ЗАПАЯННАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА Российский патент 2009 года по МПК H05H3/06 

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

Известен нейтронный генератор, содержащий вакуумную трубку, в которой размещен источник ионов дейтерия и трития, ускоряюще-фокусирующую систему, мишень, состоящую из слоя активного металла, обладающего высоким сродством к изотопам водорода, нанесенного на подложку диаметром D, изготовленную из материала с низким сродством к изотопам водорода и размещенную на металлическом охлаждаемом мишенном основании, хранилища дейтерия и трития, снабженные регуляторами напуска газа. Мишень размещена на дне полости, выполненной в мишенном основании, в трубку введен распылитель активного металла на мишень, содержащий выполненную из электроизоляционного материала оправу, снабженную апертурой, ось которой совмещена с осью трубки, и в плоскости, перпендикулярной оси трубки, выполнены сквозные от внешней образующей оправы до ее апертуры пазы, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения размещены электроды поджига, а также полый конусный металлический, связанный электрически с электродами поджига кожух, вершина которого расположена в мишенной полости, распыляемый электрод, выполненный в виде конуса и снабженный апертурой, и пружинный элемент, фиксирующий распылитель в сборе, причем электроды и кожух выполнены из активного к водороду металла, а угол между образующими кожуха в сечении, проходящем через его ось, равен 2,2 arctg

(0,5(D_k-D)/H), где D_k - внутренний диаметр кожуха в сечении, совпадающем с плоскостью вершины конуса распыляемого электрода; D - диаметр подложки; Н - расстояние от этой плоскости до плоскости мишени. Патент Российской Федерации №2273118, МПК: Н05Н 3/06, G21G 4/02, 2006.

Нейтронная трубка обладает достаточно высокими параметрами, но очень сложна в изготовлении и эксплуатации.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый высоковольтный изолятор с закрепленными на его торцах манжетами, источник ионов дейтерия, ускоряющий электрод и тритиевую мишень, источник ионов дейтерия прикреплен к одной из манжет, ускоряющий электрод и мишень прикреплены к другой манжете. Прототип. Патент США №4999017, МПК: G21B 1/02, 1991.

Манжеты деформируются в процессе герметичного соединения манжет с изолятором, например в процессе пайки, при сварке элементов трубки, в процессе вакуумного отжига трубки, в процессе насыщения трубки дейтерием и тритием и в процессе эксплуатации трубки из-за нагревания ее элементов. Деформация манжет и смещение жестко прикрепленных к ним источника ионов и ускоряющего электрода является следствием различия в коэффициентах линейного расширения материала, из которых изготовлены манжеты и материала трубчатого изолятора, и характерна для любых конструкций трубок.

Взаимное смещение источника и ускоряющего электрода приводит к расфокусировке пучка ионов, извлекаемого из источника ионов, и часть пучка попадает на ускоряющий электрод. Это приводит к распылению электрода и к увеличению тока вторичных электронов. Увеличение тока вторичных электронов приводит к уменьшению потока нейтронов на единицу тока через трубку и к уменьшению ее эффективности.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода нейтронов снижение относительного смещения источника ионов и ускоряющего электрода, уменьшение отклонения пучка от оси.

Технический результат достигается тем, что в запаянной нейтронной трубке, содержащей трубчатый высоковольтный изолятор с манжетами, источник ионов дейтерия, ускоряющий электрод и тритиевую мишень, в трубчатом высоковольтном изоляторе со стороны торцов, перпендикулярных оси изолятора, выполнены аксиальные проточки, источник ионов и ускоряющий электрод установлены на воротниковых фланцах, внешний диаметр центральной части фланца равен диаметру проточки, а диаметр воротника больше диаметра проточки, но меньше внутреннего диаметра манжеты, центральная часть фланца плотно установлена в проточках, а воротник фланца прижат к торцам изолятора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлена запаянная нейтронная трубка, где 1 - трубчатый высоковольтный изолятор, 2 - манжеты, 3 - торцы трубчатого изолятора, 4 - источник ионов дейтерия, 5 - ускоряющий электрод, 6 - тритиевая мишень, 7 - аксиальные проточки у торцов трубчатого изолятора, 8 - центральная часть фланца, 9 - воротниковая часть фланца, 10 - пучок ионов.

Конструктивное решение обеспечивает плоскопараллельность и соосность источника ионов дейтерия 4 и ускоряющего электрода 5.

В процессе работы, благодаря соосности и плоскопараллельности указанных элементов 4 и 5, пучок ионов дейтерия 10 беспрепятственно проходит ускоряющий электрод 5 и практически полностью попадает на тритиевую мишень 6. Ускоренные ионы дейтерия 10 взаимодействуют с атомами трития, находящимися в мишени 6. В результате реакции ³H(d,n)⁴He образуются нейтроны.

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. Запаянная нейтронная трубка характеризуется тем, что в трубчатом высоковольтном изоляторе со стороны торцов, перпендикулярных оси изолятора, выполнены аксиальные проточки, источник ионов и ускоряющий электрод установлены на воротниковых фланцах, внешний диаметр центральной части фланца равен диаметру проточки, а диаметр воротника больше диаметра проточки, но меньше внутреннего диаметра манжеты, центральная часть фланца плотно установлена в проточках, а воротник фланца прижат к торцам изолятора. Техническим результатом изобретения является увеличение выхода нейтронов, снижение относительного смещения источника ионов и ускоряющего электрода, уменьшение отклонения пучка от оси. 1 ил.

Запаянная нейтронная трубка, содержащая трубчатый изолятор с манжетами, источник ионов дейтерия, ускоряющий электрод и тритиевую мишень, отличающаяся тем, что в трубчатом высоковольтном изоляторе со стороны торцов, перпендикулярных оси изолятора, выполнены аксиальные проточки, источник ионов и ускоряющий электрод установлены на воротниковых фланцах, внешний диаметр центральной части фланца равен диаметру проточки, а диаметр воротника больше диаметра проточки, но меньше внутреннего диаметра манжеты, центральная часть фланца плотно установлена в проточках, а воротник фланца прижат к торцам изолятора.