, made in the form of a glass, the walls of which are covered along their outer diameter by a cylindrical permanent magnet, in the glass on the inside of the bottom axially to it is placed a cathode; on the opposite side of the glass facing the target, an anticathode with a central hole for extracting ions is placed axially to it, the cathode and anticathode are insulated from the grounded metal body, the opposite surfaces of the bottom of the glass and the cathode are oxidized, the cathode is tightly pressed to the bottom of the glass through oxide layers of minimum thickness sufficient to ensure electrical strength; wherein the bottom of the glass is made of a soft magnetic material and is tightly covered along the diameter by a ring made of a soft magnetic material; the end of the ring is connected to the end of a cylindrical permanent magnet. 2 fig.
Description
Полезная модель относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использована в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин, для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств.The utility model relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for studying geophysical and production wells, for radiation neutron therapy, and also for modeling neutron fields of thermonuclear devices.
Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, а на другом конце герметично закреплен расположенный в полости цилиндрического постоянного магнита металлический корпус с размещенным в нем катодом и антикатодом, соединенными с корпусом, и кольцевым анодом, изолированным от корпуса (Патент РФ №2540983, МПК Н05Н 3/06, 10.02.2015).A sealed neutron tube is known, containing a hollow cylindrical insulator, at one end of which a target is hermetically secured, and at the other end of which a metal housing is hermetically secured, located in the cavity of a cylindrical permanent magnet, with a cathode and anticathode located in it, connected to the housing, and a ring anode, isolated from the housing (Patent of the Russian Federation No. 2540983, IPC H05H 3/06, 10.02.2015).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность ионизации газа в области, газоразрядной камеры, ограниченной анодом катодом и антикатодом и как следствие низкая величина потока нейтронов, из-за низкой величины магнитной индукции на внутренней поверхности анода, так как анод изолирован от корпуса, находится на расстоянии от поверхности магнита, а магнитная индукция быстро спадает от внутренней поверхности магнита к центру.The disadvantage of the known device is the low efficiency of gas ionization in the area of the gas discharge chamber, limited by the anode, cathode and anticathode, and as a consequence, the low value of the neutron flux, due to the low value of magnetic induction on the inner surface of the anode, since the anode is isolated from the housing, is located at a distance from the surface of the magnet, and the magnetic induction quickly decreases from the inner surface of the magnet to the center.
Постоянный магнит в известном устройстве размещен на расстоянии от анода, поскольку они находятся под разными потенциалами. Это не позволяет увеличить напряженность магнитного поля на поверхности анода. Кроме того, в аналоге исключена возможность увеличения диаметра анода без увеличения габаритов всей запаянной нейтронной трубки.The permanent magnet in the known device is placed at a distance from the anode, since they are under different potentials. This does not allow increasing the magnetic field intensity on the anode surface. In addition, the analog excludes the possibility of increasing the anode diameter without increasing the dimensions of the entire sealed neutron tube.
Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень (фиг. 1). На противоположном мишени конце полого цилиндрического изолятора герметично закреплен металлический корпус источника ионов являющейся анодом, выполненный в виде стакана, стенки которого охватываются по своему внешнему диаметру цилиндрическим постоянным магнитом, в стакане со стороны дна аксиально ему размещен катод; с противоположной и обращенной к мишени стороне стакана, аксиально стакану размещен антикатод с центральным отверстием для извлечения ионов (Патент РФ №2356114, МПК G21G 4/02, 20.05.2009). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.A sealed neutron tube is known, containing a hollow cylindrical insulator, at one end of which a target is hermetically secured (Fig. 1). At the end of the hollow cylindrical insulator opposite to the target, a metal housing of the ion source is hermetically secured, which is the anode, made in the form of a glass, the walls of which are embraced along their outer diameter by a cylindrical permanent magnet, in the glass on the bottom side a cathode is placed axially to it; on the opposite side of the glass facing the target, an anticathode with a central hole for extracting ions is placed axially to the glass (Patent of the Russian Federation No. 2356114, IPC G21G 4/02, 20.05.2009). This technical solution is adopted as a prototype.
Недостатком прототипа является малая величина потока нейтронов трубки из-за низкой эффективности ионизации газа в газоразрядной камере.The disadvantage of the prototype is the low value of the tube neutron flux due to the low efficiency of gas ionization in the gas discharge chamber.
Магнитная индукция в газоразрядной камере создается цилиндрическим постоянным магнитом.Magnetic induction in the gas discharge chamber is created by a cylindrical permanent magnet.
Из-за отсутствия магнитопровода, соединяющего торец магнита и катод, магнитные силовые линии не концентрируются в объеме источника ионов. Часть магнитных силовых линий замыкаются вне объема источника. Между катодом и анодом существует необходимый для обеспечения электрической прочности промежуток, достаточный размер которого обычно менее 1 мм. С целью предотвращения нарушения электрической прочности промежутка между дном стакана (анодом) и катодом вследствие даже незначительного нарушения соосности катода и стакана в процессе работы прибора катод отдален от анода на большее расстояние. При сохранении габаритов приборов это уменьшает объем газоразрядной камеры и приводит к дополнительному увеличению магнитного сопротивления промежутка между анодом и катодом.Due to the absence of a magnetic circuit connecting the end of the magnet and the cathode, the magnetic lines of force are not concentrated in the volume of the ion source. Some of the magnetic lines of force are closed outside the volume of the source. Between the cathode and the anode there is a gap necessary to ensure electrical strength, the sufficient size of which is usually less than 1 mm. In order to prevent a violation of the electrical strength of the gap between the bottom of the cup (anode) and the cathode due to even a slight violation of the coaxiality of the cathode and the cup during the operation of the device, the cathode is removed from the anode at a greater distance. While maintaining the dimensions of the devices, this reduces the volume of the gas-discharge chamber and leads to an additional increase in the magnetic resistance of the gap between the anode and the cathode.
Указанные недостатки снижают напряженность магнитного поля на внутренней поверхности анода и на катоде. Уменьшается эффективность ионизации газа в разряде, что приводит к снижению извлекаемого тока ионов и к уменьшению потока нейтронов.The above mentioned disadvantages reduce the magnetic field intensity on the inner surface of the anode and on the cathode. The efficiency of gas ionization in the discharge decreases, which leads to a decrease in the extracted ion current and to a decrease in the neutron flux.
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 tube neutron flux.
Технический результат достигается тем, что запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен заземленный металлический корпус источника ионов, являющийся анодом, выполненный в виде стакана, стенки которого охватываются по своему внешнему диаметру цилиндрическим постоянным магнитом; в стакане с внутренней стороны дна аксиально ему размещен катод; с противоположной и обращенной к мишени стороны стакана аксиально ему размещен антикатод с центральным отверстием для извлечения ионов; катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса, противолежащие поверхности дна стакана и катода окислены, катод плотно прижат к дну стакана через оксидные слои минимальной толщины, достаточной для обеспечения электрической прочности промежутка между дном стакана и катодом; при этом дно стакана выполнено из магнитомягкого материала и плотно охвачено по диаметру кольцом, выполненным из магнитомягкого материала; торец кольца соединен с торцом цилиндрического постоянного магнита.The technical result is achieved in that a sealed neutron tube containing a hollow cylindrical insulator, at one end of which a target is hermetically secured, at the other end a grounded metal housing of the ion source, which is the anode, made in the form of a cup, the walls of which are embraced along their outer diameter by a cylindrical permanent magnet; in the cup, on the inner side of the bottom, a cathode is placed axially to it; on the opposite side of the cup facing the target, an anticathode with a central hole for extracting ions is placed axially to it; the cathode and anticathode are insulated from the grounded metal housing, the opposite surfaces of the bottom of the cup and the cathode are oxidized, the cathode is tightly pressed to the bottom of the cup through oxide layers of a minimum thickness sufficient to ensure the electrical strength of the gap between the bottom of the cup and the cathode; wherein the bottom of the cup is made of a soft magnetic material and is tightly embraced along the diameter by a ring made of a soft magnetic material; the end of the ring is connected to the end of a cylindrical permanent magnet.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: The essence of the utility model is explained by the drawing:
На фиг. 2 - схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где:Fig. 2 shows a schematic representation of a sealed neutron tube, where:
1 - полый цилиндрический изолятор;1 - hollow cylindrical insulator;
2 - мишень;2 - target;
3 - оксидные слои;3 - oxide layers;
4 - катод;4 - cathode;
5 - антикатод с центральным отверстием для извлечения ионов;5 - anticathode with a central hole for extracting ions;
6 - цилиндрический постоянный магнит;6 - cylindrical permanent magnet;
7 - стакан;7 - glass;
8 - кольцо из магнитомягкого материала.8 - ring made of soft magnetic material.
Устройство содержит полый цилиндрический изолятор 1, на одном конце которого герметично закреплена мишень 2. На другом конце герметично закреплен заземленный металлический корпус источника ионов, являющийся анодом, выполненный в виде стакана 7. Стенки стакана 7 охватываются по своему внешнему диаметру цилиндрическим постоянным магнитом 6. В стакане 7 с внутренней стороны дна аксиально ему размещен катод 4. С противоположной и обращенной к мишени 2 стороны стакана 7, аксиально ему размещен антикатод 5 с центральным отверстием для извлечения ионов. Катод 4 и антикатод 5 изолированы от заземленного металлического корпуса. Противолежащие поверхности дна стакана 7 и катода 4 окислены. Катод 4 плотно прижат к дну стакана 7 через оксидные слои 3 минимальной толщины, обеспечивающей электрическую прочность промежутка между дном стакана 7 и катодом 4. Дно стакана 7 выполнено из магнитомягкого материала и плотно охвачено по диаметру кольцом 8, выполненным из магнитомягкого материала. Торец кольца 8 соединен с торцом цилиндрического постоянного магнита 6.The device comprises a hollow cylindrical insulator 1, at one end of which a target 2 is hermetically fixed. At the other end, a grounded metal housing of the ion source is hermetically fixed, which is the anode, made in the form of a cup 7. The walls of the cup 7 are embraced along their outer diameter by a cylindrical permanent magnet 6. In the cup 7, on the inner side of the bottom, a cathode 4 is axially placed to it. On the opposite side of the cup 7 facing the target 2, an anticathode 5 is axially placed to it with a central hole for extracting ions. The cathode 4 and the anticathode 5 are insulated from the grounded metal housing. The opposite surfaces of the bottom of the cup 7 and the cathode 4 are oxidized. The cathode 4 is tightly pressed to the bottom of the glass 7 through oxide layers 3 of minimum thickness, ensuring the electrical strength of the gap between the bottom of the glass 7 and the cathode 4. The bottom of the glass 7 is made of a soft magnetic material and is tightly covered by a ring 8 along the diameter, made of a soft magnetic material. The end of the ring 8 is connected to the end of the cylindrical permanent magnet 6.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
На мишень 2 подается ускоряющее напряжение относительно стакана 7. На катод 4 и антикатод 5 источника ионов подается отрицательное напряжение, относительно заземленного стакана 7.An accelerating voltage is applied to target 2 relative to cup 7. A negative voltage is applied to cathode 4 and anticathode 5 of the ion source relative to grounded cup 7.
Цилиндрический постоянный магнит 6 создает магнитное поле, которое концентрируется в объеме стакана 7 (источнике ионов) через кольцо 8, выполненное из магнитомягкого материала и дно стакана 7, выполненное из магнитомягкого материала. Для уменьшения магнитного сопротивления кольцо 8 плотно охватывает дно стакана 7.The cylindrical permanent magnet 6 creates a magnetic field that is concentrated in the volume of the glass 7 (the ion source) through the ring 8 made of a soft magnetic material and the bottom of the glass 7 made of a soft magnetic material. To reduce magnetic resistance, the ring 8 tightly covers the bottom of the glass 7.
Катод 4 плотно прижат к дну стакана 7 через оксидные слои 3 минимальной толщины, обеспечивающую электрическую прочность промежутка между дном стакана 7 и катодом 4. Уменьшение расстояния по вакууму (между дном стакана 7 и катодом 4) приводит к увеличению магнитной индукции у поверхности катода 4. Наличие электрического и магнитного поля обеспечивает зажигание газового разряда в источнике ионов. Увеличивается концентрация магнитных силовых линий на поверхности катода 4, увеличивается напряженность магнитного поля у внутренней поверхности анода. Через отверстие в антикатоде 5, ионы из разряда попадают в объем полого цилиндрического изолятора 1 и ускоряются к мишени 2. В мишени 2 в результате термоядерных реакций образуются нейтроны. Уменьшение магнитной индукции от катода 4 к антикатоду 5 за счет концентрации магнитных силовых линий у катода 4 способствует выталкиванию плазмы газового разряда к отверстию в антикатоде 5. Это приводит к увеличению числа извлекаемых из источника и ускоряемых на мишень 2 ионов и к увеличению потока нейтронов.The cathode 4 is tightly pressed to the bottom of the glass 7 through oxide layers 3 of minimum thickness, providing the electric strength of the gap between the bottom of the glass 7 and the cathode 4. A decrease in the distance in vacuum (between the bottom of the glass 7 and the cathode 4) leads to an increase in the magnetic induction at the surface of the cathode 4. The presence of an electric and magnetic field ensures the ignition of a gas discharge in the ion source. The concentration of magnetic field lines on the surface of the cathode 4 increases, the magnetic field strength at the inner surface of the anode increases. Through an opening in the anticathode 5, ions from the discharge enter the volume of the hollow cylindrical insulator 1 and are accelerated to the target 2. Neutrons are formed in the target 2 as a result of thermonuclear reactions. The decrease in magnetic induction from the cathode 4 to the anticathode 5 due to the concentration of magnetic lines of force at the cathode 4 facilitates the expulsion of the gas discharge plasma to the hole in the anticathode 5. This leads to an increase in the number of ions extracted from the source and accelerated onto the target 2 and to an increase in the neutron flux.
Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно увеличение потока нейтронов трубки.Thus, the stated technical result is achieved, namely, an increase in the tube neutron flux.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU228239U1 true RU228239U1 (en) | 2024-08-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2356114C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Sealed neutron tube |
US20090146052A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Schlumberger Technology Corporation | Low Power Neutron Generators |
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 |
CN107567174A (en) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 西安工业大学 | A kind of neutron tube |
CN107027236B (en) * | 2017-05-27 | 2023-07-25 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | Neutron generator |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2356114C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Sealed neutron tube |
US20090146052A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Schlumberger Technology Corporation | Low Power Neutron Generators |
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 |
CN107027236B (en) * | 2017-05-27 | 2023-07-25 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | Neutron generator |
CN107567174A (en) * | 2017-08-28 | 2018-01-09 | 西安工业大学 | A kind of neutron tube |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4996017A (en) | Neutron generator tube | |
CN109786205B (en) | Electron cyclotron resonance ion source | |
KR19980071355A (en) | Plasma Generator and Ion Source Using the Same | |
EP0622621A2 (en) | Opposed magnet ionization gauge | |
US3949260A (en) | Continuous ionization injector for low pressure gas discharge device | |
RU228239U1 (en) | Sealed neutron tube | |
RU228627U1 (en) | Sealed neutron tube | |
US3216652A (en) | Ionic vacuum pump | |
RU228648U1 (en) | Sealed neutron tube | |
JP3111851B2 (en) | High magnetic flux density ion source | |
RU2540983C1 (en) | Sealed neutron tube | |
US3387175A (en) | Vacuum gauge having separate electron collecting and electron accelerating electrodes | |
RU2777013C1 (en) | Gas-filled neutron tube | |
US4687417A (en) | High voltage feedthrough for ion pump | |
US3843904A (en) | Magnetic field geometry for crossed-field devices | |
JPH0129296B2 (en) | ||
US3240421A (en) | Ion transport pump | |
KR920003157B1 (en) | Pig type ion source | |
EA044203B1 (en) | GAS-FILLED NEUTRON TUBE | |
US10163609B2 (en) | Plasma generation for ion implanter | |
RU2356114C1 (en) | Sealed neutron tube | |
RU71468U1 (en) | SEALED NEUTRON PIPE | |
RU228879U1 (en) | Evacuated compact DD-generator of fast neutrons | |
RU226563U1 (en) | Sealed neutron tube | |
JP3529445B2 (en) | Microwave ion source |