ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ

Полезная модель относится к генераторам нейтронов и может быть использована для нейтронного анализа веществ, материалов и изделий, для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств.
Известен генератор нейтронов, содержащий запаянную ускорительную трубку, мишень которой подключена к отрицательному высоковольтному выводу источника ускоряющего напряжения и окружена высоковольтной изоляцией, электроды источника ионов подключены к блокам питания, находящимся под нулевым потенциалом ( Межотраслевая научно-технической конференция «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», 2003 г., Москва, Россия, Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, с. 67). Недостатком генератора является низкая плотность потока нейтронов на облучаемом образце из-за расположения высоковольтной изоляции между мишенью и образцом, низкая величина нейтронного потока из-за перегрева мишени пучком ионов.
Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, в котором размещен блок питания газоразрядного промежутка источника ионов, источником ускоряющего напряжения, включенным между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером, нейтронную трубку, мишень которой соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера и подключен к блоку питания газоразрядного промежутка, в объеме заземленного корпуса размещен изолированный и проходящий через объем контейнера проводящий стержень, концы которого электрически соединены с корпусом, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, охватывающих проводящий стержень, одна из которых расположена у проводящего заземленного корпуса и подключена к выходу заземленного источника переменного напряжения, а вторая размещена в проводящем контейнере и подключена к входу блока питания ( Патент Российской Федерации № 2540328, МПК Н05Н 3/06, 10.02.2015).
Недостатком генератора является низкая величина потока нейтронов из-за регулирования только одного напряжения и невозможности регулирования вытягивающего напряжения для увеличения тока ионов.
Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, источником ускоряющего напряжения, включенным между корпусом и контейнером, запаянную нейтронную трубку, мишень которой электрически соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блок питания электродов источника ионов, размещенный в объеме контейнера, пару источник-детектор излучения, расположенную в зоне прямой видимости друг друга и используемых для управления напряжением разряда и вытягивающим напряжением, один из которых размещен у заземленного корпуса и электрически соединен с расположенным под нулевым потенциалом устройством управления источником ионов, а второй размещен у контейнера и соединен с блоком питания источника ионов, установленным в контейнере, пара источник-детектор излучения разделена слоем высоковольтной изоляции (Патент Российской Федерации № 2357387, МПК Н05Н 3/06, 27.05.2009). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа являются низкая надежность генератора из-за размещения в области высокого потенциала чувствительной к перенапряжениям, сложной оптоэлектронной системы управления блоком питания электродов источника ионов.
Техническим результатом является повышение надежности генератора нейтронов за счет исключения использования в области высокого потенциала сложных и ненадежных электронных элементов и замене их на простые выпрямители.
Технический результат достигается тем, что генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, источником ускоряющего напряжения, включенным между корпусом и контейнером, запаянную нейтронную трубку, мишень которой электрически соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блок питания газоразрядного промежутка и блок питания вытягивающего электрода источника ионов, размещенные в объеме контейнера. Генератор нейтронов отличается тем, что в объеме корпуса размещены четыре изолированных проводящих стержня, проходящих через источник ускоряющего напряжения и проводящий контейнер, концы стержней, направленных в одну сторону, соединены с корпусом, концы стержней, направленных в другую сторону, соединены попарно и изолированы от корпуса, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках охватывают один проводящий стержень каждой пары, одна из которых расположена в проводящем контейнере и подключена к входу одного из блоков питания, а вторая размещена между проводящим заземленным корпусом и источником ускоряющего напряжения и подключена к выходу одного из заземленных источников переменного напряжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично представлен генератор нейтронов, где 1 - проводящий заземленный корпус, 2 - высоковольтный диэлектрик, 3 - проводящий контейнер, 4 - источник ускоряющего напряжения, 5 - нейтронная трубка, 6 - мишень нейтронной трубки, 7 - источник ионов нейтронной трубки, 8 - блок питания разрядного промежутка источника ионов, 9 - блок питания вытягивающего электрода, 10 - четыре проводящих стержня, 11 - изоляция проводящих стержней, 12 - тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, размещенные в проводящем контейнере, 13 - тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, размещенные между проводящим заземленным корпусом и источником ускоряющего напряжения, 14 - источники переменного напряжения.
Генератор работает следующим образом.
От источника ускоряющего напряжения 4 на проводящий контейнер 3 относительно проводящего заземленного корпуса 1 подают высокое напряжение. Между мишенью нейтронной трубки 6 и источником ионов нейтронной трубки 7 возникает ускоряющее напряжение. Источники переменного напряжения 14 подключены к тороидальным обмоткам 13, расположенным под низким потенциалом между источником ускоряющего напряжения 4 и проводящим заземленным корпусом 1, создают в тороидальных обмотках 13 переменные токи и вызывают соответствующие переменные токи в каждой паре проводящих стержней 10, соединенных с одной стороны попарно друг с другом и с другой стороны с проводящим корпусом 1. Переменные токи, протекающие по проводящим стержням 10, создают магнитные потоки в сердечниках 12, расположенных в проводящем контейнере 3 под высоким потенциалом. Благодаря этому на клеммах тороидальных обмоток 12, расположенных под высоким потенциалом, возникает переменное напряжение. Обмотки 12, расположенные в проводящем контейнере 3, подключены одна к блоку питания газоразрядного промежутка 8, а вторая - к блоку питания вытягивающего электрода 9. Путем регулирования частоты или амплитуды переменного электрического сигнала на выходах источников переменного напряжения 14 устанавливается оптимальное напряжение горения разряда источника ионов и вытягивающее напряжение. С помощью вытягивающего напряжения ионы извлекаются из разряда и ускоряются напряжением, приложенным между проводящим контейнером 3 и проводящим корпусом 1, и попадают на мишень нейтронной трубки 6, насыщенную тритием. Благодаря взаимодействию ускоренных ионов дейтерия с атомами трития в мишени нейтронной трубки 6 образуются нейтроны.
Таким образом, за счет исключения использования в области высокого потенциала сложных и ненадежных электронных элементов и замене их на простые выпрямители повышается надежность генератора нейтронов, т.е. достигается технический результат.