Генератор нейтронів

Генератор нейтронов, содержащий нейтронную трубку, соединенную с высоковольтн ым источником на базе сх емы умножения Кокрофта-Уолтона, исхему запуска, связанную с двумя линиями последовательно включенных емкостей, один конец которых соединен с катодом ионного источника нейтронной трубки, о т л и ч а ю щ и.й-с я тем, что он снабжен дополнительной линией, состоящей из последовательно включенных емкостей, соединенной с первыми двумя линиями посредством диодных элементов так, что вместе с одной из этих линий она составляет параллельную схему умножения Кокрофта-Уолтона, соединенную с одной стороны с дополнительной схемой запуска, а с другой - с анодом ионного источника. С > ю о Изобретение относится к области ускорительной техники и нейтронной физики и, в частности, к генераторам нейтронов на базе запаянных нейтронных трубок. Основными элементами генератора нейтронов являются нейтронная трубка, блок высоковольтного напряжения и блок управления и коммутации. В качестве высоковольтных источников используются источники постоянного или импульсного напряжения. Наибольшее распространение среди источников импульсного напряжения получили источники на основе импульсных трансформаторов. Такой источник включает в себя емкостной накопитель энергии, управляемый коммутирующий элемент, зарядное устройство, составляющие первичную цепь импульсного трансформатора, высоковольтная обмотка которого нагружается на электроды диодной ускоряющей системы нейтронной трубки [1]. Основным недостатком такого высоковольтного источника является то, что при переходе к частотам более 1 кГц создание малогабаритного высоковольтного трансформатора для скважинного генератора нейтронов становится со со О 9983 чрезвычайно затруднительно. В высоковольтных блоках нейтронных генераторов, сделанных на базе выпрямителей, предельные энергии ускоряемых ионов определяются предельно допустимым напряжением на диодном элементе и фильтрующих емкостях. Повышение высокого напряжения приводит к увеличению габаритов, высоковольтных источников, что крайне нежелательно при использовании их в скважинных генераторах нейтронов. Снижения напряжения на выпрямляющих элементах можно добиться за счет применения схем умножения напряжения [2]. Наиболее близким техническим решением прототипом является генератор нейтронов с высоковольтным блоком сделанным на базе умножителя [3]. Он Состоит из газонаполненной нейтронной труОки с ионным источником на базе разрядной системы с анодом и катодом и диодной ускоряющей системой, схемы умножения типа КокрофгаУолтона и системой запуска, соединенной с двумя линиями последовательно включенных емкостей, противоположные концы которых соединены соответственно с катодом и через балластный резистор с анодом ионного источника. Основным недостатком данного генератора является то, что функции питания и управления оежимзми работы генератора нейтронов объединены, т.е. частота синусоидального напряжения поступающего на умножитель совпадает с частотой сигналов, поступающих на ионный источник. Практически для всех схем умножения чаще всего применяется частота f = 10 кГц, т.к при меньших частотах увеличивается падение напряжения на умножителе, а при больших частотах сильно усложняется работа схемы (существенное значение приобретают различного рода паразитные емкости, затрудняется настройка схемы и др.). Такая сильная зависимость от частоты не позволяет варьировать в широком диапазоне режимами работы генератора нейтронов, что ограничивает возможности его функционального использования. В основу изобретения положена задача создания генератора нейтронов, в котором были бы разделены функции питания и управления нейтронными трубками. Сущность изобретения направлена на решение этой задачи и состоит в том, что конец линии, который был связан через балластный резистор с анодом, отключается от него, кроме того генератор нейтронов содержит дополнительную систему запуска и дополнительную линию, состоящую из последовательно включенных емкостей, соединенных с первыми двумя линиями через диодные элементы. Диодные элементы вместе с одной из линий емкостей образуют параллельную схему умножения КокрофтаУолтона, которая соединяется с одной сто-5 роны с дополнительной схемой запуска, а с другой стороны через балластный резистор с анодом. Такая конструкция генератора нейтронов позволяет осуществить разделение 10 функций питания и управления режимами работы нейтронных трубок, что позволяет в широких пределах регулировать частоту и скважность импульсе» нейтронного излучения, а это позволяет значительно расши15 рить функц иональные возмо жност и генератора нейтронов и области его использования по сравнению с прототипом. На фиг.1 показана структурная схема генератора нейтпонов. Он состоит из газо20 наполненной нейтронной трубки 1, имеющей анод А, катод К нейтронообразующую мишень М и антидинатронный электрод С, балластного резистора RA, ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ источник иа базе умножителя типа 25 Кокрофта-Уолтона 2, схемы запуска 3, трансформаторов Tpi и Тр2, схемы управления, состоящей из усилителей мощности 4, 5 и задающего генератора 6. На фиг.2 показана принципиальная схе30 ма блоков 2-5 подключения высоковольтной части генератора к нейтронной трубке. В качестве примера конкретного выполнения рассмотрим генератор нейтронов с газонаполненной нейтронной трубкой с 35 ионным источником на базе зарядной системы с анодом и катодом, диодной ускоряющей системой и заземленной мишенью. Для подавления вторичных электронов на антидинатронный электрод подается от40 рицательное напряжение .смещения и С м5і К В. Задающий генератор 6 состоит из двух независимых генераторов. Один из них вы45 рабатывает импульсы, которые подаются на усилитель мощности 4 и через трансформатор Т Р1 питают умножитель напряжения 2 для получения ускоряющего напряжения ~ 100 кВ. Другой (дополнительный) генера50 тор вырабатывает импульсы, которые через усилитель мощности 5, трансформатор ТР2 и дополнительную линию, состоящую из емкостей Сі3 - Сі23, которая соединяется с двумя другими линиями посредством рас55 положенных между ними диодов, через балластный резистор RA поступают на анод ионного источника. Напряжение на аноде трубки относительно катода плавно регулируется в пределах одной ступени умножителя напряжения, что позволяет управлять 9983 работой трубки, поскольку ток ионов на мишень зависит от анодного напряжения. Частота срабатывания ионного источника определяется при этом частотой питания трансформатора ТР2. Таким образом осуществляется независимое управление работой ионного источника посредством высоковольтных Фиг. і импульсов, которые формируются с помощью дополнительной линии, соединенной с дополнительной схемой запуска. Схемы усилителей мощности собраны на транзисторах типа КТ 827А. Все конденсаторы, показанные на фиг.2 были типа К73-14 2200 Пф, 10 кВ, а диоды типа КЦ 106Г, R A=100 KO M . 9983 .2 Упорядник В. Гулько Замовлення 4561 Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53. Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101