RU2624914C1 - Neutron generator - Google Patents
Neutron generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624914C1 RU2624914C1 RU2016122072A RU2016122072A RU2624914C1 RU 2624914 C1 RU2624914 C1 RU 2624914C1 RU 2016122072 A RU2016122072 A RU 2016122072A RU 2016122072 A RU2016122072 A RU 2016122072A RU 2624914 C1 RU2624914 C1 RU 2624914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- conductive
- accelerating
- source
- resistor
- 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
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано для нейтронного анализа веществ, материалов и изделий, нейтронной терапии, моделирования нейтронных полей термоядерных устройств.The invention relates to neutron generators and can be used for neutron analysis of substances, materials and products, neutron therapy, simulation of neutron fields of thermonuclear devices.
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 an accelerating voltage source and surrounded by high voltage insulation, the ion source electrodes are connected to power supplies at zero potential (Intersectoral scientific and technical conference "Portable neutron generators and technologies based on them." 2003, Moscow, Russia, NL Dukhov All-Russian Scientific Research Institute of Automatics, 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, включающий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, источником ускоряющего напряжения, размещенным вне проводящего заземленного корпуса и подключенным к проводящему контейнеру через высоковольтный кабель и кабельный ввод, запаянной нейтронной трубкой, имеющей два ускоряющих промежутка, разделенных ускоряющим электродом, мишень которой электрически соединена с заземленным корпусом, корпус источника ионов размещен в объеме проводящего контейнера, а напряжения на ускоряющий электрод трубки подается с резисторов, включенных между проводящим заземленным корпусом и контейнером и образующих делитель (Авт. св. №1061687, МПК Н05Н 3/00, 23.05.1989).Known neutron generator, including a conductive grounded case, filled with a high voltage dielectric with a conductive container located therein, an accelerating voltage source located outside the conductive grounded case and connected to the conductive container through a high voltage cable and cable entry, sealed with a neutron tube having two accelerating gaps separated accelerating electrode, the target of which is electrically connected to a grounded housing, the housing of the ion source is placed in a volume of of driving container, and the tube voltage on the accelerating electrode supplied with a resistor connected between the grounded conductive housing and the container and forming a divider (Ed. St. №1061687, IPC
Недостатками устройства являются значительные габариты и повышенное энергопотребление. Аналог имеет значительные габариты из-за того, что источник ускоряющего напряжения размещен в отдельном корпусе и в состав генератора входит высоковольтный кабель и два кабельных ввода. Аналог также имеет повышенное энергопотребление из-за того, что промежуточное напряжение на ускоряющий электрод трубки подается через делитель, в котором выделяется значительная мощность. Для обеспечения эффективного распределения напряжения между электродами трубки ток через делитель должен превосходить ток трубки и энергия, потребляемая делителем должна превосходить энергию, выделяемую в трубке. Таким образом, использование делителя увеличивает энергопотребление генератора нейтронов.The disadvantages of the device are significant dimensions and increased power consumption. The analogue has significant dimensions due to the fact that the accelerating voltage source is located in a separate housing and the generator includes a high-voltage cable and two cable entries. The analogue also has an increased power consumption due to the fact that the intermediate voltage is supplied to the accelerating electrode of the tube through a divider, in which significant power is released. To ensure efficient distribution of voltage between the electrodes of the tube, the current through the divider must exceed the current of the tube and the energy consumed by the divider must exceed the energy released in the tube. Thus, the use of a divider increases the energy consumption of the neutron generator.
Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, запаянной нейтронной трубкой, мишень которой электрически соединена с заземленным корпусом, а корпус источника ионов размещен в объеме проводящего контейнера, источник ускоряющего напряжения, включенный между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером (Патент РФ №2357387, МПК Н05Н 3/06, 27.05.2009). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.Known neutron generator containing a conductive grounded case, filled with a high voltage dielectric with a conductive container located therein, a sealed neutron tube, the target of which is electrically connected to a grounded case, and the ion source body is placed in the volume of the conductive container, an accelerating voltage source connected between the conductive grounded case and a conductive container (RF Patent No. 2357387, IPC Н05Н 3/06, 05/27/2009). This technical solution was made as a prototype.
Недостатком прототипа является низкая надежность. Нейтронная трубка является высоковольтным газоразрядным прибором. При ее эксплуатации, особенно на стадии высоковольтной тренировки, регулярно возникают высоковольтные пробои. Эти пробои могут возникать между источником ионов и ускоряющим электродом. В результате пробоя между источником ионов и ускоряющим электродом в образующемся разрядном канале, выделяется значительная часть энергии, запасенной в конструктивной емкости между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером, находящимся под высоким положительным потенциалом. Такой пробой может приводить к повреждениям электродов и оболочки трубки и к выходу генератора нейтронов из строя. В результате пробоя между корпусом источника ионов и ускоряющим электродом все ускоряющее напряжение может быть приложено к зазору между ускоряющим электродом и мишенью, что приведет к его пробою и возможному выходу генератора из строя.The disadvantage of the prototype is low reliability. The neutron tube is a high voltage gas discharge device. During its operation, especially at the stage of high-voltage training, high-voltage breakdowns regularly occur. These breakdowns can occur between the ion source and the accelerating electrode. As a result of the breakdown between the ion source and the accelerating electrode in the formed discharge channel, a significant part of the energy stored in the structural capacitance between the conductive grounded case and the conductive container under high positive potential is released. Such a breakdown can lead to damage to the electrodes and the shell of the tube and to the failure of the neutron generator. As a result of the breakdown between the body of the ion source and the accelerating electrode, all the accelerating voltage can be applied to the gap between the accelerating electrode and the target, which will lead to its breakdown and possible generator failure.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности генератора нейтронов.The technical result of the invention is to increase the reliability of the neutron generator.
Технический результат достигается за счет того, что генератор нейтронов содержит проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, запаянной нейтронной трубкой, имеющей два ускоряющих промежутка, разделенных ускоряющим электродом, мишень которой электрически соединена с заземленным корпусом, а корпус источника ионов размещен в объеме проводящего контейнера, источником ускоряющего напряжения, включенным между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером. Генератор нейтронов отличается тем, что источник ускоряющего напряжения состоит из двух последовательно соединенных высоковольтных источников, выход первого из которых соединен с входом второго и соединен с ускоряющим электродом через высоковольтный резистор, а выход второго соединен через балластный резистор с проводящим контейнером, параллельно высоковольтному резистору, соединяющему первый источник с ускоряющим электродом, последовательно включены диод катодом к первому высоковольтному источнику и демпфирующий резистор, одновременно между ускоряющим электродом и проводящим заземленным корпусом включен конденсатор, а между проводящим контейнером и корпусом источника ионов включен токоограничивающий резистор.The technical result is achieved due to the fact that the neutron generator contains a conductive grounded case, filled with a high-voltage dielectric with a conductive container located therein, a sealed neutron tube having two accelerating gaps separated by an accelerating electrode, the target of which is electrically connected to the grounded case, and the ion source body placed in the volume of the conductive container, an accelerating voltage source connected between the conductive grounded case and the conductive container m. The neutron generator is characterized in that the accelerating voltage source consists of two series-connected high-voltage sources, the output of the first of which is connected to the input of the second and connected to the accelerating electrode through a high-voltage resistor, and the output of the second is connected through a ballast to a conductive container parallel to the high-voltage resistor connecting the first source with an accelerating electrode, a diode cathode is connected in series to the first high-voltage source and a damping resistor, one a capacitor is connected between the accelerating electrode and the conductive grounded case, and a current-limiting resistor is connected between the conductive container and the body of the ion source.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен генератор нейтронов, где 1 - проводящий заземленный корпус, 2 - высоковольтный диэлектрик, 3 - проводящий контейнер, 4 - запаянная нейтронная трубка, 5 - ускоряющий электрод запаянной нейтронной трубки, 6 - мишень запаянной нейтронной трубки, 7 - корпус источника ионов, 8 - источник ускоряющего напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных высоковольтных источников 9 и 10, R1 - высоковольтный резистор, R2 - демпфирующий резистор, R3 - балластный резистор, R4 - токоограничивающий резистор, VD - диод, С1 - конденсатор, С2 - конструктивный конденсатор, образованный проводящим контейнером 3 и проводящим заземленным корпусом 1.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a neutron generator, where 1 is a conductive grounded case, 2 is a high voltage dielectric, 3 is a conductive container, 4 is a sealed neutron tube, 5 is an accelerating electrode of a sealed neutron tube, 6 is the target of a sealed neutron tube, 7 - ion source housing, 8 - accelerating voltage source, consisting of two series-connected high-
Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.
От источника ускоряющего напряжения 8 на корпус источника ионов 7 через последовательно соединенные балластный резистор R3 и токоограничивающий резистор R4 относительно проводящего заземленного корпуса 1 подается суммарное ускоряющее напряжение двух источников 9 и 10. Между корпусом источника ионов 7 и мишенью 6 запаянной ускорительной трубки 4 возникает ускоряющее электрическое поле. Проводящий контейнер 3 подключен к точке соединения резисторов R3 и R4. На ускоряющий электрод 5 запаянной нейтронной трубки 4 и конденсатор С1 подается напряжение первого источника 9 через высоковольтный резистор R1. Диод VD в этом случае закрыт. Ионы, возникающие в источнике ионов 7, ускоряются в электрическом поле двух зазоров: между источником ионов 7 и ускоряющим электродом 5, а затем между ускоряющим электродом 5 и мишенью 6. Ускоренные ионы попадают на мишень 6 нейтронной трубки и в результате ядерных реакций при взаимодействии ускоренных ионов с веществом мишени возникают нейтроны.From the accelerating
Нейтронная трубка, являясь высоковольтным электровакуумным устройством, допускает отдельные пробои, которые возникают не только во время высоковольтной тренировки, но и во время эксплуатации генератора нейтронов. Вероятным местом пробоя в трубке является зазор между корпусом источника ионов 7 и ускоряющим электродом 5. В результате такого пробоя заряд конструктивного конденсатора С2 стекает на корпус 1 по цепи: токоограничивающий резистор R4, корпус источника ионов 7, разрядный промежуток, ускоряющий электрод 5, конденсатор С1. При этом дополнительно заряжается конденсатор С1 и на нем возникает дополнительное напряжение и увеличивается вероятность пробоя зазора ускоряющий электрод 5 - мишень 6. Ток разряда ограничивается резистором R4 и в нем поглощается запасенная энергия конструктивного конденсатора С2 и, таким образом, уменьшается энергия, приводящая к повреждению электродов трубки и изолятора в области канала разряда. Величина дополнительного напряжения конденсатора С1 определяется соотношением емкостей С1 и С2. Чем больше емкость конденсатора С1, тем меньше дополнительное напряжение на нем и ускоряющем электроде 5 и меньше вероятность пробоя. Установка конденсатора С1 уменьшает дополнительное напряжение на ускоряющем электроде 5 и тем самым увеличивает надежность генератора. Дополнительное напряжение конденсатора С1 приводит к открыванию диода VD и стеканию дополнительного заряда на проводящий заземленный корпус 1 через демпфирующий резистор R2 и источник питания 9. Таким образом исключается возможность накопления дополнительного заряда на конденсаторе С1 и рост напряжения на ускоряющем электроде 5. Демпфирующий резистор R2 ограничивает ток через диод VD и подавляет колебания, возникающие в цепи питания ускоряющего электрода во время переходного процесса. Таким образом наличие конденсатора С1 и демпфирующего резистора R2 приводит к уменьшению напряжения на ускоряющем электроде 5 и тем самым увеличивает надежность генератора. В случае пробоя двух зазоров трубки одновременно: корпус источника ионов 7 - ускоряющий электрод 5 и ускоряющий электрод 5 - мишень 6, резисторы R1 и R3 ограничивают токи разряда источника ускоряющего напряжения 8 по двум цепям разряда и поглощают накопленную в нем энергию, тем самым уменьшая повреждения на электродах трубки и изоляторе.The neutron tube, being a high-voltage electrovacuum device, allows for individual breakdowns that occur not only during high-voltage training, but also during operation of the neutron generator. The probable place of the breakdown in the tube is the gap between the body of the
Таким образом, генератор обладает повышенной надежностью за счет уменьшения вероятности пробоя зазора ускоряющий электрод 5 - мишень 6 за счет уменьшения дополнительного напряжения на ускоряющем электроде 5 и за счет уменьшения энергии, идущей на повреждение электродов и изолятора трубки в области канала разряда.Thus, the generator has increased reliability by reducing the probability of breakdown of the gap of the accelerating electrode 5 -
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122072A RU2624914C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Neutron generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122072A RU2624914C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Neutron generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2624914C1 true RU2624914C1 (en) | 2017-07-10 |
Family
ID=59312528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016122072A RU2624914C1 (en) | 2016-06-03 | 2016-06-03 | Neutron generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2624914C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745133C1 (en) * | 2017-08-30 | 2021-03-22 | Нойборон Медтех Лтд. | Neutron capture therapy system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199136C2 (en) * | 1998-01-23 | 2003-02-20 | Циньхуа Юниверсити | Neutron generator in sealed tube containing built-in detector of bound alpha particles for hole logging |
RU2357387C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Neutron generator |
WO2011060282A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Schlumberger Canada Limited | Electrode configuration for downhole nuclear radiation generator |
EP2389790A1 (en) * | 2009-01-21 | 2011-11-30 | Schlumberger Technology B.V. | Neutron generator |
-
2016
- 2016-06-03 RU RU2016122072A patent/RU2624914C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2199136C2 (en) * | 1998-01-23 | 2003-02-20 | Циньхуа Юниверсити | Neutron generator in sealed tube containing built-in detector of bound alpha particles for hole logging |
RU2357387C1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" | Neutron generator |
EP2389790A1 (en) * | 2009-01-21 | 2011-11-30 | Schlumberger Technology B.V. | Neutron generator |
WO2011060282A2 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Schlumberger Canada Limited | Electrode configuration for downhole nuclear radiation generator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745133C1 (en) * | 2017-08-30 | 2021-03-22 | Нойборон Медтех Лтд. | Neutron capture therapy system |
US11198023B2 (en) | 2017-08-30 | 2021-12-14 | Neuboron Medtech Ltd. | Neutron capture therapy system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101406110B (en) | Sequentially pulsed traveling wave accelerator | |
RU2603352C2 (en) | Accelerator for charged particles | |
US20160307649A1 (en) | Apparatus and process for penetration of the coulomb barrier | |
JP2012528427A (en) | Cascade accelerator | |
RU2357387C1 (en) | Neutron generator | |
Sack et al. | Triggered Marx generators for the industrial-scale electroporation of sugar beets | |
US3015745A (en) | Apparatus for ionising a gas to obtain high intensity pulsed ions or electrons | |
RU2624914C1 (en) | Neutron generator | |
US2574655A (en) | Apparatus for focusing high-energy particles | |
Caporaso et al. | High gradient induction accelerator | |
RU187270U1 (en) | PULSE NEUTRON GENERATOR | |
US11296620B2 (en) | Metallic glow discharge diode and triode devices with large cold cathode as efficient charge generator—a power cell | |
RU2342810C1 (en) | Plasma source of penetrating radiation | |
RU165286U1 (en) | PULSED NEUTRON GENERATOR | |
RU2541509C1 (en) | Neutron radiator unit | |
RU141449U1 (en) | PLASMA SOURCE OF PASSING RADIATION | |
US9101040B2 (en) | DC voltage-operated particle accelerator | |
Lam et al. | Fast discharge energy storage development for advanced X-ray simulators | |
RU2582588C2 (en) | Tandem accelerator with vacuum insulation | |
RU71499U1 (en) | NEUTRON GENERATOR | |
RU174217U1 (en) | Pulsed neutron generator | |
Gerasimov | Multichannel spark gaps with control bar electrodes: Their development and application (a review) | |
US2985760A (en) | Compact neutron source | |
RU166092U1 (en) | NEUTRON GENERATOR | |
RU60295U1 (en) | PULSE SOURCE OF PASSING RADIATION |