Газонаполненная нейтронная трубка

Авторы патента:

H05H3/06 - генерирование нейтронных пучков (мишени для проведения ядерных реакций H05H 6/00; источники нейтронов G21G 4/02)

Владельцы патента RU 2451433:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ" (RU)

Изобретение относится к отпаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для проведения неразрушающего элементного анализа вещества и проведения исследований нейтронно-радиационными методами, в т.ч. для проведения геофизических исследований нефтегазовых скважин. Газонаполненная нейтронная трубка с источником Пеннинга выполнена в виде герметичной колбы. В колбе расположены мишень, ионнооптическая система, источник ионов и генератор рабочего газа. На внутренней поверхности герметичной колбы в зоне электродов ионнооптической системы нанесена насечка, увеличивающая площадь внутренней поверхности герметичной колбы. Насечка может быть выполнена синусоидальной формы, с амплитудой и периодом 1 мм. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс работы нейтронной трубки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Известна нейтронная трубка, которая представляет собой миниатюрный линейный ускоритель ионов, с одной стороны которого расположен ионный источник, а с другой - мишень. Генерация нейтронов происходит в результате реакции (d, n), при бомбардировке ускоренными ионами мишени. Получаемые при этом нейтроны имеют энергию 2,5 МэВ для реакции D(d, n)Не3 и 14 МэВ для реакции T(d, n)Не4. Нейтронная трубка имеет три основных узла: ионный источник, ионнооптическая система, мишенный узел. В качестве ионного источника в трубке применен ионный источник типа Пеннинга с холодным катодом. Рабочий газ (дейтерий либо смесь дейтерия и трития) содержится в натекателе (генераторе рабочего газа). На анод ионного источника подают модуляционное напряжение с частотой следования f от 400 Гц до 10 кГц с длительностью от 100 до 20 мкс соответственно. Сборник материалов межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». М.: ВНИИА, 2003. С.12.

Известна газонаполненная нейтронная трубка, содержащая герметичную оболочку, источник ионов типа Пеннинга, источник газа (натекатель), ускоряющий электрод, мишень, высоковольтный изолятор, газопоглотитель. Патент США US 2009/0108192 A1.

Известна газонаполненная нейтронная трубка с ионным источником Пеннинга с термокатодом, выполненная в виде герметичной металлостеклянной колбы. В колбе расположены мишень, ионнооптическая система, источник ионов, генератор рабочего газа и газопоглотитель. Газопоглотитель установлен на одном из вводов ножки газонаполненной нейтронной трубки, содержит встроенный термоподогреватель и выполнен в виде втулки из спеченного мелкозернистого порошка титана массой от 100 до 350 мг. Такое выполнение газонаполненной нейтронной трубки позволяет повысить электрическую прочность ионнооптической системы трубки с ионным источником Пеннинга и горячим катодом, а также увеличить нейтронный поток и ресурс. (Патент Российской Федерации №2372755, МПК Н05Н 3/06, 2008 г. - прототип.)

Все вышеперечисленные нейтронные трубки страдают общим недостатком - в процессе работы вследствие расфокусировки пучка ионов, извлекаемых из источника ионов, часть пучка попадает на внутренние поверхности фокусирующего и ускоряющего электродов. Помимо увеличения тока трубки за счет образования вторичных электронов, это приводит к распылению электродов и, соответственно, к запылению внутренней стенки герметичной колбы напротив фокусирующего и ускоряющего электродов. В результате запыления образуется проводящий слой и, как следствие, электрический пробой по внутренней поверхности герметизирующей колбы.

Процесс образования области запыления хорошо виден на Фото 1 - фотографии нейтронной трубки на начальной стадии запыления (затемнение внутренней поверхности прозрачной стеклянной колбы).

На Фото 2 показаны крупным планом следы от электрических пробоев и утечек по запыленной области. При таких пробоях и электрических утечках нейтронная трубка полностью приходит в негодность.

Настоящее изобретение предназначено для снижения эффекта запыления внутренней поверхности герметичной колбы.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и ресурса работы нейтронной трубки.

Технический результат достигается тем, что газонаполненная нейтронная трубка с источником Пеннинга, выполненная в виде герметичной колбы, в которой расположены мишень, ионнооптическая система, источник ионов и генератор рабочего газа, отличается тем, что на внутренней поверхности герметичной колбы в зоне электродов ионнооптической системы нанесена насечка, увеличивающая площадь внутренней поверхности герметичной колбы. Насечка может быть выполнена синусоидальной формы, например с амплитудой и периодом 1 мм.

Область запыления внутренней поверхности герметичной колбы расположена между фокусирующим и ускоряющим электродами ионнооптической системы. Очевидно, что плотность запыления внутренней поверхности при прочих равных условиях обратно пропорциональна площади запыления. В свою очередь электрическое сопротивление и электрическая прочность изоляции обратно пропорциональны плотности запыления. Таким образом, увеличение внутренней поверхности герметизирующего баллона уменьшает плотность его запыления и, соответственно, увеличивает электрическое сопротивление и электрическую прочность изоляции.

При выполнении насечки синусоидальной формы с амплитудой и периодом 1 мм на длине 20 мм площадь осаждения материала электродов увеличивается на 40%, что эквивалентно снижению плотности напыленного слоя на 40% и, соответственно, пропорциональному увеличению срока запыления внутренней поверхности до образования электрического пробоя.

Сущность описываемого устройства поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично представлен поперечный разрез нейтронной трубки.

Газонаполненная нейтронная трубка с источником Пеннинга выполнена в виде герметичной колбы 1 (например, стеклянной или металлокерамической) с металлокерамической ножкой 2. Внутри колбы 1 размещены мишень 3, иоонооптическая система 4, источник 5 ионов, генератор 6 рабочего газа, катод 7 и антикатод 8 с отверстием для выхода ионов в ионнооптическую систему, анод 9. Устройство содержит магнит 10, фокусирующий электрод 11 и ускоряющий электрод 12 ионнооптической системы. На внутренней поверхности герметичной колбы 1 в зоне электродов 11 и 12 ионнооптической системы нанесена насечка 13, увеличивающая площадь внутренней поверхности герметичной колбы.

Насечка (позиция 13) на внутренней поверхности герметизирующей колбы 1 в области колбы, более всего подверженной запылению, увеличивает площадь, снижая, тем самым, плотность напыленного слоя. Благодаря этому электрическая прочность трубки дольше сохраняется и, как следствие, увеличивается ресурс и надежность работы нейтронной трубки. Изготовленная по такой технологии нейтронная трубка с синусоидальной насечкой глубиной и шагом 1 мм при испытаниях на ресурс отработала в 1,5 раз дольше нейтронной трубки, изготовленной без насечки.

1. Газонаполненная нейтронная трубка с источником Пеннинга, выполненная в виде герметичной колбы, в которой расположены мишень, ионно-оптическая система, источник ионов и генератор рабочего газа, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности герметичной колбы в зоне электродов ионно-оптической системы нанесена насечка, увеличивающая площадь внутренней поверхности герметичной колбы.

2. Газонаполненная нейтронная трубка по п.1, отличающаяся тем, что насечка выполнена синусоидальной формы.

3. Газонаполненная нейтронная трубка по п.2, отличающаяся тем, что насечка выполнена синусоидальной формы с амплитудой и периодом 1 мм.

Изобретение относится к ускорительным трубкам для получения нейтронов при проведении неразрушающего элементного анализа вещества и проведения физических исследований нейтронно-радиационными методами.

Запаянная нейтронная трубка // 2362278

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. .

Генератор нейтронов // 2357387

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано в нейтронном каротаже, в нейтронном активационном анализе, в лучевой терапии. .

Способ сборки запаянных нейтронных трубок // 2357386

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано в ряде приложений, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований.

Импульсный нейтронный генератор // 2356192

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Малогабаритный импульсный источник проникающего излучения // 2338339

Изобретение относится к генераторам разовых импульсов нейтронов и рентгеновского излучения и предназначено для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости и генерирования нейтронных пучков.

Импульсный источник проникающего излучения // 2335100

Изобретение относится к устройствам для генерирования нейтронных пучков, в частности к генераторам разовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Нейтронопродуцирующий мишенный узел // 2326513

Изобретение относится к ядерной физике и медицине и может быть применено в источниках нейтронов, выполненных на основе ускорителей заряженных частиц. .

Вакуумная нейтронная трубка // 2316835

Изобретение относится к устройствам для генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к малогабаритным отпаянным ускорительным трубкам, и может быть использовано в ускорительной технике или в геофизическом приборостроении, например, в импульсных генераторах нейтронов народно-хозяйственного назначения, предназначенных для исследования скважин методами импульсного нейтронного каротажа.

Устройство расщепления для создания нейтронов // 2280966

Изобретение относится к устройствам для генерирования нейтронных пучков. .

Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе // 2487430

Изобретение относится к средствам контроля движения гранулированных твердых тел по тракту пневмотранспортирования

Генератор нейтронов // 2491796

Способ генерирования импульсного потока частиц высокой энергии и источник частиц для осуществления такого способа // 2496284

Изобретение относится к области плазменной техники. Способ генерирования импульсного потока высокоэнергичных частиц, содержащий следующие этапы: инициирование ионной плазмы на первом электроде (111) в вакуумной камере (110) и обеспечение возможности развития указанной плазмы по направлению ко второму электроду (112) в указанной вакуумной камере, подача короткого импульса высокого напряжения между указанными электродами в промежутке времени, при котором указанная ионная плазма находится в переходном состоянии с пространственным распределением ионов или электронов на расстоянии от указанного второго электрода, с целью ускорения указанных распределенных ионов или электронов по направлению к указанному второму электроду, благодаря чему генерируется высокоэнергетический поток заряженных частиц, в то же время преодолевается предел тока, связанный с пространственным зарядом, обычного вакуумного диода и генерирование указанных частиц высокой энергии на указанном втором электроде (112). Технический результат - повышение плотности тока в течение ультракороткого импульса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Маломощные генераторы нейтронов // 2502239

Изобретение относится к генератору нейтронов и способу его конструирования. Генератор включает в себя решетку, выполненную с возможностью выработки ионизируемого газа при нагреве электронами, сталкивающимися с ней. Катод испускает электроны для нагрева решетки и столкновений с выработанными атомами ионизируемого газа для образования ионов. Нейтроны образуются от столкновения ионов, падающих на мишень в генераторе. Инструмент для подземного использования, включающий в свой состав генератор нейтронов. Техническим результатом является обеспечение возможности работы с различными типами источников и при различных условиях. 1 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Генератор нейтронов // 2540328

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано для нейтронного анализа веществ, материалов и изделий, для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств. Технический результат - повышение надежности и уменьшение габаритов генератора нейтронов. В генераторе нейтронов в объеме заземленного корпуса размещен изолированный и проходящий через объем контейнера проводящий стержень, концы которого электрически соединены с корпусом, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, охватывающих проводящий стержень, одна из которых расположена у проводящего заземленного корпуса и подключена к выходу заземленного источника переменного напряжения, а вторая размещена в проводящем контейнере и подключена к входу блока питания. 1 ил.

Запаянная нейтронная трубка // 2540983

Изобретение относится к устройствам для получения нейтронов и может быть использовано для нейтронного анализа для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности источника ионов запаянной нейтронной трубки и увеличение потока нейтронов. Технический результат достигается тем, что в запаянной нейтронной трубке между корпусом источника ионов и анодом параллельно оси трубки установлен трубчатый изолятор, по всей длине, кроме концов, покрытый проводящим слоем, электрически соединенным с катодом, а внутри трубчатого изолятора расположен проволочный проводник, соединенный с вытягивающим электродом и выводом проходного изолятора. 1 ил.

Импульсный генератор нейтронов // 2556038

Изобретение относится к области прикладной ядерной физики, конкретно, к устройствам для генерации импульсных нейтронных потоков, предназначенных для использования в прикладных задачах науки и техники, например, для геофизических применений. Импульсный генератор нейтронов состоит из источника импульсного высоковольтного напряжения и вакуумной камеры, содержащей катод и анод, анод выполнен в виде полой тороидальной азимутально-симметричной конструкции из двух пластин кольцевой конфигурации с внешним радиусом R и внутренним радиусом r, находящихся на расстоянии l друг от друга, между которыми размещено n, где n не менее 3, импульсных источников ионов тяжелых изотопов водорода каждый высотой h и шириной f, при этом внутри анода соосно с ним расположен катод, состоящий из двух симметрично расположенных относительно анода цилиндрических магнитных элементов диаметром d и отстоящих друг от друга на расстоянии L с продольной намагниченностью до индукции 0,3<В<0,6 Тл. Выходные отверстия источников ионов тяжелых изотопов водорода направлены к оси анода, а размеры R, r, l, L, h, f, d удовлетворяют установленным соотношениям. Технический результат - повышение ресурса импульсного генератора нейтронов за счет увеличения ресурса нейтронообразующей мишени, так как в качестве нейтронообразующей мишени выступают движущиеся навстречу друг другу ускоренные дейтроны в объеме между частями катода. 2 ил.

Способ богданова создания и поддержания тока в плазме и устройство для его реализации // 2563574

Изобретение относится к средствам создания и поддержания тока в плазме. В заявленном изобретении предусмотрено создание вакуумированного объема средствами вакуумной откачки в токамаке в объеме, ограниченном катушкой тороидального магнитного поля. Далее внутрь реакторной камеры запускают газ, при этом в центральном соленоиде (1) изменяют ток. Изменением тока центрального соленоида в газе создают индукционное электрическое поле и индукционный электрический ток, стягивают плазму в шнур, затем путем продолжения изменения тока в центральном соленоиде поддерживают протекание тока в плазме. Соленоид предварительно электрически соединяют с первой системой магнитов (2). Предусмотрена также вторая система магнитов (10), соединенная с системой катушек полоидального магнитного поля (9), а также третья система магнитов (16), соединенная с катушкой (8) тороидального магнитного поля. Магниты первой, второй и третьей систем выполнены с возможностью перемещения посредством устройств изменения расстояния между магнитами (3), (11) и (17), а также с возможностью охлаждения до температуры жидкого гелия посредством криостатов и перевода в сверхпроводящее состояние. Техническим результатом является повышение КПД при создании и поддержании шнура с током в плазме, а также повышение длительности поддержания тока в плазме индукционным способом. 2 н. и 54 з.п. ф-лы, 19 ил.

Ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией // 2582588

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено для получения пучков заряженных частиц для ионной имплантации, нейтронозахватной терапии рака или для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ. Традиционно напряжение на ускоритель подается от высоковольтного источника питания через проходной изолятор с омическим делителем. Новым является то, что высоковольтный источник питания секционного типа размещается внутри изолятора, на котором крепятся высоковольтный и промежуточные электроды ускорителя. Напряжение на высоковольтный и промежуточные электроды ускорителя подается от секций высоковольтного источника питания. Технический результат - повышение компактности и надежности ускорителя. 2 ил.

Запаянная нейтронная трубка // 2583000

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для проведения неразрушающего элементного анализа вещества и проведения исследований нейтронно-радиационными методами, в том числе для проведения геофизических исследований нефтегазовых скважин. Технический результат - повышение надежности и увеличение ресурса запаянной нейтронной трубки. В запаянной нейтронной трубке, содержащей трубчатый изолятор, на одном конце которого герметично закреплен источник ионов с центральным отверстием для извлечения ионов, на другом конце закреплена мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, размещенный в полости трубчатого изолятора, трубчатый изолятор имеет аксиальную внутреннюю проточку со стороны мишени, а ускоряющий электрод имеет форму усеченного конуса и введен в проточку до упора. 1 ил.