RU2357387C1

RU2357387C1 - Neutron generator

Info

Publication number: RU2357387C1
Application number: RU2007136631/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Сыромуков (RU); Сергей Владимирович Сыромуков; Николай Владимирович Шахорин (RU); Николай Владимирович Шахорин; Руслан Владимирович Добров (RU); Руслан Владимирович Добров; Александр Геннадьевич Садилкин (RU); Александр Геннадьевич Садилкин
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2009-05-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed device relates to neutron generators and can be used in neutron logging, in neutron activation analysis, and in beam-therapy. The neutron generator has a radiation source-detector pair. The radiation source-detector pair is located in the line-of-sight of each other. One radiation source-detector is put in a grounded case and is electrically connected to a device for controlling the ion source, which is at zero potential. The other radiation source-detector is in a container and is connected to the power supply of the ion source, fitted in the container. The radiation source-detector pair is separated by a high-voltage insulation layer.

EFFECT: reduced size of neutron generator.

1 dwg

Description

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано в нейтронном каротаже, в нейтронном активационном анализе, в лучевой терапии.The invention relates to neutron generators and can be used in neutron logging, in neutron activation analysis, in radiation therapy.

Известен генератор нейтронов, содержащий запаянную ускорительную трубку, мишень которой подключена к источнику ускоряющего напряжения и окружена высоковольтной изоляцией, электроды источника ионов подключены к блокам питания, находящимся под нулевым потенциалом. Межотраслевая научно-технической конференция «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». 2003 г., Москва, Россия, Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова, с.67.Known neutron generator containing a sealed accelerator tube, the target of which is connected to a source of accelerating voltage and surrounded by high voltage insulation, the electrodes of the ion source are connected to power supplies that are at zero potential. Intersectoral scientific and technical conference "Portable neutron generators and technologies based on them." 2003, Moscow, Russia, All-Russian Research Institute of Automation named after N.L.Dukhov, p. 67.

Недостатком известного устройства является низкая плотность потока нейтронов на облучаемом образце из-за расположения высоковольтной изоляции между мишенью и образцом, низкая величина нейтронного потока из-за перегрева мишени пучком ионов.A disadvantage of the known device is the low neutron flux density on the irradiated sample due to the location of high-voltage isolation between the target and the sample, the low neutron flux due to overheating of the target by the ion beam.

Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий контейнер, под потенциалом ускоряющего напряжения, запаянную ускорительную трубку, мишень которой находится под нулевым потенциалом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блоки питания электродов источника ионов, размещенные в объеме контейнера и соединенные с разделительными трансформаторами. Manual for troubleshooting and upgrading of neutron generators. International Atomic Energy Agency, IAEA-TECDOC-913, 1996 г., c.86. Прототип.Known neutron generator containing a conductive container, under the accelerating voltage potential, a sealed accelerator tube, the target is at zero potential, and the ion source is placed in the container, power supply units of the ion source electrodes placed in the container and connected to the isolation transformers. Manual for troubleshooting and upgrading of neutron generators. International Atomic Energy Agency, IAEA-TECDOC-913, 1996, p. 86. Prototype.

Прототип из-за использования нескольких разделительных трансформаторов для питания электродов источника ионов имеет значительные габариты.The prototype due to the use of several isolation transformers for powering the electrodes of the ion source has significant dimensions.

Техническим результатом изобретения является увеличение надежности при уменьшении габаритов генератора нейтронов.The technical result of the invention is to increase reliability while reducing the size of the neutron generator.

Технический результат достигается тем, что генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, источником ускоряющего напряжения, включенным между корпусом и контейнером, запаянную ускорительную трубку, мишень которой электрически соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блок питания электродов источника ионов, размещенный в объеме контейнера, содержит пару источник-детектор излучения, расположенную в зоне прямой видимости друг друга, один из которых размещен у заземленного корпуса и электрически соединен с расположенным под нулевым потенциалом устройством управления источником ионов, а второй размещен у контейнера и соединен с блоком питания источника ионов, установленным в контейнере, пара источник-детектор излучения разделена слоем высоковольтной изоляции.The technical result is achieved in that a neutron generator containing a conductive grounded case, filled with a high-voltage dielectric with a conductive container located therein, an accelerating voltage source connected between the case and the container, a sealed accelerator tube, the target of which is electrically connected to the case, and the ion source is placed in the volume of the container, the power supply unit of the electrodes of the ion source, placed in the volume of the container, contains a pair of source-detector of radiation located in the zone p each other’s pit of visibility, one of which is located near the grounded housing and is electrically connected to the ion source control device located at zero potential, and the second is placed near the container and connected to the ion source power supply installed in the container, the radiation source-detector pair is separated by a high-voltage layer isolation.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен генератор нейтронов, где: 1 - проводящий заземленный корпус, 2 - высоковольтный диэлектрик (в нашем случае жидкий), 3 - проводящий контейнер, 4 - источник ускоряющего напряжения, 5 - запаянная ускорительная трубка, 6 - мишень. 7 - источник ионов, расположенный в объеме проводящего контейнера 3, 8 - блок питания электродов источника ионов 7, 9 - пара источник-детектор излучения, 10 - разделительный трансформатор, 11 - блок питания разделительного трансформатора 10, 12 - блок управления пары источник-детектор 9.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a neutron generator, where: 1 - a conductive grounded case, 2 - a high-voltage dielectric (in our case, liquid), 3 - a conductive container, 4 - a source of accelerating voltage, 5 - a sealed accelerator tube, 6 - target. 7 - ion source located in the volume of the conductive container 3, 8 - power supply unit of the electrodes of the ion source 7, 9 - pair source-detector of radiation, 10 - isolation transformer, 11 - power supply of the isolation transformer 10, 12 - control unit of the pair source-detector 9.

Проводящий заземленный корпус 1 заполнен высоковольтным диэлектриком 2. Источник ускоряющего напряжения 4 включен между проводящим заземленным корпусом 1 и проводящим контейнером 3. Проводящий контейнер 3 находится под потенциалом ускоряющего напряжения. Мишень 6 запаянной ускорительной трубки 5 электрически соединена с корпусом 1.The conductive grounded case 1 is filled with a high voltage dielectric 2. An accelerating voltage source 4 is connected between the conductive grounded case 1 and the conductive container 3. The conductive container 3 is at an accelerating voltage potential. The target 6 of the sealed accelerator tube 5 is electrically connected to the housing 1.

Генератор работает следующим образом. С помощью источника ускоряющего напряжения 4 на проводящий контейнер 3 относительно проводящего заземленного корпуса 1 подают ускоряющее напряжение. Благодаря этому между источником ионов 7 и мишенью 6 запаянной ускорительной трубки 5 возникает ускоряющее электрическое поле. Для исключения пробоев объем проводящего заземленного корпуса 1 заполнен высоковольтным диэлектриком 2, например трансформаторным маслом.The generator operates as follows. Using an accelerating voltage source 4, an accelerating voltage is applied to the conductive container 3 relative to the conductive grounded body 1. Due to this, an accelerating electric field arises between the ion source 7 and the target 6 of the sealed accelerator tube 5. To avoid breakdowns, the volume of the conductive grounded housing 1 is filled with a high-voltage dielectric 2, for example, transformer oil.

После включения блока питания разделительного трансформатора 11 питание через разделительный трансформатор 10 подают на блок питания электродов источника ионов 8. После включения блока управления 12 на источник-детектор пары 9, размещенный под нулевым потенциалом, подают кодовые сигналы. Кодовые сигналы передают через слой высоковольтного диэлектрика 2. Кодовые сигналы управляют работой блоком питания источника ионов 8. На выходных клеммах блока питания источника ионов 8, подключенных к соответствующим электродам источника ионов 7, устанавливаются рабочие напряжения, а в источнике ионов 7 зажигается газовый разряд.After turning on the power supply unit of the isolation transformer 11, power is supplied through the isolation transformer 10 to the power supply unit of the electrodes of the ion source 8. After switching on the control unit 12, the code signals are supplied to the source-detector of pair 9 placed at zero potential. Code signals are transmitted through a layer of high-voltage dielectric 2. Code signals control the operation of the power supply of the ion source 8. At the output terminals of the power supply of the ion source 8, connected to the corresponding electrodes of the ion source 7, operating voltages are set, and a gas discharge is ignited in the ion source 7.

Ионы, возникающие в разряде, ускоряют в электрическом поле между источником ионов 7 и мишенью 6. В результате ядерных реакций при взаимодействии ускоренных ионов с веществом мишени в мишени 6 возникают нейтроны.Ions arising in the discharge accelerate in an electric field between the ion source 7 and target 6. As a result of nuclear reactions during the interaction of accelerated ions with the target material, neutrons appear in the target 6.

Значения напряжений на электродах источника 7 и токов между электродами источника ионов 7 кодируют блоком питания источника ионов 8 и подают на источник-детектор пары 9, размещенный под потенциалом ускоряющего напряжения.The voltage values at the electrodes of the source 7 and the currents between the electrodes of the ion source 7 are encoded by the power supply of the ion source 8 and fed to the source-detector of the pair 9, placed under the accelerating voltage potential.

Сигнал проходит слой высоковольтного диэлектрика 2, регистрируется источником-детектором 9, размещенным под нулевым потенциалом, и поступает на блок управления 12. Блок управления 12 анализирует сигналы и корректирует напряжения на электродах источника ионов 7 в соответствии с заданной программой.The signal passes through a layer of high-voltage dielectric 2, is registered by a source-detector 9, placed at zero potential, and is fed to a control unit 12. The control unit 12 analyzes the signals and corrects the voltage at the electrodes of the ion source 7 in accordance with a predetermined program.

Claims

A neutron generator containing a conductive grounded case, filled with a high-voltage dielectric with a conductive container located therein, an accelerating voltage source connected between the case and the container, a sealed accelerator tube, the target of which is electrically connected to the case, and the ion source is placed in the container volume, the electrode power supply an ion source located in the volume of the container, characterized in that the generator contains a pair of source-detector of radiation located in the straight line zone each other, one of which is located at the grounded housing and is electrically connected to the ion source control device located at zero potential, and the second is located at the container and connected to the ion source power supply installed in the container, the radiation source-detector pair is separated by a high-voltage insulation layer .