Импульсный генератор нейтронов Советский патент 1990 года по МПК H05H3/06 

Изобретение относится к технике получения нейтронного излучения с помощью отпаянных генераторов нейтронов.

Нейтронное излучение широко используется для ядерных исследований нефтяных и газовых скважин, для активационного анализа вещества, для измерения параметров ядерных реакторов, для медицинских целей и т.п.

Известны газонаполненные и вакуумные генераторы нейтронов, в которых в качестве источника ионов применяется импульсный разряд в вакууме между питаемыми импульсньм напряжением металлическими газосодержащими электродами, инициируемый вспомогательньы разрядом по поверхности диэлектрика, отделяющего катод от поджигающего электрода.

Основные недостатки известных генераторов - нестабильность характеСристик и малый срок службы из-за из м менения формы электродов в- процессе работы и экранировки к-атодных пятен.

В предложенном импульсном генера ;оторе эти недостатки устранены.благо { ibдаря коаксиальному расположению поджигающей системы ионного источника, включающей катод, рабочую диэлектрическую шайбу и поджигающий электрод, внутри цилиндрического анода. Рабочая часть катода выполнена в виде цилиндрического зуба, ось которого перпендикулярна плоскости мишени, а торец радиально скошен, например, под углом 20, в сторону анода и приат прзтаинным устройством к рабочей

иэлектрической шайбе. Такое выполнение электродов ионного источника обеспечивает появление катодных пятен электрической дуги только на торце цилиндрического зуба, обращенном в сторону мишени, и исключает экранировку катодного пятна Этим достигается высокая воспроизводимость от импульса к импульсу времени появления плазменных потоков, их формы и направления излучения. Ограничение цилиндрического зуб катода по толщине стабилизирует время формирования дуги и появление плазменных потоков. Увеличение высоты зуба способствует увеличению срока службы источника. Скос торца зуба катода, например, под углом 20 дает возможность стабилизировать направление плазменных потоков на протяжении всего срока службы, поскольку характер разрушения зуба практически не изменяет угла скоса. По мере разрушения зуб катода поднимается к рабочей Диэлектрической шайбе пружинным устройством. На фиг, 1 гиредставлен иктульсный генератор нейтронов. Генератор содержит мишень 1 со слоем водородоносителя (титана, цир кония, скандия и др.), фокусирующий электрод 2, катодный электрод 3, гильзу 4, оболочку 5, газопоглотитель 6, штенгель 7, защитный колпачок 8, металлокерамическую (или металлостеклянную) ножку 9, токоподво ды 10,анодный фокусирующий электрод 11, сетку J2, стакан 13, токоподводы 14, катод 15, рабочую диэлектрическую шайбу 16, поджигающий электрод 17, стержень 18, изолято 19, пружину 20, втулку 21, шинку 22, ан ный электрод 23, стеклянный цилиндр 24. . На фиг.2 показан источник ионов, где 25 - анод, 26 - цилиндрический зуб, 27 - торец зуба, 28 - кольцевая площадка (на уровне зуба катода). Генератор нейтронов работает следующим образом. Основной электрический разряд между катодом 15 и анодом 25 инициируется разрядом по поверхности диэлектрической шайбы 16 между катодом и поджигающим электродом 17. По мере распространения плазмы от вспомогательного разряда в пространстве между основными электродами сначала возникает сильнр,точный тлеющий разряд. Затем на основных электродах появляются катодные и анодные пятна, что приводит к интенсивному высвобождение заключенного в них рабочего газа, и -тлеющий разряд переходит в дуговой. В стадии дугового разряда из катодных и анодных пятен истекают плазменные потоки. Время появления и направление плазменных потоков регулируется формой зуба катода, которая остается практически неизменной на протяжении всего,срока службы источника . Ионы рабочего газа, содержащиеся в плазменных потоках, поступают в межэлектродный п1ромежуток генератора, ускоряются электрическим полем и, бомбардируя мишень, вызывают Лдерную реакцию Т (d,n) Не или D (d,n) Не с выходом быстрых нейтронов. Выделяющиеся при работе генератора газы поглощаются газопоглотителем 6, который предварительно активируетсяСрок службы такого ионного источ-: ника и всего генератора в целом увеличиваетбя более чем в 35 раз, и составляет 3,5 млн. импульсов. При этом нейтронный выход увеличивается в 1,3 раза, а нестабильность (среднее квадратичное отклонение нейтронного выхода за импульс) уменьшается почти в 3 раза и составляет 17%

6

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий источник ионов, состоящий из коаксиально расположенных металлических газосодержащих катода и анода, присоединенных к конденсаторной батарее, поджигающего электрода, отделенного от катода диэлектрической шайбой, и иницииру— ' ющего устройства, мишень и устройство для поглощения ввделяющихся при работе генератора газов, помещенныхв отпаянньй корпус, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и стабильности характеристик генератора, катод источника ионов снабжен выступом в виде цилиндрического зуба и по торцу этого зуба прижат с помощью пружинного устройства к диэлектрической Д1айбе, причем торец зуба скошен таким образом, что между торцовьми поверхностями шайбы и зуба образована щель с углом, например 20'', обращенная к аноду, а анод имеет кольцевой выступ в сторону катода, расположенный на уровне торца зуба катода и имеющий торцевые площадки, парал- лельнье плоскости мишени.