DE1100189B - Neutronengenerator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21g 21/10

INTERNAT. KX. G 21

PATENTAMT

N18266VIIIc/21g

ANMELDETAG: 2.MAI1960

B EKANNTMACHÜNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 23. FEBRUAR 1961

Die Erfindung bezieht sich auf einen Neutronengenerator, in dem Deuterium- und Tritiumionen in nahezu gleichen atomaren Mengen zu einer Auftreffplatte hin beschleunigt werden, die aus einer Schicht eines Metalls besteht, in das Wasserstoff leicht aufgenommen wird und gut hineindiffundiert, welche Schicht von einem Metall getragen wird, in das Wasserstoff nicht leicht aufgenommen wird und auch nicht leicht hineindiffundiert.

Neutronengeneratoren der vorstehend erwähnten Art sind bereits bekannt. Die Dicke der Zirkoniumschicht auf der Auftreffplatte, in die die Wasserstoffisotope hineingeschossen werden, beträgt etwa 50 μ. Der Nachteil dieser großen Dicke ist der, daß es sehr lange dauert, bis durch das Einschießen von Deuterium und Tritium eine derartige Sättigung der Zirkoniumschicht erzielt ist, daß eine brauchbare Neutronenausbeute erreicht wird. Im Prinzip ist es möglich, die Zirkoniumschicht bereits in mit Tritium und Deuterium gesättigtem Zustand in die Röhre einzubauen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß es nicht mehr möglich ist, den Neutronengenerator auf hinreichend hoher Temperatur zu entgasen.

In der Beschreibung des vorstehend erwähnten Neutronengenerators wird übrigens die falsche Ansicht vertreten, daß das Tritium nicht weiter als die Eindringtiefe der Tritiumionen in die Zirkoniumschicht eindringt. Nach dem Einfangen diffundiert das Tritium nämlich weiter in das Zirkonium hinein.

Die Erfindung bezweckt, eine Bauart anzugeben, die gegenüber der bekannten Vorteile aufweist.

Bei einem Neutronengenerator, in dem Deuterium- und Tritiumionen in nahezu gleichen atomaren Mengen zu einer Auftreffplatte hin beschleunigt werden, die aus einer Schicht eines Metalls besteht, das leicht Wasserstoff aufnimmt und in das Wasserstoff leicht hineindiffundiert, welche Schicht von einem anderen Metall getragen wird, in das Wasserstoff nicht leicht aufgenommen wird und auch nicht leicht hineindiffundiert, weist gemäß der Erfindung die wasserstoffaufnehmende Schicht eine Dicke auf, die höchstens etwa gleich der Eindringtiefe der Tritium- und Deuteriumionen ist.

Durch die Bauart gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die eingeschossenen Ionen nicht in die Tiefe des Materials wegdiffundieren können, so daß sich in möglichst kurzer Zeit eine Sättigung der Auftreffplatte mit Tritium und Deuterium und somit auch eine möglichst hohe Neutronenausbeute ergibt. Wenn die wasserstoffaufnehmende Schicht etwas dünner als die Eindringtiefe ist, diffundieren die in die Trägerschicht hineingeschossenen Ionen im wesentlichen zurück, so daß rasch Sättigung erreicht wird.

Wenn die wasserstoffaufnehmende Schicht kaum Neutronengenerator

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 5. Mai 1959

Otto Reifensdrweiler, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

etwas dicker als die Eindringtiefe ist, so dauert es länger, bevor die Sättigung erreicht ist, jedoch erheblich kürzer als bei den bekannten dicken Schichten.

Bei einem Neutronengenerator nach der Erfindung ist es auch möglich, den Neutronengenerator vor dem Beschüß der Auftreffplatte auf hoher Temperatur zu entgasen, wodurch Verunreinigung der Auftreffplatte tunlichst verhütet wird.

Die Dicke der wasserstoffaufnehmenden Schicht wird in geringem Maße von der Beschleunigungsspannung der Ionen abhängen, die beim Betrieb des Neutronengenerators Anwendung findet. Weil gemäß bestimmten Untersuchungen die Eindringtiefe von Deuteriumionen in kompaktem Titanium etwa 0,5 μ und für Tritiumionen 0,33 μ beträgt, beides bei einer Beschleunigungsspannung von 100 kV, während die Eindringtiefe nichtlinear mit der Geschwindigkeit zunimmt, genügt für Beschleunigungsspannungen bis etwa 200 kV eine Titaniumschicht mit einer Dicke von wenigen μ.

Außer Titanium kann z. B. auch Zirkonium Verwendung finden, während als Unterlage Kupfer oder Silber benutzt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 einen Neutronengenerator mit einer Auftreffplatte nach der Erfindung darstellt und

Fig. 2 die Neutronenausbeute für verschiedene Auftreffplatten darstellt.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Mantel aus Chromnickelstahl. Mittels einer aus einer Eisen-Nickel-Cobalt-Legierung bestehenden Kappe 2 ist in diesen Mantel ein Glaskegel 3 eingeschmolzen, der seinerseits

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an einem aus einer Eisen-Nickel-Cobalt-Legierung bestehenden Ring 4 festgeschmolzen ist. Der Ring 4 trägt einen Kupferblock 5. Auf dem Kupferblock 5 ist eine langgestreckte Buchse 6 aus Chromnickelstahl befestigt. Die abgerundete Oberseite der Buchse 6 hat eine kleine Öffnung 7. Auf der anderen Seite des Mantels 1 sind mittels aus einer Eisen-Nickel-Cobalt-Legierung bestehenden Buchsen und Glaskappen Stromzuführungsdrähte 8 und 9 eingeführt. Der Draht 9 führt zu einer zylindrischen Anode 10 aus Aluminium. Im Mantel 1 befindet sich eine Buchse H mit einem Boden 12, die beide aus Weicheisen hergestellt sind. Auf dem Boden 12 ist ein dauermagnetischer Block 13 angeordnet, der mit einer Aluminiumplatte 14 bedeckt ist. Auf dem mit einer Öffnung 15 versehenen Boden der Buchse ist auch eine Aluminiumschicht 16 angebracht. Der Zuführungsdraht 8 führt zu einem gewendelten Zirkondraht 17, dessen anderes Ende über einen Haltedraht leitend mit der Wand verbunden ist. ao

Innerhalb des Glaskegels 3 befindet sich eine Masse 18 aus Silikongummi, in den sich die Hochspannungszufuhr 19 erstreckt. Auf dem Kupferblock 5 ist die Auf treffplatte 20 aus Silber angebracht, die mit einer Titanschicht überzogen ist, deren Dicke einer kornpakten Titanschicht mit einer Dicke von 1,5 μ entspricht. Die Schicht ist durch Aufdampfen aufgebracht. Der ganze Vakuumraum ist mit einem Gemisch aus Deuterium und Tritium in nahezu gleichen atomaren Mengen unter einem Druck von 10~³mm Quecksilbersäule gefüllt. In die Zirkonwendel 17 ist gleichfalls eine äquimolekulare Tritium- und Deuteriummenge aufgenommen. Der Druck im Vakuumraum ist durch Erhitzung der Wendel 17 regelbar.

Nach der Entgasung und Zuschmelzung der Röhre ist die Titaniumschicht auf der Auftreffplatte 20 noch frei von Wasserstoffisotopen. Dadurch, daß jetzt ein Ionenbündel mit einer Geschwindigkeit von etwa 125 kV auf die Auf treffplatte geworfen wird, wird die Titanschicht allmählich mit Tritium und Deuterium gesättigt, und es ergeben sich Reaktionen mit den hineingeschossenen Ionen, bei denen Neutronen mit einer Geschwindigkeit von 14 MeV gebildet werden, wobei nach einiger Zeit eine Sättigung erreicht wird.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Verlaufes der Neutronenausbeute N je μC bei einer Röhre nach Fig. 1 in Abhängigkeit von der Zeit t in Stunden, wenn die Auftreffplatte mit einem Ionenstrom von 100 μΑ bei 125 kV beschossen wird, wobei die Kurve A die Ausbeute für eine Auftreffplatte mit einer Titanschicht angibt, während zum Vergleich die mit einer Auftreffplatte mit einer Goldschicht, d. h. einer Schicht eines Metalls, in das Wasserstoff nicht leicht aufgenommen wird und nicht leicht hineindiffundiert, erhaltene Ausbeute in der Kurve b angegeben ist.

Eine Kurve C stellt die Neutronenausbeute dar, wie sie mit einer dicken Titanschicht gemäß der Literatur im Vergleich zu einer Goldschicht erhalten wird. Ein Vergleich der drei Kurven zeigt, daß die Beschränkung der Dicke der Titanschicht und die Anbringung einer Wasserstoff nicht aufnehmenden Schicht auf der Titanschicht eine erhebliche Verbesserung ergeben.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: ■

1. Neutronengenerator, in dem Deuterium- und Tritiumionen in nahezu gleichen atomaren Mengen zu einer- Auf treffplatte hin beschleunigt werden, die aus einer Schicht eines Metalls besteht, .das leicht Wasserstoff aufnimmt und in das . Wasserstoff leicht hineindiffundiert, welche Schicht von einem anderen Metall getragen wird, in das Wasserstoff nicht leicht aufgenommen wird und auch nicht leicht hineindiffundiert, dadurch gekgnnzeictuiet, daß die wasserstoffaufnehmende Schicht eine Dicke hat, die höchstens etwa gleich der Eindringtiefe der Tritium- und Deuteriumipnen ist.

2. Neutrqnengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserstoffaufnehmende Schicht aus Titan oder Zirkon mit einer Dicke von nicht mehr als wenigen Mikron besteht und durch Kupfer oder Silber getragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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