ЗАПАЯННАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА Российский патент 2009 года по МПК G21G4/02 

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен металлический корпус с размещенными в нем катодом, антикатодом, анодом и цилиндрическим постоянным магнитом, создающим между катодами аксиальное магнитное поле. Беспалов Д.Ф. Малогабаритная ускорительная трубка УНГ-1 для скважинных генераторов нейтронов. Геофизическая аппаратура, N 30, 1966, с.97-108. Патент США N 3546512, НКИ: 313-61. МПК: G21G 4/02, 1970.

Недостатком аналога является низкая величина тока ионов на мишени, низкая величина потока нейтронов из-за потери свойств постоянного магнита в результате перегрева, так как магнит изолирован от корпуса и теплосъем с него затруднен.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, а на другом конце герметично закреплен расположенный в полости цилиндрического постоянного магнита металлический корпус с размещенным в нем катодом, антикатодом и анодом. Патент США № 4282440, МПК: G21G 4/02, 1981. Прототип.

Недостатком прототипа является низкая эффективность ионизации газа в источнике ионов и низкая величина потока нейтронов из-за низкой величины магнитной индукции на внутренней поверхности анода, так как анод находится на расстоянии от поверхности магнита.

Постоянный магнит в прототипе размещен на расстоянии от анода, поскольку они находятся под разными потенциалами. Это не позволяет увеличить напряженность магнитного поля на поверхности анода. Кроме того, в прототипе исключена возможность увеличения диаметра анода без увеличения габаритов всей запаянной нейтронной трубки.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода нейтронов без увеличения габаритов трубки, увеличение диаметра анода и напряженности магнитного поля у поверхности анода, увеличение времени жизни электронов в разряде в скрещенных магнитном и электрическом полях, увеличение тока ионов и, соответственно, увеличение потока нейтронов запаянной нейтронной трубки.

Технический результат достигается тем, что в запаянной нейтронной трубке, содержащей анод, полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен расположенный в полости цилиндрического магнита металлический корпус с размещенными в нем катодом и антикатодом, анод выполнен в виде заземленного металлического корпуса, поверхность анода расположена непосредственно на внутренней поверхности цилиндрического постоянного магнита, а катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где:

1 - полый цилиндрический изолятор, 2 - мишень, герметично закрепленная на конце изолятора, 3 - анод, выполненный в виде заземленного металлического корпуса, 4 - катод, изолированный от корпуса, 5 - антикатод, 6 - цилиндрический постоянный магнит.

Выход нейтронов зависит от тока ионов. Ток ионов зависит от эффективности ионизации газа в разряде. Эффективность ионизации для разрядов в скрещенных электрическом и магнитном полях растет с ростом напряженности магнитного поля на внутренней поверхности анода и с ростом диаметра анода.

Запаянная нейтронная трубка работает следующим образом.

В объеме между катодом 4, антикатодом 5 и анодом 3 зажигают разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Для этого на анод 3 подают напряжение относительно катода 4 и антикатода 5.

Ионы дейтерия ускоряются к мишени 2 запаянной нейтронной трубки. Ускоренные ионы взаимодействуют с атомами трития, находящимися в мишени 2. В результате реакции ³Н(d,n)⁴He образуются нейтроны.

Диаметр анода 3 за счет исключения промежутка между анодом 3 и корпусом увеличен до диаметра корпуса. Кроме того, в этой конструкции увеличена напряженность магнитного поля на поверхности анода 3 за счет того, что поверхность анода непосредственно соприкасается с внутренней поверхностью цилиндрического постоянного магнита 6. При этом диаметр нейтронной трубки не возрастает и не требуется увеличивать размеры постоянного магнита 6.

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. В заявленной нейтронной трубке анод выполнен в виде заземленного металлического корпуса, поверхность анода расположена непосредственно на внутренней поверхности цилиндрического постоянного магнита, а катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода нейтронов без увеличения габаритов трубки, увеличение диаметра анода и напряженности магнитного поля у поверхности анода, увеличение времени жизни электронов в разряде в скрещенных магнитном и электрическом полях, увеличение тока ионов и, соответственно, увеличение потока нейтронов запаянной нейтронной трубки. 1 ил.

Запаянная нейтронная трубка, содержащая анод, полый цилиндрический изолятор, на одном конце которого герметично закреплена мишень, на другом конце герметично закреплен расположенный в полости цилиндрического магнита металлический корпус с размещенными в нем катодом и антикатодом, отличающаяся тем, что анод выполнен в виде заземленного металлического корпуса, поверхность анода расположена непосредственно на внутренней поверхности цилиндрического постоянного магнита, а катод и антикатод изолированы от заземленного металлического корпуса.