Импульсная нейтронная трубка Советский патент 1980 года по МПК H05H5/02 

(54) ИМПУЛЬСНАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА

1

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных нейтронных нолей, в особенности к генераторам нейтронов, которые используются в ядерной геофизике для проведения импульсного нейтронного каротажа обсаженных и необсаженных скважин, активационного анализа окружающей среды в транспортабельной полевой лаборатории, для исследования характеристик ядерных реакторов, а также для радиационной терапии.

Известны малогабаритные ядерно-геофизические генераторы нейтронов на базе отпаянных нейтронных трубок, в которых нейтроны образуются при взаимодействии ускоренных дейтронов с твердой мишенью, содержащей тритий или дейтерий в окклюдированном состоянии 1. Ускоренные ионы дейтерия вытягиваются из ионного источника, где они образуются при «пенинговском, дуговом или высокочастотном разряде. Повышенный нейтронный выход в таких устройствах достигается за счет высокого ускоряющего напряжения и, как следствие, больших габаритов ионного источника, при которых обеспечивается необходимый ток ионов дейтерия.

Известен также генератор нейтронов с

трубкой, в которой ионы дейтерия образуются с помощью лазерного механизма ионизации, позволяющего получать больщие потоки ионов элементов

Наиболее близким техническим рещением является нейтронная трубка лазерного генератора нейтронов, содержащая вакуумный корпус с электрическими вводами н окнами для ввода лазерного излучения, лазерную и ионную мпшени, систему ускоряющих и экранирующих электродов, газопоглотители, в которой повышенный нейтронный выход достигается за счет применения цилиндрических, коаксиальио расположенных сетчатых электродов и ионной мищени 3. Отбор ионов дейтерия для ускорения в такой нейтронной трубке осуществляется с боковой поверхностью плазменного сгустка.

Однако конструкция данного прибора затрудняет возможность эффективно применять его для целей активационного анализа и импульсного нейтронного каротажа обсаженных скважин ввиду недостаточного нейтронного выхода, который определяется опять же неполным использованием дейтериевой компоненты разлетающейся плазмы. Кроме того, из-за цилиндрической конструкции трубки создается неравномерное распределение ионов плазменного сгустка по поверхности ускоряющего цилиндрического электрода, что приводит к неравномерному использованию рабочей поверхности ионной мишени и создает условия для возникновения пробоев.

Для увеличения нейтронного выхода корпус предлагаемой нейтронной трубки выполнен в виде металлической сферы, на внутренней поверхности которой расположена ионная мищень, внутри сферы концентрично ей размещена система сетчатых электродов, а в центре - двусторонняя плоская лазерная мишеиь, причем два оптических окна расположены на сферическом корпусе трубки.

Использование сферической системы электродов в совокупности с Двусторонним использованием лазерной мишени позволит .получить разлет плазменного сгустка в телесный угол около 4п ср, в коаксиальном же варианте разлет происходит в телесный угол не более, чем в 2л ср. Такая конструкция трубки позволит практически полностью избежать потерь дейтропного тока, создать более равномерное распределение плазменного облака на поверхности сетчатого ускоряющего электрода, уменьшит вероятность возникновения пробоев.

В нейтронной трубке такой конструкции можно осуществить и многостороннее облучение лазерной мишени, сделав последнюю в форме щара, помещенного в центре сферического корпуса трубки. Излучение лазера в этом случае вводится через несколько специальных окон в корпусе трубки. Это позволит в принципе еще более увеличить нейтронный выход.

На чертеже схематично изображена нейтронная трубка импульсного лазерного генератора нейтронов. Конструкция состоит из сферического корпуса 1 нейтронной трубки, ионной мишени 2, насыщенной тритием, оптических окон 3, ускоряющего сетчатого электрода 4, экранирующего сетчатого электрода 5, лазерной мишени 6, фокусирующих линз 7, лазера 8, делителя 9 лазерного излучения, зеркал 10, источника 11 импульсного ускоряющего напряжения, диэлектрического цилиндра 12, газопоглотителя 13, высоковольтного вакуумного ввода 5 14, изолятора низковольтного ввода 15, металлического экрана 16.

Импульсная нейтронная трубка работает следующим образом. Сфокусированное излучение лазера 8

Q вводится через оптические окна 3 и воздействует на противоположные поверхности лазерной мишени 6. Образовавшаяся в результате этого воздействия плазма, содержащая ионы дейтерия, расширяясь, равноg мерно заполняет пространство внутри сетчатого электрода 4. В момент подхода плазмы к ускоряющему электроду 4 на него подается импульс от источника высокого напряжепия. Через сетчатую поверхность

Q электрода 4 происходит вытягивание дейтронов из илазмы и их ускорение к мищени 2, где создается поток быстрых нейтронов. Высокий вакуум в трубке поддерживается с помощью, газопоглотителей 13.

Таким образом, описанная нейтронная трубка позволит получать выход нейтронов на порядок и более превышающий выход в известных конструкциях.

Формула изобретения

Импульсная нейтронная трубка, содержащая вакуумный корпус с электрическими вводами и окнами-для ввода лазерного излучения, лазерную и ионную мищени, систему ускоряющих и экранирующих электродов, газопоглотители, отличающаяс я тем, что, с целью увеличения нейтронного выхода, корпус трубки выполнен в виде металлической сферы, на внутренней поQ верхности которой расположена ионная мишень, внутри сферы концентрично ей размещена система сетчатых электродов, а в центре - двусторонняя плоская лазерная мишень, причем два оптических окна

д расположены на сферическом корпусе трубки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10

гг

.13