Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов



Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов
Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов
Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов
Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов
Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов

 


Владельцы патента RU 2601435:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к источнику нейтронного излучения, предназначенному для проведения геофизических исследований нефтяных, рудных и газовых месторождений нейтронными методами. В заявленном каскадном умножителе блока излучателя нейтронов каждый каскад состоит из высоковольтных диодов, высоковольтного пленочного конденсатора повышающей и высоковольтного пленочного конденсатора выравнивающей колонны и при этом дополнительно содержит две монтажные платы из нефольгированного стеклотекстолита с отверстиями, в которых зажаты металлические шарики в количестве 2М+2, где М=1, 2,…, причем на одной плате высоковольтные диоды в количестве 2М, где М=1, 2,…, соединены друг с другом последовательно паяным соединением на металлических шариках. На другой плате паяным соединением на металлических шариках последовательно соединены между собой высоковольтные пленочные конденсаторы повышающей колонны, а высоковольтные пленочные конденсаторы выравнивающей колонны, соединенные между собой на металлических шариках последовательно при помощи пайки, закреплены таким образом, чтобы в их полости оказались монтажные платы с высоковольтными пленочными конденсаторами повышающей колонны, запаянные на металлических шариках. Техническим результатом является упрощение монтажа каскадного умножителя и повышение прочности всей конструкции блока излучателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к малогабаритным источникам нейтронного излучения, предназначенным для проведения геофизических исследований нефтяных, рудных и газовых месторождений нейтронными методами.

Известны конструкции (см., например, конструкцию серийно выпускаемого излучателя нейтронов ИНГ-06 «Сборник материалов межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им Н.Л. Духова 2004 г, с. 80), содержащий нейтронную трубку, схему питания мишени нейтронной трубки с каскадным умножителем напряжения, высоковольтным трансформатором, ограничительным высоковольтным резистором и термокомпенсатором сильфонного типа, где используется печатный монтаж для элементов умножителя напряжения.

Также известен нейтронный генератор МФНГ-601 разработки ООО НЛП Энергия («Сборник материалов межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им Н.Л. Духова, 2013 г., с. 123), содержащий нейтронную трубку, схему питания мишени нейтронной трубки с каскадным умножителем напряжения, высоковольтным трансформатором, ограничительным высоковольтным резистором и термокомпенсатором сильфонного типа.

Общим недостатком этих конструкций с использованием печатного монтажа высоковольтных элементов схемы умножения является ненадежность указанного решения, т.к. фольговые элементы печатного монтажа, имеющие толщину ~30 мкм и ориентированные в сторону корпуса прибора, создают повышенную напряженность электрического поля, способную привести к пробою диэлектриков изоляции. Дополнительные меры по усилению электропрочности (экраны, увеличение зазоров, усложнение изоляции) усложняют и удорожают конструкцию излучателя.

Прототипом является известный «Блок излучателя нейтронов» (патент РФ RU 2399977 C1, МПК G21G 4/02, опубликован 20.09.2010), содержащий нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки с умножителем напряжения и высоковольтным трансформатором на входе и температурный компенсатор.

Высоковольтный умножитель выполнен каскадным и каждый каскад представляет собой отдельный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов, последовательно соединенных с цилиндрическими конденсаторами других каскадов. Каскады умножителя напряжения и элементы источника питания соединены между собой плавающими контактами «штырь-гнездо». Однако соединение между собой каскадов умножителя и высоковольтного трансформатора с ним с помощью контактов «штырь-гнездо» имеет ряд недостатков. Ненадежность соединения «штырь-гнездо» в осевом направлении при извлечении сборки из корпуса приводит к их расстыковке. Дополнительные элементы конструкции, способствующие более прочному соединению между собой модулей умножителя и трансформатора, существенно усложняют и удорожают конструкцию блока излучателя. Кроме этого монтаж высоковольтных диодов в полости между коаксиально расположенными конденсаторами повышающей и выравнивающей колонны делает его сложным со свободно расположенными диодными цепями по огибающей диаметра конденсаторов повышающей колонны, что в свою очередь приводит к ослаблению механической прочности конструкции. Кроме этого высоковольтные диоды расположены в замкнутом объеме модулей умножителя, что в условиях отсутствия теплообмена может приводить к их перегреву.

Недостатками прототипа являются сложность монтажа каскадного умножителя и малая прочность всей конструкции блока излучателя.

Техническим результатом изобретения является упрощение монтажа каскадного умножителя и повышение прочности всей конструкции блока излучателя.

Технический результат достигается тем, что каскадный умножитель блока излучателя нейтронов, каждый каскад которого состоит из высоковольтных диодов, высоковольтного пленочного конденсатора повышающей и высоковольтного пленочного конденсатора выравнивающей колонны, дополнительно содержит две монтажные платы из нефольгированного стеклотекстолита с отверстиями, в которых зажаты металлические шарики в количестве 2М+2, где М=1, 2,…, причем на одной плате высоковольтные диоды в количестве 2М, где М=1, 2,…, соединены друг с другом последовательно паяным соединением на металлических шариках, на другой плате паяным соединением на металлических шариках последовательно соединены между собой высоковольтные пленочные конденсаторы повышающей колонны, а высоковольтные пленочные конденсаторы выравнивающей колонны, соединенные между собой на металлических шариках последовательно при помощи пайки, закреплены таким образом, чтобы в их полости оказались монтажные платы с высоковольтными пленочными конденсаторами повышающей колонны, запаянные на металлических шариках.

В конструкцию добавлены две платы из нефольгированного стеклотекстолита, в которых зажаты металлические шарики, и, в отличие от прототипа, вся нагрузка будет ложиться на добавленные платы и шарики, максимально снижая нагрузку на выводы высоковольтных диодов и высоковольтных конденсаторов, тем самым увеличивая прочность конструкции не только умножителя, но и всего блока. Пайка на надежно зажатых металлических шариках значительно облегчает монтаж высоковольтных диодов и высоковольтных конденсаторов повышающей и выравнивающей колонн, в отличие от применяемого контакта «штырь-гнездо», так как контакт «штырь-гнездо», использованный в прототипе, очень сложен.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлена блок-схема блока излучателя нейтронов;

на фиг. 2 представлена схема монтажа высоковольтных диодов на плате умножителя;

на фиг. 3 изображена схема монтажа конденсаторов повышающей колонны (обратная сторона платы умножителя);

на фиг. 4 - общий вид умножителя напряжения и на фиг. 5 показана схема монтажа умножителя напряжения.

Принятые обозначения:

1 - Температурный компенсатор;

2 - Высоковольтный трансформатор;

3 - Блок умножителя напряжения;

4 - Ограничительный резистор;

5 - Теплоотвод;

6 - Нейтронная трубка;

7 - Высоковольтная изоляция;

8 - Металлический корпус;

9 - Трансформаторное масло;

10 - Монтажная плата;

11 - Металлические шарики;

12 - Высоковольтные пленочные конденсаторы повышающей колонны;

13 - Высоковольтные диоды;

14 - Высоковольтные пленочные конденсаторы выравнивающей колонны.

Блок излучателя состоит из нейтронной трубки 6, установленного на ней теплоотвода 5, ограничительного резистора 4, блока умножителя напряжения 3, высоковольтного трансформатора 2 и температурного компенсатора 1, размещенных в металлическом корпусе 8, заполненном трансформаторным маслом 9. Высоковольтная часть блока излучателя отделена от корпуса высоковольтной изоляцией 7.

Элементы конструкции блока умножителя напряжения 3 смонтированы на монтажной плате 10, изготовленной из двух частей на базе нефольгированного стеклотекстолита, между которыми расположены в местах, определяемых топологией монтажа, металлические шарики 11 с отверстиями для фиксации и пайки выводов высоковольтных диодов 13 и конденсаторов 12 и 14. Причем металлические шарики 11 установлены в полости, образованные при сверлении отверстий в плате 10, и зафиксированы между платами 10 неподвижно.

Высоковольтные диоды 13 монтируются на одной стороне монтажной платы 10, а высоковольтные конденсаторы 12 повышающей колонны на другой. При этом согласно электрической и монтажной схемам все диоды 13 и высоковольтные конденсаторы повышающей колонны 12 и выравнивающей колонны 14 соединятся последовательно.

Конденсаторы 14 выравнивающей колонны монтируются коаксиально конденсаторам 12 повышающей колонны, при этом они их экранируют от влияния переменной высокочастотной составляющей, протекающей в повышающей колонне, и снижают паразитные потери. Монтаж высоковольтных диодов 13 производится с использованием массивных металлических шариков 11, которые отбирают на себя часть тепла, выделяемого диодами 13, а следовательно, выполняют роль радиаторов и, учитывая активный теплообмен в открытом объеме масла всей монтажной платы 10, создаются более приемлемые условия для теплообмена.

Высоковольтный трансформатор 2 подключается на вход умножителя напряжения 3 разъемно с помощью резьбового соединения к плате умножителя напряжения 3 и образует совместно с компенсатором 1 единую жесткую конструкцию. Аналогично производится монтаж высоковольтного ограничительного резистора 4 на монтажную плату 10. Таким образом, решается задача легкой установки конструкции, размещаемой внутри корпуса прибора 8, а именно: нейтронной трубки 6, ограничительного резистора 4, блока схемы умножения 3, высоковольтного трансформатора 2 и термокомпенсатора 1 поршневого типа. При этом существенно упрощается монтаж элементов электрической схемы, повышается механическая прочность конструкции и сохраняется ее ремонтопригодность.

Блок излучателя работает следующим образом.

На первичную обмотку трансформатора 2 подается низковольтный сигнал формы меандра с постоянной частотой. Выходной же синусоидальный сигнал, усиленный в N раз, трансформатора 2 поступает на вход каскадного умножителя напряжения 3, высоковольтные конденсаторы 12 повышающей колонны и 14 выравнивающей колонны и высоковольтные диоды 13 которого смонтированы на плате 10 из нефольгированного стеклотекстолита с металлическими шариками 11, расположенными в отверстиях стеклотекстолита. Каскадный умножитель 3 выпрямляет и умножает напряжение, полученный сигнал через ограничительный резистор 4 попадает на нейтронную трубку 6. На трубке установлен теплоотвод 5.

Термокомпенсатор 1 предназначен для компенсации изменения объема жидкого диэлектрика (из-за изменения температуры окружающей среды) путем изменения положения поршня в компенсаторе.

На высоковольтную часть блока излучателя (каскадный умножитель, ограничительный резистор и нейтронная трубка) намотана пленочная высоковольтная изоляция 7.

Весь блок излучателя расположен в металлическом корпусе 8 и залит жидким диэлектриком, например трансформаторным маслом 9.

Каскадный умножитель блока излучателя нейтронов, каждый каскад которого состоит из высоковольтных диодов, высоковольтного пленочного конденсатора повышающей и высоковольтного пленочного конденсатора выравнивающей колонны, отличающийся тем, что дополнительно содержит две монтажные платы из нефольгированного стеклотекстолита с отверстиями, в которых зажаты металлические шарики в количестве 2М+2, где М=1, 2,…, причем на одной плате высоковольтные диоды в количестве 2М, где М=1, 2,…, соединены друг с другом последовательно паяным соединением на металлических шариках, на другой плате паяным соединением на металлических шариках последовательно соединены между собой высоковольтные пленочные конденсаторы повышающей колонны, а высоковольтные пленочные конденсаторы выравнивающей колонны, соединенные между собой на металлических шариках последовательно при помощи пайки, закреплены таким образом, чтобы в их полости оказались монтажные платы с высоковольтными пленочными конденсаторами повышающей колонны, запаянные на металлических шариках.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физико-химического разделения радионуклидов, в частности к способу получения радионуклида стронция-82, и может быть использовано в ядерной медицине.

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. Способ получения радиоизотопа стронций-82 (82Sr) по реакции Rb(p,xn)82Sr включает облучение мишени протонами, в качестве которой используют раствор или расплав одного или нескольких химических соединений рубидия или их взвесь в жидком носителе, и осуществление их циркуляции в замкнутом контуре через зону облучения протонами, нарабатывая в мишени по реакции 85Rb(p,4n)82Sr и(или) реакции 87Rb(p,6n)82Sr радиоизотоп 82Sr, и выделение 82Sr из облученной мишени после облучения или непосредственно во время облучения радиохимическим методом.

Изобретение относится к области получения короткоживущих радиоактивных фармацевтических препаратов в количествах порядка единичной дозы. Генератор биомаркеров включает в себя ускоритель частиц и систему микросинтеза радиоактивных фармацевтических препаратов.

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии получения радиоактивных изотопов и аналитической химии. Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра включает растворение облученного серебра в азотной кислоте, упаривание раствора, растворение образовавшихся нитратов в аммиачном растворе, восстановление серебра до металла в аммиачной среде сернокислым гидроксиламином при рН более 6 и при мольном отношении сернокислого гидроксиламина к серебру более 1, отделение осадка металлического серебра от маточного раствора, содержащего кадмий-109 и осаждение из маточного раствора любого малорастворимого соединения кадмия.
Изобретение относится к области получения радиоактивных материалов, в частности к обработке облученного сырья, которое может быть использовано для производства закрытых источников ионизирующих излучений для радиационно-химических гамма-установок.
Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока.

Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов и может быть использовано для производства радионуклида 63Ni, являющегося основой для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии с длительным сроком службы, работающих на бета-вольтаическом эффекте.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников ионизирующего излучения (ИИИ) медицинского назначения. Способ включает в себя заполнение капсулы источниками ионизирующего излучения.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников для медицинских целей. Источники ионизирующего излучения (ИИИ) в виде заготовок из кобальта диаметром 1 мм и длиной 1 мм, заранее складированные в открытом бункере, порционно транспортируются сепаратором через узел загрузки в капсулу.

Изобретение относится к средствам извлечения полученных в результате облучения целевых компонентов из мишени. В заявленном способе предусмотрено выполнение мишени (19) в виде цилиндра с центральным стержнем, позиционированным по центру цилиндра двумя пробками, герметизация мишени с двух сторон и заполненение кольцеобразного пространства целевыми компонентами.
Наверх