ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ
NEUTRON GENERATOR

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано 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 источнику 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 контейнер, под потенциалом ускоряющего напряжения, запаянную ускорительную трубку, мишень которой находится под нулевым потенциалом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блоки питания электродов источника ионов, размещенные в объеме контейнера и соединенные с разделительными трансформаторами. Manual for troubleshooting and upgrading of neutron generators. International Atomic Energy Agency, IAEA-TECDOC-913, 1996 г, c.86. Из-за использования нескольких разделительных трансформаторов для питания электродов источника ионов генератор имеет значительные габариты и низкую надежность.
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 ускорительную трубку, мишень которой электрически соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блок питания электродов источника ионов, разделительный трансформатор с двумя обмотками, намотанными на один сердечник, причем первичная обмотка подключена к блоку питания под нулевым потенциалом, а вторичная обмотка подключена к блоку питания электродов источника ионов, пару источник-детектор излучения, расположенную в зоне прямой видимости друг друга, 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: H05H 3/06, 2007 г. Прототип. Недостатком прототипа являются значительные габариты и низкая надежность разделительного трансформатора, рассчитанного на полное ускоряющее напряжение из-за значительного объема высоковольтной изоляции между двумя обмотками, одна из которых находится под низким потенциалом, а вторая находится под высоким потенциалом контейнера. Значительные габариты разделительного трансформатора, размещенного в высоковольтном поле генератора, приводят к увеличению габаритов генератора нейтронов и уменьшению его надежности.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов генератора нейтронов.
Технический результат достигается тем, что в генераторе нейтронов, содержащем проводящий заземленный корпус, заполненный диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, в котором размещен блок питания, источником ускоряющего напряжения, включенным между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером, нейтронную трубку, мишень которой соединена с проводящим заземленным корпусом, а источник ионов размещен в объеме проводящего контейнера и подключен к блоку питания, 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.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен генератор нейтронов, где: 1 - проводящий заземленный корпус, 2 - высоковольтный диэлектрик (в нашем случае жидкий), 3 - проводящий контейнер, 4 - блок питания источника ионов, 5 - источник ускоряющего напряжения, 6 - нейтронная трубка, 7 - мишень нейтронной трубки, 8 - источник ионов нейтронной трубки, 9 - изоляция проводящего стержня, 10 - проводящий стержень, 11 и 12 - концы проводящего стержня, соединенные с проводящим заземленным корпусом 1, 13 и 14 - тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках 15 и 16, охватывающие проводящий стержень 10, 17 - источник переменного напряжения. Проводящий стержень 10 заземлен через проводящий корпус 1 и расположен во внутреннем объеме проводящего корпуса 1. Проводящий стержень 10 проходит через объем проводящего контейнера 3, находящегося под высоким потенциалом. Проводящий стержень 10 изолирован окружающей его по образующей высоковольтной изоляцией 9. Изоляция 9, в которой расположен проводящий стержень 10, представляет собой диэлектрическую трубу. Концы проводящего стержня 10, выступающие из диэлектрической трубы, соединены с проводящим корпусом 1.
Генератор работает следующим образом. От источника ускоряющего напряжения 5 на проводящий контейнер 3 относительно проводящего заземленного корпуса 1 подают высокое напряжение. Между мишенью 7 и источником ионов 8 возникает ускоряющее напряжение. Источник переменного напряжения 17, подключенный к тороидальной обмотке 13, на кольцевом сердечнике 15, расположенной под низким потенциалом у проводящего заземленного корпуса 1, создает в тороидальной обмотке 13 переменный ток и вызывает переменный ток в проводящем стержне 10, пронизывающем кольцевые сердечники 15 и 16. При этом проводящий стержень 10 и проводящий корпус 1 представляют один виток вторичной обмотки трансформатора, включающего сердечник 15 и тороидальную обмотку 13. Проводящий заземленный корпус 1 является частью вторичной обмотки трансформатора. Переменный ток, протекающий по проводящему стержню 10 и проводящему корпусу 1, создает магнитный поток в сердечнике 16, расположенном в проводящем контейнере 3 под высоким потенциалом. Благодаря этому на клеммах тороидальной обмотки 14, расположенной под высоким потенциалом, возникает переменное напряжение.
Это напряжение обеспечивает питание блока питания источника ионов и получение необходимых потенциалов на электродах источника ионов 4.
Напряжения, приложенные к источнику ионов 8, обеспечивают получение пучка ионов дейтерия на выходе источника ионов. Ионы ускоряются напряжением, приложенным между проводящим контейнером 3 и проводящим корпусом 1, и попадают на мишень нейтронной трубки 7, насыщенную тритием. Благодаря взаимодействию ускоренных ионов дейтерия с атомами трития в мишени нейтронной трубки 7 образуются нейтроны.