RU2356114C1

RU2356114C1 - Sealed neutron tube

Info

Publication number: RU2356114C1
Application number: RU2007138910/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Петрович Боголюбов (RU); Евгений Петрович Боголюбов; Руслан Владимирович Добров (RU); Руслан Владимирович Добров; Сергей Владимирович Сыромуков (RU); Сергей Владимирович Сыромуков; Юрий Константинович Пресняков (RU); Юрий Константинович Пресняков; Александр Александрович Пшеничный (RU); Александр Александрович Пшеничный
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-05-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention is related to small-sized sealed neutron tubes and can be used in neutron generators designing for surveying geophysical and commercial wells. In the claimed neutron tube, anode is made in the form of grounded metal body, anode surface is located directly on inner surface of cylinder constant magnet, and cathode and anticathode are isolated from grounded metal body.

EFFECT: neutron yield increase without tube size increase, increasing of anode diametre and magnetic field strength at anode surface, increasing of electron lifetime in discharge in crossed magnet and electric fields, increasing of ion current and increasing of neutron flux in sealed neutron tube respectively.

1 dwg

Description

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин.The invention relates to small sealed neutron tubes and can be used in the development of neutron generators for the study of geophysical and field wells.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен металлический корпус с размещенными в нем катодом, антикатодом, анодом и цилиндрическим постоянным магнитом, создающим между катодами аксиальное магнитное поле. Беспалов Д.Ф. Малогабаритная ускорительная трубка УНГ-1 для скважинных генераторов нейтронов. Геофизическая аппаратура, N 30, 1966, с.97-108. Патент США N 3546512, НКИ: 313-61. МПК: G21G 4/02, 1970.A sealed neutron tube containing a hollow cylindrical insulator is known, at one end of which a target is hermetically fixed, at the other end is a metal case hermetically placed with a cathode, anticathode, anode and cylindrical permanent magnet creating an axial magnetic field between the cathodes. Bespalov D.F. Small accelerator tube UNG-1 for downhole neutron generators. Geophysical equipment, N 30, 1966, pp. 97-108. US patent N 3546512, NKI: 313-61. IPC: G21G 4/02, 1970.

Недостатком аналога является низкая величина тока ионов на мишени, низкая величина потока нейтронов из-за потери свойств постоянного магнита в результате перегрева, так как магнит изолирован от корпуса и теплосъем с него затруднен.The disadvantage of the analogue is the low value of the ion current on the target, the low value of the neutron flux due to the loss of the properties of a permanent magnet as a result of overheating, since the magnet is isolated from the housing and heat removal from it is difficult.

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, антикатодом и анодом. Патент США № 4282440, МПК: G21G 4/02, 1981. Прототип.Known sealed neutron tube containing a hollow cylindrical insulator, at one end of which a target is hermetically fixed, and a metal case with a cathode, anticathode and anode located in it is sealed in a cavity of a cylindrical permanent magnet. US patent No. 4282440, IPC: G21G 4/02, 1981. Prototype.

Недостатком прототипа является низкая эффективность ионизации газа в источнике ионов и низкая величина потока нейтронов из-за низкой величины магнитной индукции на внутренней поверхности анода, так как анод находится на расстоянии от поверхности магнита.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of gas ionization in the ion source and low neutron flux due to the low magnitude of the magnetic induction on the inner surface of the anode, since the anode is located at a distance from the surface of the magnet.

Постоянный магнит в прототипе размещен на расстоянии от анода, поскольку они находятся под разными потенциалами. Это не позволяет увеличить напряженность магнитного поля на поверхности анода. Кроме того, в прототипе исключена возможность увеличения диаметра анода без увеличения габаритов всей запаянной нейтронной трубки.The permanent magnet in the prototype is placed at a distance from the anode, since they are under different potentials. This does not allow increasing the magnetic field strength on the surface of the anode. In addition, the prototype excluded the possibility of increasing the diameter of the anode without increasing the dimensions of the entire sealed neutron tube.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода нейтронов без увеличения габаритов трубки, увеличение диаметра анода и напряженности магнитного поля у поверхности анода, увеличение времени жизни электронов в разряде в скрещенных магнитном и электрическом полях, увеличение тока ионов и, соответственно, увеличение потока нейтронов запаянной нейтронной трубки.The technical result of the invention is to increase the neutron yield without increasing the dimensions of the tube, increase the diameter of the anode and the magnetic field near the surface of the anode, increase the lifetime of electrons in the discharge in crossed magnetic and electric fields, increase the ion current and, accordingly, increase the neutron flux of a sealed neutron tube.

Технический результат достигается тем, что в запаянной нейтронной трубке, содержащей анод, полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен расположенный в полости цилиндрического магнита металлический корпус с размещенными в нем катодом и антикатодом, анод выполнен в виде заземленного металлического корпуса, поверхность анода расположена непосредственно на внутренней поверхности цилиндрического постоянного магнита, а катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса.The technical result is achieved by the fact that in the sealed neutron tube containing the anode, a hollow cylindrical insulator, at one end of which the target is hermetically fixed, at the other end is a metal case located in the cavity of the cylindrical magnet with the cathode and anticathode placed in it, the anode is made in the form a grounded metal case, the anode surface is located directly on the inner surface of the cylindrical permanent magnet, and the cathode and anticathode are isolated from the ground Nogo metal body.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где:The invention is illustrated in the drawing, which schematically presents a sealed neutron tube, where:

1 - полый цилиндрический изолятор, 2 - мишень, герметично закрепленная на конце изолятора, 3 - анод, выполненный в виде заземленного металлического корпуса, 4 - катод, изолированный от корпуса, 5 - антикатод, 6 - цилиндрический постоянный магнит.1 — a hollow cylindrical insulator, 2 — a target hermetically fixed at the end of the insulator, 3 — an anode made in the form of a grounded metal case, 4 — a cathode isolated from the case, 5 — an anti-cathode, 6 — a cylindrical permanent magnet.

Выход нейтронов зависит от тока ионов. Ток ионов зависит от эффективности ионизации газа в разряде. Эффективность ионизации для разрядов в скрещенных электрическом и магнитном полях растет с ростом напряженности магнитного поля на внутренней поверхности анода и с ростом диаметра анода.The neutron yield depends on the ion current. The ion current depends on the efficiency of gas ionization in the discharge. The ionization efficiency for discharges in crossed electric and magnetic fields increases with increasing magnetic field strength on the inner surface of the anode and with increasing diameter of the anode.

Запаянная нейтронная трубка работает следующим образом.A sealed neutron tube operates as follows.

В объеме между катодом 4, антикатодом 5 и анодом 3 зажигают разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях.In the volume between the cathode 4, the anti-cathode 5 and the anode 3, a discharge is ignited in crossed electric and magnetic fields.

Для этого на анод 3 подают напряжение относительно катода 4 и антикатода 5.For this, anode 3 is supplied with voltage relative to the cathode 4 and anticathode 5.

Ионы дейтерия ускоряются к мишени 2 запаянной нейтронной трубки. Ускоренные ионы взаимодействуют с атомами трития, находящимися в мишени 2. В результате реакции ³Н(d,n)⁴He образуются нейтроны.Deuterium ions are accelerated to target 2 of a sealed neutron tube. Accelerated ions interact with tritium atoms located in target 2. As a result of the ³ H (d, n) ⁴ He reaction, neutrons are formed.

Диаметр анода 3 за счет исключения промежутка между анодом 3 и корпусом увеличен до диаметра корпуса. Кроме того, в этой конструкции увеличена напряженность магнитного поля на поверхности анода 3 за счет того, что поверхность анода непосредственно соприкасается с внутренней поверхностью цилиндрического постоянного магнита 6. При этом диаметр нейтронной трубки не возрастает и не требуется увеличивать размеры постоянного магнита 6.The diameter of the anode 3 due to the exclusion of the gap between the anode 3 and the casing is increased to the diameter of the casing. In addition, in this design, the magnetic field on the surface of the anode 3 is increased due to the fact that the surface of the anode is in direct contact with the inner surface of the cylindrical permanent magnet 6. Moreover, the diameter of the neutron tube does not increase and it is not necessary to increase the size of the permanent magnet 6.

Claims

A sealed neutron tube containing an anode, a hollow cylindrical insulator, at one end of which a target is hermetically fixed, at the other end is a metal case located in the cavity of a cylindrical magnet with a cathode and anticathode located in it, characterized in that the anode is made in the form of a grounded metal case , the anode surface is located directly on the inner surface of the cylindrical permanent magnet, and the cathode and anticathode are isolated from a grounded metal rpusa.