RU2777013C1 - Gas-filled neutron tube - Google Patents

Gas-filled neutron tube Download PDF

Info

Publication number
RU2777013C1
RU2777013C1 RU2021136666A RU2021136666A RU2777013C1 RU 2777013 C1 RU2777013 C1 RU 2777013C1 RU 2021136666 A RU2021136666 A RU 2021136666A RU 2021136666 A RU2021136666 A RU 2021136666A RU 2777013 C1 RU2777013 C1 RU 2777013C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ring
pipe
glass
cover
anticathode
Prior art date
Application number
RU2021136666A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сергеевич Носиков
Сергей Владимирович Сыромуков
Дмитрий Игоревич Юрков
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 RU2777013C1 publication Critical patent/RU2777013C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: sealed neutron tubes.
SUBSTANCE: invention relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for the study of geophysical and commercial wells, analysis of the composition of substances, radiation therapy. In a sealed neutron tube, including a tubular high-voltage insulator, at one end of which the accelerating electrode and target are hermetically fixed, and at the other end, a ring is hermetically fixed along its outer diameter. A pipe is attached to the ring along its inner diameter coaxially with it, an anticathode in the form of a disk with a hole for extracting ions is fixed at the opposite end of the pipe. Inside the pipe, coaxially with it, there is a glass, in which there is a cylindrical magnet. The edges of the glass are hermetically connected to the ring, in the cavity of the pipe between the anticathode and the bottom of the glass, an anode is placed coaxially with it, having the shape of a ring. A ring magnet is installed on the ring, pressed with one pole to the ring. A removable cover is pressed against the opposite pole of the magnet, the cylindrical magnet rests against the cover in its central part. The poles of cylindrical and ring magnets pressed against the cover are opposite. The cover, ring, tube and anti-cathode are made of soft magnetic material, the glass is made of non-magnetic material.
EFFECT: increase in the neutron flux of the tube.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин, анализа состава веществ, лучевой терапии.The invention relates to sealed neutron tubes and can be used in neutron generators for the study of geophysical and field wells, analysis of the composition of substances, 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. Недостатком нейтронной трубки является низкий поток нейтронов из-за значительного пробега ионов от антикатода к мишени. Ионы, прошедшие отверстие в антикатоде, ускоряются к мишени между антикатодом и ускоряющим электродом и далее движутся к мишени без ускорения. Пробег ионов составляет величину, приблизительно равную длине высоковольтного изолятора, и существенно превышает длину ускоряющего промежутка между антикатодом и ускоряющим электродом. Это приводит к неоправданным потерям в пучке ионов на той части пути, где ускорение отсутствует, и в результате этого к уменьшению потока нейтронов.Known sealed neutron tube containing a tubular high-voltage insulator placed at one end of the ion source 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. The disadvantage of the neutron tube is the low neutron flux due to the significant range of ions from the anticathode to the target. The ions that have passed the hole in the anticathode are accelerated towards the target between the anticathode and the accelerating electrode and then move towards the target without acceleration. The ion range is approximately equal to the length of the high-voltage insulator and significantly exceeds the length of the accelerating gap between the anticathode and the accelerating electrode. This leads to unjustified losses in the ion beam on that part of the path where there is no acceleration, and as a result, to a decrease in the neutron flux.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый высоковольтный изолятор с размещенным на одном его торце источником ионов с антикатодом с отверстием для извлечения ионов; в объеме изолятора, соосно с ним, размещена мишень. Патент Российской Федерации № 2366030, МПК H01J 27/04, 27.08.2009. Недостатком данной трубки является большое расстояние от мишени до торца трубки, что снижает плотность потока нейтронов на облучаемом образце.Known sealed neutron tube containing a tubular high-voltage insulator placed at one end of the source of ions with an anticathode with a hole for extracting ions; in the volume of the insulator, coaxially with it, the target is placed. Patent of the Russian Federation No. 2366030, IPC H01J 27/04, 08/27/2009. The disadvantage of this tube is the large distance from the target to the end of the tube, which reduces the neutron flux density on the irradiated sample.

Известна запаянная нейтронная трубка, включающая трубчатый высоковольтный изолятор, на одном торце которого герметично закреплены ускоряющий электрод и мишень, а на другом торце герметично, по своему внешнему диаметру, 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 № 2583000, МПК H05H 3/06, 27.04.2016. Данное техническое решение принято в качестве прототипа. Недостатком прототипа является низкий поток нейтронов из-за низкой эффективности горения разряда в области антикатода. В прототипе используется торцевой магнит, размещенный с внешней стороны катода. Напряженность магнитного поля максимальна на поверхности катода и резко падает к поверхности антикатода. По этой причине газовый разряд горит, в основном, у катода. Это снижает эффективность горения разряда в области отверстия антикатода и уменьшает извлекаемый ток ионов. Уменьшение тока ионов приводит к уменьшению потока нейтронов трубки.Known sealed neutron tube, including a tubular high-voltage insulator, on one end of which the accelerating electrode and target are hermetically fixed, and on the other end hermetically, along its outer diameter, a ring is fixed; a pipe is attached to the ring, along its inner diameter, coaxially with it, at the opposite end of the pipe, an anti-cathode in the form of a disk with a hole for extracting ions is fixed, inside the pipe, coaxially with it, a glass is placed in which a cylindrical magnet is located, the edges of the glass are sealed connected to the ring, in the cavity of the pipe, between the anticathode and the bottom of the glass, coaxially with it, there is an anode having the shape of a ring. Patent of the Russian Federation No. 2583000, IPC H05H 3/06, 04/27/2016. This technical solution is accepted as a prototype. The disadvantage of the prototype is the low neutron flux due to the low combustion efficiency of the discharge in the region of the anticathode. The prototype uses an end magnet placed on the outside of the cathode. The magnetic field strength is maximum at the cathode surface and drops sharply towards the anticathode surface. For this reason, the gas discharge burns mainly at the cathode. This reduces the efficiency of discharge combustion in the region of the anticathode hole and reduces the extracted ion current. A decrease in the ion current leads to a decrease in the tube neutron flux.

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

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 в запаянной нейтронной трубке, включающей 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 прикрепрена 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, на кольце установлен кольцевой магнит, прижатый одним полюсом к кольцу, к противоположному полюсу магнита прижата съемная крышка, цилиндрический магнит упирается в крышку в её центральной части. Полюсы цилиндрического и кольцевого магнитов, прижатых к крышке, противоположны. Крышка, кольцо, труба и антикатод выполнены из магнитомягкого материала, стакан выполнен из немагнитного материала. Благодаря такому решению увеличивается напряженность магнитного поля в области отверстия в антикатоде, в её центральной части, полюс цилиндрического магнита замыкаются с полюсом кольцевого магнита, увеличивается концентрация ионов в этой области и увеличивается ток ионов, что приводит к увеличению потока нейтронов трубки.The technical result is achieved by the fact that in a sealed neutron tube, including a tubular high-voltage insulator, at one end of which the accelerating electrode and the target are hermetically fixed, and at the other end a ring is hermetically fixed along its outer diameter, a pipe is attached to the ring along its inner diameter coaxially with it , an anti-cathode in the form of a disk with a hole for extracting ions is fixed at the opposite end of the pipe ring, a glass is placed coaxially with it inside the pipe, in which a cylindrical magnet is located, the edges of the glass are hermetically connected to the ring, in the cavity of the pipe between the anticathode and the bottom of the glass is placed coaxially with it an anode having the shape of a ring, a ring magnet is installed on the ring, pressed with one pole to the ring, a removable cover is pressed to the opposite pole of the magnet, a cylindrical magnet rests against the cover in its central part. The poles of cylindrical and ring magnets pressed against the cover are opposite. The cover, ring, tube and anti-cathode are made of soft magnetic material, the glass is made of non-magnetic material. Thanks to this solution, the magnetic field strength increases in the area of the hole in the anticathode, in its central part, the pole of the cylindrical magnet closes with the pole of the ring magnet, the concentration of ions in this area increases and the ion current increases, which leads to an increase in the neutron flux of the tube.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где 1 - трубчатый высоковольтный изолятор, 2 - ускоряющий электрод и мишень, 3 - кольцо, 4 - труба, 5 - антикатод, 6 - стакан, 7 - анод, 8 - цилиндрический магнит, 9 - кольцевой магнит, 10 - крышка. Трубка включает высоковольтный трубчатый изолятор 1, на одном из торцов которого герметично закреплены ускоряющий электрод и мишень 2. На другом торце изолятора 1 по своему внешнему диаметру герметично закреплено кольцо 3. К кольцу 3 по его внутреннему диаметру соосно с ним, прикреплена труба 4. На противоположном кольцу конце трубы 4 закреплен антикатод 5 в форме диска с отверстием для извлечения ионов. Внутри трубы 4 соосно с ней размещен стакан 6, в котором находится цилиндрический магнит 9. Края стакана 6 герметично соединены с кольцом 3. В полости трубы 4 между антикатодом 5 и дном стакана 6 соосно с ним размещен анод 7, имеющий форму кольца. На кольце 3 установлен кольцевой магнит 9, прижатый одним полюсом к кольцу 3. К противоположному полюсу магнита 9 прижата съемная крышка 10. Цилиндрический магнит 8 упирается в крышку 10 в её центральной части. Полюсы цилиндрического магнита 8 и кольцевого магнита 9, прижатых к крышке 10, противоположны. Крышка 10, кольцо 3, труба 4 и антикатод 5 выполнены из магнитомягкого материала. Стакан 6 выполнен из немагнитного материала.The essence of the invention is illustrated by a drawing, which schematically shows a sealed neutron tube, where 1 is a tubular high-voltage insulator, 2 is an accelerating electrode and target, 3 is a ring, 4 is a pipe, 5 is an anti-cathode, 6 is a glass, 7 is an anode, 8 is a cylindrical magnet, 9 - ring magnet, 10 - cover. The tube includes a high-voltage tubular insulator 1, at one end of which the accelerating electrode and target 2 are hermetically fixed. the end of the pipe 4 opposite to the ring is fixed with an anti-cathode 5 in the form of a disk with a hole for extracting ions. Inside the tube 4, coaxially with it, there is a cup 6, in which there is a cylindrical magnet 9. The edges of the cup 6 are hermetically connected to the ring 3. In the cavity of the tube 4 between the anticathode 5 and the bottom of the cup 6, an anode 7 is placed coaxially with it, having the shape of a ring. An annular magnet 9 is mounted on ring 3, pressed with one pole to ring 3. A removable cover 10 is pressed to the opposite pole of magnet 9. Cylindrical magnet 8 abuts against cover 10 in its central part. The poles of the cylindrical magnet 8 and the ring magnet 9 pressed against the cover 10 are opposite. Cover 10, ring 3, tube 4 and anticathode 5 are made of soft magnetic material. Glass 6 is made of non-magnetic material.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

На анод источника ионов подается положительное относительно катода и антикатода напряжение. В газоразрядной камере между катодом и антикатодом, торцевым и кольцевым магнитами создается магнитное поле. Магнитные силовые линии одного из полюсов кольцевого магнита замыкаются с противоположным полюсом цилиндрического магнита в промежутке между катодом и антикатодом. Такое замыкание обеспечивают кольцо, труба и антикатод, выполненные из магнитомягкого материала, что приводит к увеличению напряженности магнитного поля в области отверстия антикатода. Крышка из магнитомягкого материала обеспечивает замыкание противоположных полюсов кольцевого магнита и цилиндрического магнита, что уменьшает рассеивание магнитных линий вне объема источника ионов. Увеличивается эффективность горения разряда в области отверстия антикатода, что приводит к увеличению тока ионов и потока нейтронов трубки. Через отверстие в антикатоде, ионы из разряда попадают в объем трубчатого высоковольтного изолятора и ускоряются к мишени. В мишени в результате термоядерных реакций образуются нейтроны.A positive voltage relative to the cathode and anticathode is applied to the anode of the ion source. A magnetic field is created in the gas-discharge chamber between the cathode and anticathode, end and ring magnets. The magnetic lines of force of one of the poles of the ring magnet are closed with the opposite pole of the cylindrical magnet in the gap between the cathode and anticathode. Such a closure is provided by a ring, a pipe and an anticathode made of a magnetically soft material, which leads to an increase in the magnetic field strength in the region of the anticathode hole. The cover made of soft magnetic material ensures the closing of the opposite poles of the ring magnet and the cylindrical magnet, which reduces the scattering of magnetic lines outside the volume of the ion source. The efficiency of discharge burning in the area of the anticathode hole increases, which leads to an increase in the ion current and the neutron flux of the tube. Through the hole in the anticathode, the ions from the discharge enter the volume of the tubular high-voltage insulator and are accelerated towards the target. Neutrons are produced in the target as a result of thermonuclear reactions.

Claims (1)

Запаянная 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, отличающаяся тем, что на кольце установлен кольцевой магнит, прижатый одним полюсом к кольцу, к противоположному полюсу магнита прижата съемная крышка, цилиндрический магнит упирается в крышку в её центральной части, полюсы цилиндрического и кольцевого магнитов, прижатых к крышке, противоположны, крышка, кольцо, труба и антикатод выполнены из магнитомягкого материала, стакан выполнен из немагнитного материала.A sealed neutron tube, including a tubular high-voltage insulator, at one end of which the accelerating electrode and target are hermetically fixed, and at the other end a ring is hermetically fixed along its outer diameter, a pipe is attached to the ring along its inner diameter coaxially with it, at the opposite end of the pipe is fixed an anticathode in the form of a disk with a hole for extracting ions, inside the tube coaxially with it there is a glass, in which there is a cylindrical magnet, the edges of the glass are hermetically connected to the ring, in the cavity of the pipe between the anticathode and the bottom of the glass, an anode is placed coaxially with it, having the shape of a ring, which differs topics that a ring magnet is installed on the ring, pressed with one pole to the ring, a removable cover is pressed to the opposite pole of the magnet, a cylindrical magnet rests against the cover in its central part, the poles of the cylindrical and ring magnets pressed to the cover are opposite, cover, ring, pipe and anticathode are made of soft magnetic material, the glass is made of non-magnetic material.
RU2021136666A 2021-12-13 Gas-filled neutron tube RU2777013C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2777013C1 true RU2777013C1 (en) 2022-08-01

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224578U1 (en) * 2024-02-28 2024-03-29 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Sealed neutron tube

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146052A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Schlumberger Technology Corporation Low Power Neutron Generators
RU2362278C1 (en) * 2008-01-10 2009-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Sealed neutron tube
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
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090146052A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Schlumberger Technology Corporation Low Power Neutron Generators
RU2362278C1 (en) * 2008-01-10 2009-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" Sealed neutron tube
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
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU224578U1 (en) * 2024-02-28 2024-03-29 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Sealed neutron tube

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3786258A (en) Closed system neutron generator tube
US5745536A (en) Secondary electron ion source neutron generator
Pikin et al. RHIC EBIS: basics of design and status of commissioning1
US5568053A (en) Ionization gauge having a non-time varying magnetic field generator of separated opposed magnets
RU2451433C1 (en) Gas-filled neutron tube
JP5297038B2 (en) Ion trap with longitudinal permanent magnet and mass spectrometer using such a magnet
RU2316835C1 (en) Neutron vacuum tube
RU2777013C1 (en) Gas-filled neutron tube
US5675606A (en) Solenoid and monocusp ion source
JP3867972B2 (en) Inertial electrostatic confinement fusion device
RU187270U1 (en) PULSE NEUTRON GENERATOR
EA044203B1 (en) GAS-FILLED NEUTRON TUBE
EP0329461A2 (en) Mass Spectrometer
CN110137060A (en) Permanent magnet focusing radial strong current electron beam diode
JPWO2007102202A1 (en) Mass spectrometer
RU192776U1 (en) PULSE SOURCE OF PENNING IONS
RU193577U1 (en) Gas-filled neutron tube with inertial ion confinement
RU2558384C2 (en) Gas stripping target
RU226563U1 (en) Sealed neutron tube
RU141586U1 (en) PULSED SOURCE OF X-RAY RADIATION OF NANOSECOND DURATION
RU160364U1 (en) ION MAGNETIC DIODE FOR NEUTRON GENERATION
RU224578U1 (en) Sealed neutron tube
SU865110A1 (en) Impulse source of neutrons
RU2356114C1 (en) Sealed neutron tube
RU71468U1 (en) SEALED NEUTRON PIPE