ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1994 года по МПК H05G1/00 

Изобретение относится к области физического приборостроения и может быть использовано при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.

Импульсные нейтронные и рентгеновские генераторы включают в себя, как правило, ускорительную или рентгеновскую трубку, элементы схемы питания источника ионов либо электронов, а также формирователь импульса ускоряющего напряжения на трубку, состоящий из высоковольтного трансформатора, коммутатора и накопительного конденсатора.

Из-за высоких значений ускоряющего напряжения в трубке, а следовательно и напряженности электрического поля в трансформаторе и изоляции между трубкой и корпусом генератора необходимо для исключения электрических пробоев в указанных местах создавать мощную изоляцию, что существенно увеличивает габаритно-весовые характеристики генератора, а также ослабляет поток и энергию излучения.

Известен также генератор, содержащий металлический корпус, нейтронную трубку с элементами питания ее источника и формирователь импульсов ускоряющего напряжения, состоящий из трансформатора, расположенного снаружи трубки коаксиально с ней, коммутатора и накопительного конденсатора.

Однако при этом реализуется схема с однополярным питанием ускоряющего зазора трубки.

Кроме того, взаимное расположение обмоток трансформатора не может обеспечить хорошую индуктивную связь между обмотками, что снижает КПД генератора и потока нейтронов.

Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и веса генератора, а также увеличение выхода нейтронов в импульсе.

Цель достигается тем, что в предложенном генераторе первичная обмотка трансформатора размещена поверх вторичной обмотки, при этом вторичная обмотка трансформатора выполнена однорядной в виде двух усеченных конусов, имеющих общее большое основание. Виток, расположенный в этом основании, подключен к корпусу генератора, а начало и конец обмотки подключены к электродам ускоряющего зазора трубки.

Такое подключение вторичной обмотки трансформатора обеспечивает биполярное питание ускоряющего зазора при использовании одного трансформатора, а конструкция трансформатора позволяет равномерно снижать напряжение от высоковольтных электродов к корпусу генератора, что обеспечивает в нем наиболее благоприятную конфигурацию электрического поля и отсутствие значительных градиентов напряженности электрического поля.

Это позволяет увеличить ускоряющее напряжение и выход нейтронов в импульсе.

На фиг. 1 изображен предложенный генератор; на фиг. 2 - его принципиальная электрическая схема.

Генератор выполнен в металлическом корпусе 1, внутри которого размещена нейтронная трубка 2 с сопротивлением смещения 3, формирователь импульса ускоряющего напряжения, содержащий импульсный высоковольтный трансформатор, состоящий из двух частей (вторичной обмотки 4, 5 с бумажно-пленочной изоляцией 6 и первичной обмотки 7, выполненной на диэлектрическом каркасе 8), коммутатор 9 и накопительный конденсатор 10, накопительные конденсаторы 11, 12 схемы поджига трубки и питания ее ионного источника и разделительный дроссель 13.

Между корпусом 1 и обмоткой 7 методом навивки выполнен магнитный экран 14.

Генератор работает следующим образом.

Заряженный от внешнего источника питания конденсатор 10 при срабатывании коммутатора 9 разряжается на обмотку 7. При этом на одной части обмотки 5 трансформатора формируется импульс напряжения отрицательной полярности, который прикладывается к мишенной части трубки, а на другой части обмотки 4 - импульс напряжения положительной полярности, который прикладывается к анодной части. Одновременно с части витков вторичной обмотки трансформатора снимается импульс напряжения для поджига ионного источника, который инициирует разряд конденсатора 11 через источник ионов, в результате чего образуются ионы дейтерия.

К этому моменту результирующее напряжение в ускоряющем зазоре достигает 100-120 кВ и ионы дейтерия, ускоренные этим полем, бомбардируют мишень, вызывая ядерную реакцию с образованием нейтронов.

Испытания предлагаемого генератора показали, что использование в биполярной схеме питания трубки одного трансформатора в сочетании с предлагаемой конструкцией генератора позволяет уменьшить габариты и вес генератора приблизительно в 3 раза по сравнению с известным. При этом у него выход нейтронов выше, не менее чем в 100 раз. (56) Авторское свидетельство СССР N 497932, кл. Н 05 G 1/00, 1974.

Патент США N 3401264, кл. 250-84, опублик. 1964.

ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий металлический корпус, нейтронную трубку с элементами питания ее источника и формирователь импульсов ускоряющего напряжения, состоящий из трансформатора, расположенного снаружи трубки коаксиально с ней, коммутатора и накопительного конденсатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров и веса генератора, а также увеличения выхода нейтронов в импульсе, в нем первичная обмотка трансформатора размещена поверх вторичной обмотки, при этом вторичная обмотка трансформатора выполнена однорядной и в виде двух усеченных конусов, имеющих общее большое основание, причем виток, расположенный в этом основании, подключен к корпусу генератора, а начало и конец обмотки подключены к электродам ускоряющего зазора трубки.