ОСЕСИММЕТРИЧНЫЙ ИЗОЛЯТОРНЫЙ УЗЕЛ НЕЙТРОННОЙ ТРУБКИ Российский патент 2015 года по МПК G21G4/02 

Изобретение относится к конструктивным элементам ускорителей заряженных частиц, в частности к изоляторам нейтронных трубок, и может быть использовано при разработке ионных источников и генераторов нейтронов.

Известна 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, в которой 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. Патент Российской Федерации на изобретение №2356114, МПК: G21G 4/02, 2009 г. Недостатком аналога является низкая электрическая прочность высоковольтного изолятора из-за отсутствия его секционирования.

Известна запаянная нейтронная трубка, содержащая секционированный высоковольтный изолятор, состоящий из двух одинаковых цилиндрических изоляторов с электродом, закрепленным посередине, на одном торце изолятора герметично закреплена мишень, на другом торце герметично закреплен металлический корпус с размещенными в нем катодом, антикатодом, анодом и цилиндрическим постоянным магнитом, создающим между катодами аксиальное магнитное поле. Запаянные ускорительные нейтронные трубки ВНИИА для лучевой терапии. В материалах научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», Сочи (Дагомыс), октябрь 2008 г., с.155-160. Прототип. Недостатком прототипа является значительная длина составного высоковольтного изолятора цилиндрической формы. Длина нейтронной трубки определяется длиной высоковольтного изолятора, поскольку электрическая прочность вакуумных промежутков превосходит электрическую прочность высоковольтных изоляторов к поверхностному пробою.

Задачей изобретения является уменьшение продольной длины высоковольтного изолятора без изменения вакуумных промежутков трубки или расстояний между электродами.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является уменьшение продольной длины высоковольтных изоляторов трубки путем придания им формы усеченного конуса и увеличение электропрочности изолятора путем секционирования.

Технический результат достигается тем, что в осесимметричном изоляторном узле нейтронной трубки с ускоряющим электродом в виде диска изоляторы выполнены в виде, по крайней мере, двух полых усеченных конусов, обращенных большими диаметрами друг к другу и соединенных с помощью пайки или термокомпрессионной сварки через кольцевую манжету с кольцевым выступом по ее внутреннему диаметру, установлен кольцевой подвижный компенсирующий элемент с фиксирующим кольцом, между внешним и внутренним диаметрами которого выполнена кольцевая проточка, причем по внешнему диаметру ускоряющего электрода выполнена кольцевая проточка, а манжета установлена с возможностью скольжения ее выступа в кольцевой проточке ускоряющего электрода и в кольцевой проточке фиксирующего кольца.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 схематично представлен изоляторный узел, выполненный в виде двух полых усеченных конусов из диэлектрика, например из керамики, соединенных через манжету друг с другом и с ускоряющим электродом, соединенным с манжетой через кольцевой подвижный компенсирующий элемент, где: 1 - изоляторы, выполненные в виде полых усеченных конусов, 2 - кольцевая манжета, 3 - ускоряющий электрод в виде диска, 4 - кольцевой подвижный компенсирующий элемент.

На фиг.2 схематично представлен фрагмент изоляторного узла, где: 1 - изоляторы, выполненные в виде полых усеченных конусов, 2 - кольцевая манжета, 3 - ускоряющий электрод в виде диска, 4 - кольцевой подвижный компенсирующий элемент, 5 - кольцевой выступ по внутреннему диаметру кольцевой манжеты 2, 6 - кольцевая проточка, выполненная по внешнему диаметру ускоряющего электрода в виде диска 3, 7 - фиксирующее кольцо, 8 - кольцевая проточка между внешним и внутренним диаметрами фиксирующего кольца 7.

Кольцевой подвижный компенсирующий элемент 4 является частью изоляторного узла. В нем установлена кольцевая манжета 2 с кольцевым выступом 5 по внутреннему диаметру.

На ускоряющем электроде в виде диска 3 выполнена кольцевая проточка 6 по его внешнему диаметру. Фиксирующее кольцо 7 жестко соединено с ускоряющим электродом 3. Кольцевая манжета 2 с выступом 5 по внутреннему диаметру установлена с возможностью скольжения выступа 5 между диском 3 ускоряющего электрода и фиксирующим кольцом 7 в пределах кольцевой проточки 8.

Придание изоляторам 1 формы полого усеченного конуса приводит к уменьшению длины составного изолятора и увеличению электрической прочности на единицу длины.

При этом длина вакуумных промежутков и расстояние между электродами нейтронной трубки по поверхностям изоляторов 1 остаются неизменными, а продольная длина изолятора 1 уменьшается в 1/cosα раз, где α - половина угла при вершине конуса.

И при изготовлении, и при работе нейтронной трубки происходит разогрев всех ее элементов, что приводит к изменению их объемных и линейных размеров.

С изменением диаметра изоляторов 1 увеличивается деформация ускоряющего электрода 3 изоляторного узла из-за разности коэффициентов линейного расширения диэлектриков и металлов.

Деформация ускоряющего электрода 3 может приводить к деформации кольцевой манжеты 2 и разрушению изоляторного узла.

Для уменьшения этого эффекта в конструкцию изолирующего узла введен подвижный кольцевой компенсирующий элемент 4, размещенный по окружности между манжетой 2 и ускоряющим электродом 3, снимающий эффект деформации манжеты из-за расширения ускоряющего электрода 3.

Изобретение относится к конструктивным элементам ускорителей заряженных частиц, в частности к изоляторам нейтронных трубок, и может быть использовано при разработке нейтронных трубок и генераторов нейтронов. В заявленном осесимметричном изоляторном узле нейтронной трубки с ускоряющим электродом (3) изоляторы (1) выполнены в виде, по крайней мере, двух полых усеченных конусов, обращенных большими диаметрами друг к другу и соединенных с помощью пайки или термокомпрессионной сварки через кольцевую манжету (2) с кольцевым выступом по ее внутреннему диаметру. Кроме того, в заявленном устройстве установлен кольцевой подвижный компенсирующий элемент (4) с фиксирующим кольцом, между внешним и внутренним диаметрами которого выполнена кольцевая проточка. При этом по внешнему диаметру ускоряющего электрода выполнена кольцевая проточка, в кольцевой проточке ускоряющего электрода и в кольцевой проточке фиксирующего кольца установлена манжета с возможностью скольжения ее выступа. Техническим результатом является уменьшение продольной длины высоковольтных изоляторов трубки путем придания им формы усеченного конуса и увеличение электропрочности изолятора путем секционирования. 2 ил.

Осесимметричный изоляторный узел нейтронной трубки с ускоряющим электродом в виде диска, отличающийся тем, что изоляторы выполнены в виде, по крайней мере, двух полых усеченных конусов, обращенных большими диаметрами друг к другу, соединенных с помощью пайки или термокомпрессионной сварки через кольцевую манжету с кольцевым выступом по ее внутреннему диаметру, установлен кольцевой подвижный компенсирующий элемент с фиксирующим кольцом, между внешним и внутренним диаметрами которого выполнена кольцевая проточка, причем по внешнему диаметру ускоряющего электрода выполнена кольцевая проточка, а манжета установлена с возможностью скольжения ее выступа в кольцевой проточке ускоряющего электрода и в кольцевой проточке фиксирующего кольца.