NO133939B

NO133939B -

Info

Publication number: NO133939B
Application number: NO2888/70A
Authority: NO
Inventors: I W Fischbein; Jr J G Hoffman; B H Alexander; A S Sastri
Original assignee: Gillette Co
Priority date: 1969-07-28
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1976-04-12
Also published as: FR2053217A1; IL34931A0; RO61770A; MY7400162A; BE753937A; GB1327428A; FR2053217B1; IE34414B1; JPS5137258B1; NL7010951A; DE2037454A1; IL34931A; OA03460A; SE368840B; NL151654B; NO133939C; SU404207A3; IE34414L; CH550256A; DE2037454B2

Description

Elektrisk utladning<g>anordning for å tilveiebringe kjernereaksjoner. Electrical discharge<g>device for providing nuclear reactions.

Den foreliggende oppfinnelse angår en romutlandningsanordning og særlig en utladningsanordning for tilveiebringelse av kjernereaksjoner. The present invention relates to a space expatriation device and in particular a discharge device for providing nuclear reactions.

Ved den foreliggende oppfinnelse benyttes helt ny apparatur for å frembringe et elektrisk felt i et rom hvori ladede kjernepar-tikler svinger med en tilstrekkelig hastighet slik at resulterende kollisjoner mellom partikler frembringer kjernereaksjoner. Det benyttes et elektronrør hvor katoden og anoden er anordnet konsentrisk, idet anoden er gjennom-trengelig for elektroner og anbragt inne i katoden. Elektroner som stråles ut (emitteres) fra katoden trenger gjennom anoden og nærmer seg senteret av denne hvor de utøver elektrisk frastøtende krefter på hverandre. Som en følge av dette vil elektronenes hastighet, etter som de nærmer seg anodesenteret, avta, slik at en romladning bygges opp, og rompotensialet reduseres med hensyn til anoden. Elektronene stopper nesten meget nær det nøyaktige senter av anoden, slik at en liten virtuell katode tilveiebringes. In the present invention, completely new apparatus is used to produce an electric field in a room in which charged nuclear particles oscillate at a sufficient speed so that resulting collisions between particles produce nuclear reactions. An electron tube is used where the cathode and anode are arranged concentrically, the anode being permeable to electrons and placed inside the cathode. Electrons that are radiated (emitted) from the cathode penetrate through the anode and approach the center of this where they exert electrically repulsive forces on each other. As a result, the speed of the electrons, as they approach the anode center, will decrease, so that a space charge builds up, and the space potential is reduced with respect to the anode. The electrons almost stop very close to the exact center of the anode, so that a small virtual cathode is provided.

Atompartikler i anoderommet ioniseres ved kollisjon med elektronene, idet ionetett-heten er størst ved senteret av anoden eller ved den virtuelle katode. Ionene som dannes inne i anoden svinger med kjernereagerende hastigheter i senteret av anoden, ved hjelp av kreftene i anoderompotensialet slik at kjernereaksjoner tilveiebringes. Størrelsen av den energi som frigjøres og typen av de reage. rende produkter, ved slike reaksjoner vil av-henge av kjernesammensetningen av de ato-miske partikler som benyttes, den kinetiske energi og andre faktorer som er viktige for kjernereaksjoner, idet de forskjellige parame-tre og sammensetninger som benyttes avhen-ger av den type reaksjon og energi som ønskes. Atomic particles in the anode space are ionized by collision with the electrons, the ion density being greatest at the center of the anode or at the virtual cathode. The ions formed inside the anode oscillate at nuclear reaction rates in the center of the anode, using the forces of the anode potential so that nuclear reactions are provided. The amount of energy released and the type of reaction. products in such reactions will depend on the nuclear composition of the atomic particles used, the kinetic energy and other factors that are important for nuclear reactions, as the different parameters and compositions used depend on the type of reaction and energy that is desired.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en elektrisk utladningsanordning med en virtuell katode, som kan benyttes i forbindelse med anordninger for ionisering av atompartikler, og hvor partikkelprosjektiler kan føres på en slik måte gjennom den virtuelle katode at kjernereaksjoner kommer istand. The purpose of the present invention is to provide an electrical discharge device with a virtual cathode, which can be used in connection with devices for ionizing atomic particles, and where particle projectiles can be passed through the virtual cathode in such a way that nuclear reactions are restored.

Oppfinnelsen angår således en elektrisk utladningsanordning hvor ioner kan oscilleres med en hastighet som er tilstrekkelig til å frembringe kjernereaksjoner, omfattende en elektronemitterende katode og en hul anode inne i katoden. The invention thus relates to an electrical discharge device where ions can oscillate at a speed sufficient to produce nuclear reactions, comprising an electron-emitting cathode and a hollow anode inside the cathode.

Det særegne ved oppfinnelsen er at anoden er kuleskallformet og er åpen i det minste mot to diametralt motsatte sider, at katoden i det minste omfatter to innadrettede elektron-emitterende flater som er symmetrisk anbragt i forhold til åpningene i anoden, at anoden og katoden er innrettet til å aksellerere og fokusere elektroner i form av elektronstråler gjennom de åpne sider av anoden mot et punkt inne i anoden slik at det tilveiebringes en virtuell katode i dette punkt, at et styregitter som er anbragt mellom anoden og de elektron-emitterende flater er innrettet til å modulere potensialet på den virtuelle katode med en forutbestemt frekvens og amplitude, at «avskjærende» elementer er anbragt mellom anoden og de elektron-emitterende flater for å «avskjære» og oppfange elektroner fra de perifere deler av elektronstrålen og derved hindre disse i å nå anoden og at utladningsanordningen omfatter en innretning for innføring av gass for dannelse av positive ioner. The distinctive feature of the invention is that the anode is spherical and is open to at least two diametrically opposite sides, that the cathode comprises at least two inwardly directed electron-emitting surfaces which are symmetrically arranged in relation to the openings in the anode, that the anode and cathode are aligned to accelerate and focus electrons in the form of electron beams through the open sides of the anode towards a point inside the anode so that a virtual cathode is provided at this point, that a control grid placed between the anode and the electron-emitting surfaces is arranged to to modulate the potential on the virtual cathode with a predetermined frequency and amplitude, that "cut-off" elements are placed between the anode and the electron-emitting surfaces to "cut off" and capture electrons from the peripheral parts of the electron beam and thereby prevent these from reaching the anode and that the discharge device comprises a device for introducing gas to form positive ions.

Ovenfor nevnte og andre formål og sær-trekk ved oppfinnelsen vil klart fremgå av følgende detaljerte beskrivelse under henvisning til tegningene hvor The above-mentioned and other purposes and special features of the invention will be clear from the following detailed description with reference to the drawings where

Fig. 1 viser et tverrsnitt av en skjematisk utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2 viser en kurve for å forklare virkemåten av fig. 1. Fig. 2a viser en kurve som i likhet med fig. 2 skal tjene til å forklare virkemåten av den skjematiske "utførelse i fig. 1. Fig. 3 viset et skjematisk tverrsnitt av fig. 1 med et inngangsgassrør i tillegg. Fig. 4 viser den ioniske konsentrasjon inne i anoden som er vist i de foregående figurer. Fig. 5 viser en kurve for å forklare virkemåten av oppfinnelsen. Fig. 6a, b, c er kurver som også viser virkemåten av oppfinnelsen. Fig. 7 viser et skjematisk tverrsnitt av et komplett system som benytter den anordning som er vist i fig. 1. Fig. 8 viser i perspektiv en passende ano-dekonstruksjon. Fig. 9 viser et tverrsnitt langs linjen 9—9 i fig. 8. Fig. 10 viser et tverrsnitt av en annen utførelse av oppfinnelsen. Fig. 11 viser en skjematisk fremstilling av utførelsen i fig. 10 med de ekvipotensiale nivåer som tilveiebringes av anoden angitt. Fig. 12 viser et forstørret tverrsnitt av anoden i fig. 10. Fig. 1 shows a cross-section of a schematic embodiment of the invention. Fig. 2 shows a curve to explain the operation of fig. 1. Fig. 2a shows a curve which, like fig. 2 shall serve to explain the operation of the schematic "embodiment in Fig. 1. Fig. 3 showed a schematic cross-section of Fig. 1 with an inlet gas pipe in addition. Fig. 4 shows the ionic concentration inside the anode shown in the preceding figures. Fig. 5 shows a curve to explain the operation of the invention. Fig. 6a, b, c are curves which also show the operation of the invention. Fig. 7 shows a schematic cross-section of a complete system using the device shown in Fig. 1. Fig. 8 shows in perspective a suitable anode deconstruction. Fig. 9 shows a cross-section along the line 9-9 in Fig. 8. Fig. 10 shows a cross-section of another embodiment of the invention. Fig. 11 shows a schematic representation of the embodiment in Fig. 10 with the equipotential levels provided by the anode indicated Fig. 12 shows an enlarged cross-section of the anode in Fig. 10.

Tilveiebringelse av elektrisk felt. Provision of electric field.

I fig. 1 er et kuleskallformet elektronrør vist og dette omfatter et kuleformet katode-skall 20, et kuleformet anodeskall 21 og et mellomliggende kuleskallformet styregitter 22, idet disse elektroder er anordnet konsentrisk. Anoden 21 og styregitteret 22 er gjennom-trengelig for elektroner og i dette eksempel kan de antas å være elektroder med åpne masker. Anoden kan være elektrisk ekvivalent med en struktur som er 99 % åpen, mens styregitteret kan være 95 •% åpen. De forskjellige elektroder kan ha passende tilkoblinger, idet en leder 23 er forbundet med anoden 21, en leder 24 er koblet til katoden 20 og en leder 25 er koblet til styregitteret 22. Potensialer med riktig polaritet og passende para-metre er tilveiebragt som vist, idet forspenningen som tilføres mellom styregitteret og katoden er slik at elektronstrømmen fra katoden til anoden styres. Den indre overflate av katoden 20 består av elektronutstrålende materiale. In fig. 1 a spherical shell-shaped electron tube is shown and this comprises a spherical cathode shell 20, a spherical anode shell 21 and an intermediate spherical shell-shaped control grid 22, these electrodes being arranged concentrically. The anode 21 and the control grid 22 are permeable to electrons and in this example they can be assumed to be electrodes with open meshes. The anode can be electrically equivalent to a structure that is 99% open, while the control grid can be 95% open. The various electrodes can have suitable connections, a conductor 23 being connected to the anode 21, a conductor 24 being connected to the cathode 20 and a conductor 25 being connected to the control grid 22. Potentials with the correct polarity and suitable parameters are provided as shown, in that the bias applied between the control grid and the cathode is such that the electron flow from the cathode to the anode is controlled. The inner surface of the cathode 20 consists of electron-emitting material.

Da katoden 20 tilføres rikelige mengder av elektroner, vil en sky med elektroner eller med andre ord en romladning, tilveiebringes i rommet mellom katoden og det negativt for-spente styregitter. Fra denne sky vil elektronene trenge gjennom styregitteret for å svinge gjennom røret, idet de opptas av eller gjennomtrenger anoden. Ethvert elektron som måtte gå tilbake til styregitteret, vil igjen inntre i elektronskyen og vil derved ikke bli tapt. When the cathode 20 is supplied with copious amounts of electrons, a cloud of electrons, or in other words a space charge, will be provided in the space between the cathode and the negatively biased control grid. From this cloud, the electrons will penetrate the control grid to swing through the tube, being absorbed by or penetrating the anode. Any electron that has to return to the control lattice will re-enter the electron cloud and will thereby not be lost.

Med passende potensialer tilført elek-trodene vil elektronene som utstråles fra ka-todeoverflaten konvergere langs stort sett radielle veier mot rørets senter. Elektronstrøm-men akselereres mot anoden på grunn av det elektriske felt som er instandbragt mellom anoden og katoden, slik at elektronene har meget høy hastighet når de kommer i nær-heten av anoden. På grunn av at anoden praktisk talt er helt åpen, f.eks. 99 % åpen, kan anoden i seg selv antas å være en sfærisk ekvipotensial elektrongjennomtrengbar overflate som utøver en akselererende kraft på elektronene som utstråles fra katoden. Når elektronene når anodeoverflaten, vil de ha en hastighet som svarer til det potensial hvor-gjennom de har beveget seg, og de vil derfor fortsette langs de samme radielle veier mot anodens geometriske senter. With suitable potentials applied to the electrodes, the electrons emitted from the cathode surface will converge along largely radial paths towards the center of the tube. However, the electron flow is accelerated towards the anode due to the electric field established between the anode and the cathode, so that the electrons have a very high speed when they come close to the anode. Due to the fact that the anode is practically completely open, e.g. 99% open, the anode itself can be assumed to be a spherical equipotential electron-permeable surface that exerts an accelerating force on the electrons emitted from the cathode. When the electrons reach the anode surface, they will have a speed corresponding to the potential through which they have moved, and they will therefore continue along the same radial paths towards the geometric center of the anode.

Dersom en antar at et enkelt elektron befinner seg i rommet innenfor styregitteret, vil dette elektron bevege seg diametralt gjennom styregitterrommet så vel som anoderommet. På grunn av potensiell forskjell mellom styregitteret og anoden vil elektronhastighe-ten bli tilsvarende påvirket, men på grunn av at potensialet inne i anoden er jevnt, d.v.s. konstant overalt i anoderommet, vil ikke elektronene være utsatt for noen hastighetsforan-drende krefter, mens det beveger seg gjennom dette. Elektronene svinger derved diametralt gjennom røret innenfor styregitteret når det kommer inn i styregitterrommet, idet elektronene antas å begynne sin bevegelse ved eller nær et gitt punkt på styregitteret, akselerere mot anoden, bevege seg med konstant hastighet gjennom anoderommet og derpå retardere fra anoden til styregitteret, idet hastigheten av elektronet er nesten lik null før det når styregitteret. Elektronet vil så fortsette sin svingebevegelse inntil det treffer anoden, og det er ønskelig at elektronet gjør så mange turer som mulig før dette hender. If one assumes that a single electron is located in the space within the control grid, this electron will move diametrically through the control grid space as well as the anode space. Due to the potential difference between the control grid and the anode, the electron speed will be affected accordingly, but due to the fact that the potential inside the anode is uniform, i.e. constant everywhere in the anode space, the electrons will not be exposed to any speed-changing forces, while it moves through this. The electrons thereby swing diametrically through the tube within the control grid when it enters the control grid space, as the electrons are assumed to begin their movement at or near a given point on the control grid, accelerate towards the anode, move at a constant speed through the anode space and then decelerate from the anode to the control grid, as the speed of the electron is almost equal to zero before it reaches the control grid. The electron will then continue its oscillating movement until it hits the anode, and it is desirable that the electron make as many trips as possible before this happens.

Det er av stor betydning at det normale rompotensial inne i anoden 21 er jevnt og har samme verdi som anodepotensialet, hvorved et elektron som beveger seg tvers gjennom anoderommet gjør dette med jevn hastighet og energi, og at elektronet svinger innenfor styregitter-rommet et relativt stort antall ganger før det tapes til anoden. It is of great importance that the normal space potential inside the anode 21 is uniform and has the same value as the anode potential, whereby an electron that moves transversely through the anode space does so with uniform speed and energy, and that the electron oscillates within the control grid space a relatively large number of times before it is lost to the anode.

Som det neste trinn ved forklaringen av virkemåten av røret skal det antas at to elektroner starter samtidig fra diametralt motsatte punkter på styregitteret. Begge disse elektroner vil bevege seg radialt mot det nøy-aktige senter av anoderommet, slik at disse elektroner vil kollidere ved det nøyaktige senter 26 dersom ingen gjensidig frastøtende krefter er tilstede. Da de to elektroner jo er negativt ledende partikler vil de utøve gjensidig, frastøtende krefter på hverandre i det øyeblikk anoderommet gjennomtrenges, slik at deres respektive hastigheter vil avta i økende grad inntil elektronene nesten berører hverandre i det nøyaktige senter 26. Ved dette punkt vil deres respektive hastigheter avta til null. Ved praktiske utførelser vil imidlertid ikke elektronene ha retning rett mot hverandre, men de vil passere hverandre ved en minimal hastighet istedenfor å stoppe. Idet de passerer hverandre akselereres de ut over langs en diameter på grunn av anodepotensialet. Idet de forlater anoden vil elektronene tape hastighet inntil de stopper nær styregitteret, hvoretter perioden gjentas. As the next step in explaining the operation of the tube, it must be assumed that two electrons start simultaneously from diametrically opposite points on the control grid. Both of these electrons will move radially towards the exact center of the anode space, so that these electrons will collide at the exact center 26 if no mutually repulsive forces are present. As the two electrons are negatively conducting particles, they will exert mutual, repulsive forces on each other the moment the anode space is penetrated, so that their respective speeds will decrease increasingly until the electrons almost touch each other in the exact center 26. At this point, their respective speeds decrease to zero. In practical implementations, however, the electrons will not have a direction straight towards each other, but they will pass each other at a minimal speed instead of stopping. As they pass each other, they are accelerated outward along a diameter due to the anode potential. As they leave the anode, the electrons will lose speed until they stop near the control grid, after which the period is repeated.

Det skal anmerkes at selvom de jevne potensialer inne i en sfærisk anode 21 ikke har noen innvirkning på et enkelt elektron som passerer gjennom denne, vil to elektroner som beveges mot hverandre langs en diameter være utsatt for gjensidige frastøtende krefter Og hastighetsforandringer, slik at et elektrisk felt oppstår i anoderommet. Dette skal kalles romladningseffekt. It should be noted that although the uniform potentials inside a spherical anode 21 have no effect on a single electron passing through it, two electrons moving towards each other along a diameter will be subject to mutual repulsive forces and velocity changes, so that an electrical field occurs in the anode compartment. This should be called the space charge effect.

Det skal nå antas at rikelige mengder med elektroner utstråles fra katoden og gjennomtrenger styregitteret, slik at elektronene vil følge forskjellige diametre som er angitt ved piler 27 som krysser hverandre nær senter. Disse elektroner vil således konvergere mot senteret 26 med stadig avtagende hastigheter, inntil de oppnår en minimal hastighet og deretter vil de spres utover langs omtrent de samme diametre, idet de akselererer inntil de kommer ut gjennom anodeoverflaten 21. Når elektronene passerer gjennom det indre av anoden 21 bevirker de en negativ ladning i anoderommet, slik at rompotensialet avtar i økende grad jo nærmere senter de kommer. Ved anodesenteret vil således en virtuell katode tilveiebringes og denne kan ha omtrent det samme potensial som katoden 20. Den totale romstrøm (omfattende både inngående og utgående strøm) som er nødvendig for å opp-rette en virtuell katode i senter av anoderommet er for en typisk utførelse av oppfinnelsen 1500 A ved et anodepotensial på 100 kV. Dette kan vises ved utregninger som er basert på formler i likhet med de som er utledet av Langmuir og Blodgett for tilsvarende geomet-rier (se Physical Review, Vol. 24, side 53, juli 1924). Den romstrøm som genereres ifølge oppfinnelsen svinger frem og tilbake gjennom den gjennomtrengbare anode, da den ikke kommer tilbake til katoden hvorfra den var utstrålt. Den oppnår strømverdier som er meget høyere enn anodestrømmen, idet gjen-nomtrengbarheten av anoden bevirker at bare en meget liten del av romstrømmen treffer anoden. Den øyeblikkelige romstrøm, omfattende både inngående og utgående strøm, står i forhold til katodestrømmen etter den føl-gende rekke: It shall now be assumed that copious amounts of electrons are radiated from the cathode and penetrate the control grid, so that the electrons will follow different diameters indicated by arrows 27 which cross each other near the center. These electrons will thus converge towards the center 26 with ever-decreasing velocities, until they reach a minimum velocity and then they will spread outwards along approximately the same diameters, accelerating until they exit through the anode surface 21. As the electrons pass through the interior of the anode 21 they cause a negative charge in the anode space, so that the space potential decreases to an increasing degree the closer they get to the center. At the anode center, a virtual cathode will thus be provided and this can have approximately the same potential as the cathode 20. The total space current (including both incoming and outgoing current) which is necessary to create a virtual cathode in the center of the anode space is for a typical embodiment of the invention 1500 A at an anode potential of 100 kV. This can be shown by calculations based on formulas similar to those derived by Langmuir and Blodgett for corresponding geometries (see Physical Review, Vol. 24, page 53, July 1924). The space current generated according to the invention oscillates back and forth through the permeable anode, as it does not return to the cathode from which it was radiated. It achieves current values that are much higher than the anode current, as the permeability of the anode means that only a very small part of the space current hits the anode. The instantaneous room current, comprising both incoming and outgoing current, is related to the cathode current according to the following sequence:

hvor «P» er det tall som uttrykker forholdet mellom åpen anodeoverflate og total anodeoverflate og «k» er antall turer gjennom anoden i begge retninger som foretas av et elektron som starter fra katoden ved tidspunktet O. Variasjon av romstrømmen med tiden kan finnes ved å bestemme et elektrons gangtid «t» for et elektron, mellom dets indre og ytre bevegelsesgrenser da dette bestemmer hvor ofte det passerer anoden. Strømmen ved et ønsket tidspunkt «T» bestemmes ved å innsette where "P" is the number expressing the ratio between open anode surface and total anode surface and "k" is the number of trips through the anode in both directions made by an electron starting from the cathode at time O. Variation of the space current with time can be found by determine an electron's travel time "t" for an electron, between its inner and outer limits of motion as this determines how often it passes the anode. The current at a desired time "T" is determined by inserting

T T

k = — i ligning (1) ovenfor. Forholdet mellom anodestrøm og katodestrøm er som følger: k = — in equation (1) above. The relationship between anode current and cathode current is as follows:

Fra (1) og (2) er det klart at From (1) and (2) it is clear that

Den virkelige romstrøm i røret er således mange ganger større enn anodestrømmen med en faktor som svarer til det inverse av uttryk-ket: én minus den effektive anodeåpenhet «P». For den tidligere gitte effektive anodeåpenhet på 99 %, blir denne faktor 100 slik at anode-strømmen blir 15 A ved en romstrøm på 1500 A. The real space current in the tube is thus many times greater than the anode current by a factor that corresponds to the inverse of the expression: one minus the effective anode openness "P". For the previously given effective anode openness of 99%, this factor becomes 100 so that the anode current becomes 15 A at a room current of 1500 A.

Tilveiebringelsen av romladningen inne i anoden kan bedre forstås ved henvisning til kurven i fig. 2, hvor absissen representerer diameteren av røret og ordinaten representerer potensialfordelingen inne i røret. Da størrelsen av romladningen er avhengig av størrelsen av romstrømmen som flyter i anoderommet, viser de forskjellige kurver potensialet ved senteret 26 for forskjellig strøm. For en meget liten strøm vil det ses at den negative ladningsfordeling vil redusere potensialet ved senteret ifølge kurve (a). En større strøm vil bevirke en potensiell fordeling ifølge kurve (b) idet senteret blir mer negativt. Stadig høyere strømmer bevirker kurvene (c), (d) og (e), idet kurve (d) representerer den foretrukne arbeidstilstand med nesten null potensial i senter, eller med andre ord et sen-terpotensial som er svakt positivt med hensyn til katoden 20. Det vil være klart at disse kurvene (a) — (e) bare er tatt med for å illu-strere at intens elektrontetthet med anodesenteret 26 er nødvendig for at potensialet der skal få den ønskede verdi. The provision of the space charge inside the anode can be better understood by reference to the curve in fig. 2, where the abscissa represents the diameter of the pipe and the ordinate represents the potential distribution inside the pipe. Since the size of the space charge is dependent on the size of the space current flowing in the anode space, the different curves show the potential at the center 26 for different currents. For a very small current, it will be seen that the negative charge distribution will reduce the potential at the center according to curve (a). A larger current will cause a potential distribution according to curve (b) as the center becomes more negative. Increasingly higher currents cause curves (c), (d) and (e), curve (d) representing the preferred working condition with almost zero potential in the center, or in other words a center potential that is weakly positive with respect to the cathode 20 It will be clear that these curves (a) — (e) are only included to illustrate that intense electron density with the anode center 26 is necessary for the potential there to obtain the desired value.

Potensialfordelingen langs hele diameteren av røret, på grunn av elektroner som starter fra null ved katoden, avtar svakt mellom katoden og gitteret og øker så mot anodepotensialet, mens potensialet inne i den sfæ-riske anode 21 igjen avtar til meget nær null ved senteret 26. Denne potensialfordeling har sfærisk symmetri. The potential distribution along the entire diameter of the tube, due to electrons starting from zero at the cathode, decreases slightly between the cathode and the grid and then increases towards the anode potential, while the potential inside the spherical anode 21 again decreases to very close to zero at the center 26. This potential distribution has spherical symmetry.

Det er klart at det er mulig uten andre fysiske anordninger, enn romstrømmen å tilveiebringe en ujevn potensialfordeling i det rom som innelukkes av en gjennomtrengbar ekvipotensial overflate (anode 21). It is clear that it is possible without other physical devices than the space current to provide an uneven potential distribution in the space enclosed by a permeable equipotential surface (anode 21).

Tilveiebringelse av ioner. Provision of ions.

De de grunnleggende teorier for oppfinnelsen nå er forklart, vil det neste trinn av rørkonstruksjonen og dets virkemåte bli omtalt. The basic theories of the invention have now been explained, the next stage of the pipe construction and its operation will be discussed.

Dette omfatter frembringelsen av positivt ladede ioner inne i anoderommet, som styres slik at kjernereaksjoner vil tilveiebringes. This includes the generation of positively charged ions within the anode space, which are controlled so that nuclear reactions will be provided.

I fig. 3 viser noen av betegnelsene til deler som er identiske med de tilsvarende be-tegnende deler i fig. 1. En rørformet del 28 er åpen inn til det innvendige av røret gjennom en passende ledende skjerm 29. Et vindu eller passende strålingsfilter 30 er fastgjort til enden av delen 28 for at ultrafiolett eller annen stråling som utstråles fra det indre av røret skal kunne iakttas. På tvers av delen 28 er det festet et utløpsrør 31 som er koblet til en passende vakuumpumpe 32 (se fig. 7). Det skal anmerkes at røret pumpes lufttomt ved hjelp av vakuumpumpen 32 og dens til-hørende ventiler, idet vakuumpumpen arbei-der kontinuerlig eller intermitterende etter hva som er ønskelig for å oppnå en bestemt virkning. Dette vil bli mer utførlig beskrevet i det følgende. In fig. 3 shows some of the designations of parts which are identical to the corresponding designating parts in fig. 1. A tubular portion 28 is open to the interior of the tube through a suitable conductive screen 29. A window or suitable radiation filter 30 is attached to the end of the portion 28 to allow ultraviolet or other radiation emitted from the interior of the tube to be observed. . Across the part 28 is attached an outlet pipe 31 which is connected to a suitable vacuum pump 32 (see Fig. 7). It should be noted that the tube is pumped empty of air by means of the vacuum pump 32 and its associated valves, the vacuum pump working continuously or intermittently according to what is desired to achieve a specific effect. This will be described in more detail below.

Anoden 21 holdes i det nøyaktige senter av katoden 20 ved hjelp av en holder som omfatter et metallisk gassinngangsrør 33 og en passende isolator 34. Materialet i røret 33 må være i stand til å tåle høye temperaturer og dette er også tilfelle for isolatoren 34. Røret 33 benyttes også for å lede anodepotensialet til anoden. The anode 21 is held in the exact center of the cathode 20 by means of a holder comprising a metallic gas inlet tube 33 and a suitable insulator 34. The material of the tube 33 must be able to withstand high temperatures and this is also the case for the insulator 34. The tube 33 is also used to conduct the anode potential to the anode.

Som det tidligere er forklart må katoden 20 kunne utstråle rikelige mengder elektroner. Katoden 20 kan utføres av fotoelektrisk materiale som kan påvirkes ved intens ultrafiolett stråling. Under intens ultrafiolett stråling er det funnet at aluminium og germanium er fotoelektriske materialer. Katoden 20 kan således så vel som holderen bestå av aluminium. For å oppnå bedre utgassing under evakueringen, kan katoden lages av kobber med en elektronutstrålende overflate med fotoelektrisk materiale som f.eks. aluminium eller germanium som vil utstråle rikelige mengder elektroner ved påvirkning av ultrafiolette stråler. As previously explained, the cathode 20 must be able to radiate copious amounts of electrons. The cathode 20 can be made of photoelectric material which can be affected by intense ultraviolet radiation. Under intense ultraviolet radiation, aluminum and germanium have been found to be photoelectric materials. Thus, the cathode 20 as well as the holder can consist of aluminium. To achieve better outgassing during the evacuation, the cathode can be made of copper with an electron-emitting surface with photoelectric material such as e.g. aluminum or germanium which will emit copious amounts of electrons when exposed to ultraviolet rays.

Hensikten med rørdelen 28 og vinduet 30 er at det indre av røret skal kunne iakttas The purpose of the pipe part 28 and the window 30 is that the interior of the pipe can be observed

under drift. Det vil bli nærmere forklart i det følgende at røret når det er i full drift vil generere sin egen ultrafiolette stråling ved eller nær senteret 26, hvilket vil tjene til å frembringe elektronstråling fra katoden. during operation. It will be explained in more detail below that the tube when in full operation will generate its own ultraviolet radiation at or near the center 26, which will serve to produce electron radiation from the cathode.

Den grad av vakuum som pumpen 32 (fig. 7) må frembringe er et trykk på 10—6 til 10-7 mm Hg for å muliggjøre god utgassing og for å sikre at lekkasjen inne i røret er så lav at forurensninger vil være minimale. Det er forøvrig klart at selvom pumpen 32 er nødvendig for å tilveiebringe dette vakuum, vil røret i virkeligheten ha et meget høyere trykk. The degree of vacuum that the pump 32 (fig. 7) must produce is a pressure of 10-6 to 10-7 mm Hg to enable good degassing and to ensure that the leakage inside the pipe is so low that contamination will be minimal. It is also clear that although the pump 32 is necessary to provide this vacuum, the pipe will in reality have a much higher pressure.

Ved hjelp av inngangsrøret 33 eller al-ternative inngangsanordninger, blir små mengder med passende gasser som f.eks. hydrogen, deuterium, tritium eller lignende sluppet inn i det indre av røret. Forskjellige gasstrykk kan benyttes, men ved en typisk virkemåte for røret, slippes det inn tilstrekkelig gass til å høyne trykket til omtrent 10-4 mm Hg. Det nøyaktige trykk velges selvfølgelig etter øn-ske. Pumpen 32 med tilhørende ventiler påvirkes slik at den ønskede grad av vakuum eller trykk opprettholdes. By means of the inlet pipe 33 or alternative inlet devices, small quantities of suitable gases such as hydrogen, deuterium, tritium or similar released into the interior of the tube. Different gas pressures can be used, but in a typical mode of operation for the tube, sufficient gas is admitted to raise the pressure to approximately 10-4 mm Hg. The exact pressure can of course be selected as desired. The pump 32 with associated valves is affected so that the desired degree of vacuum or pressure is maintained.

Etter som gassatomer kommer inn i anoden 21 og inn i veien for de konvergerende After which gas atoms enter the anode 21 and into the path of the converging ones

elektroner, vil kollisjon mellom elektronene og nøytrale atomer resultere i dannelsen av positive ioner. Som forklart i forbindelse med fig. electrons, collision between the electrons and neutral atoms will result in the formation of positive ions. As explained in connection with fig.

1 og 2 er den potensielle fordeling inne i anoden 21 slik at det er praktisk talt null potensial i senteret 26 og maksimalt positivt potensial i overflaten av anoden 21. De positive ioner vil således bli tiltrukket mot senteret 26 og vil der oppnå en maksimal hastighet sva-rende til det potensial gjennom hvilket de passerer, fra det punkt hvor de oppsto til senteret 26. Fig. 4 viser bare et tverrsnitt av anoden 21 med ionekonsentrasjonen antydet med prikker. 1 and 2, the potential distribution inside the anode 21 is such that there is practically zero potential in the center 26 and a maximum positive potential in the surface of the anode 21. The positive ions will thus be attracted towards the center 26 and will there achieve a maximum speed sva -rending to the potential through which they pass, from the point of origin to the center 26. Fig. 4 shows only a cross-section of the anode 21 with the ion concentration indicated by dots.

Det antas at et ion oppstår i den del av anoderommet hvor spenningsforskjellen i forhold til senteret 26 og er 50 kV og ionet vil derfor tiltrekkes mot senter. På vei mot senter vil ionet oppnå tilstrekkelig treghet til at det beveges forbi det nøyaktige senter, hvoretter bevegelsen vil avta i hastighet inntil ionene når et punkt i rommet som innehar en poten-sialforskjell i forhold til senteret 26 på omtrent 50 kV. Ionet vil her bli utsatt for en frastøtende kraft som vil bevirke at det re-turneres mot og gjennom senteret igjen. Det vil være klart at et ion som er oppstått ved et eller annet punkt i rommet som har en spenning som er positiv i forhold til senteret 26, vil svinge langs radielle veier gjennom senteret, idet lengden av svingeveien bestemmes av rompotensialet der hvor ionet oppsto. It is assumed that an ion occurs in the part of the anode space where the voltage difference in relation to the center is 26 and 50 kV and the ion will therefore be attracted towards the centre. On its way to the center, the ion will achieve sufficient inertia for it to move past the exact center, after which the movement will decrease in speed until the ions reach a point in space that has a potential difference in relation to the center 26 of approximately 50 kV. The ion will here be exposed to a repulsive force which will cause it to return towards and through the center again. It will be clear that an ion which has arisen at some point in space which has a voltage which is positive in relation to the center 26, will oscillate along radial paths through the centre, the length of the oscillating path being determined by the space potential where the ion arose.

Et ion som oppstår nær anodeoverflaten 21, vil bevege seg mot senteret 26 som har omtrent null potensial, med meget høy aksele-rasjon og hastighet og vil bevege seg langs en diameter til et motsatt punkt i anoderommet inntil det opprinnelige energinivå igjen er oppnådd. Deretter returnerer det mot senteret og gjentar svingningene i likhet med de ioner som opstår nær senter. Denne ionbeve-gelse er antydet ved hjelp av dobbelthodede piler i fig. 4, hvor pilen 35 angir svingeveien som følges av et ion som oppstår nær anodeoverflaten 21, pilen 36 angir svingeveien som følges av et ion som oppstår nærmere senteret og pilen 37 angir svingeveien som følges av ioner som oppstår nær senteret 26. Alle disse ioner bidrar til den høye iontetthet som oppstår i senteret, da de alle passerer gjennom dette. Det absolutt største bidrag til denne iontetthet kommer fra de ioner som innehar en energi over 30 000 elektronvolt. Ved en typisk utførelse av oppfinnelsen kan mer enn 95 % av det totale antall ioner være slike ioner. Rommet med stor ionkonsentra-sjon kan ha en radius så liten som 1 mm. Noen av de langsomt bevegelige ioner vil oppta et elektron nær senteret 26 og derved bli re-dusert til et nøytralt atom som ikke utsettes for noen kraft. Slike atomer vil ha en tendens til å bevege seg utover hvor de enten igjen vil bli ionisert, med mulighet for at de igjen skal oppstå som ioner med høy energi, eller de vil unnslippe fra anoderommet og bli tapt. Det er viktig å hindre reionisering av nøy-traliserte ioner, da dette enten vil resultere i tap av gjennomsnittlig ionenergi eller tap ved stråling. Dette oppnås ved å benytte en potensialfordeling som vist ved kurve (e), fig. 2, hvor elektronene nær senter ikke har tilstrekkelig energi til å tilveiebringe noen vesentlig ionisering. Valget av kurve (e), istedenfor kurvene (d) og (c) foretas ved å innstille forspenningen av styregitteret 22. Andre lang-somme ioner vil motta energi fra hurtige ioner, slik at det frembringes to ioner med middels hastighet, og disse omgjøres så til ioner med høy energi som vil bli forklart i det følgende. De langsomt bevegelige ioner er således effektivt holdt ute fra senteret, slik at en høy prosentdel (95 % som ovenfor nevnt) av ioner med høy energi bidrar til iontettheten ved senteret 26. Partikkelkonsentrasjon inne i anoden er grafisk vist ved kurven i fig. 5, idet iontettheten representeres av to kurver 38. An ion that occurs near the anode surface 21 will move towards the center 26 which has approximately zero potential, with very high acceleration and speed and will move along a diameter to an opposite point in the anode space until the original energy level is again achieved. It then returns towards the center and repeats the oscillations similar to the ions that occur near the center. This ion movement is indicated by means of double-headed arrows in fig. 4, where arrow 35 indicates the swing path followed by an ion occurring near the anode surface 21, arrow 36 indicates the swing path followed by an ion occurring closer to the center and arrow 37 indicates the swing path followed by ions occurring near the center 26. All these ions contribute to the high ion density that occurs in the center as they all pass through it. The absolute largest contribution to this ion density comes from the ions that have an energy above 30,000 electron volts. In a typical embodiment of the invention, more than 95% of the total number of ions may be such ions. The room with high ion concentration can have a radius as small as 1 mm. Some of the slowly moving ions will take up an electron near the center 26 and thereby be reduced to a neutral atom which is not subjected to any force. Such atoms will tend to move outwards where they will either be ionized again, with the possibility that they will reappear as ions with high energy, or they will escape from the anode space and be lost. It is important to prevent reionization of neutralized ions, as this will either result in a loss of average ion energy or loss by radiation. This is achieved by using a potential distribution as shown by curve (e), fig. 2, where the electrons near the center do not have sufficient energy to provide any significant ionization. The selection of curve (e), instead of curves (d) and (c), is made by setting the bias of the control grid 22. Other slow ions will receive energy from fast ions, so that two ions with medium speed are produced, and these are reversed then to high energy ions which will be explained in the following. The slow-moving ions are thus effectively kept out of the center, so that a high percentage (95% as mentioned above) of ions with high energy contribute to the ion density at the center 26. Particle concentration inside the anode is graphically shown by the curve in fig. 5, the ion density being represented by two curves 38.

Ionbevegelsen som hittil har vært beskrevet, har vært basert på potensialfordelingen nær senteret av røret når en antar at det bare er elektroner tilstede. Denne fordeling vil bli endel endret ved tilstedeværelsen av ioner. I fig. 2a viser kurven (e) potensialkurven fra fig 2 når ingen ioner er tilstede. Kurven (f) viser den virkelige potensialkurve som er et resultat av de kombinerte romladninger på grunn av negative elektroner og positive ioner. Det vil ses at det punkt Pl hvor elektronene oppnår sin laveste hastighet, flyttes innover mot P2 og at potensialet i rommet mellom P2 og senteret, økes til et maksimum ved P3. The ion movement that has been described so far has been based on the potential distribution near the center of the tube when it is assumed that only electrons are present. This distribution will be completely changed by the presence of ions. In fig. 2a shows the curve (e) the potential curve from fig. 2 when no ions are present. The curve (f) shows the real potential curve which is the result of the combined space charges due to negative electrons and positive ions. It will be seen that the point Pl where the electrons achieve their lowest speed is moved inwards towards P2 and that the potential in the space between P2 and the center is increased to a maximum at P3.

Dersom bare elektroner er tilstede vil et ion som oppstår et sted på radien ri i fig. 2a, svinge gjennom senteret av anoderommet over en lengde som svarer til den dobbelte pil 93. Med den korrekte potensialkurve (f), vil ionet svinge gjennom senteret over en lengde som svarer til den dobbelte pil 94. Denne bevegelse foregår på et høyere energinivå enn bevegelsen langs pilen 93. Samtidig med at dette ion oppstår vil et elektron bli frigitt og bevege seg utover fra senter (pil 95). If only electrons are present, an ion that occurs somewhere on the radius ri in fig. 2a, swing through the center of the anode space over a length corresponding to the double arrow 93. With the correct potential curve (f), the ion will swing through the center over a length corresponding to the double arrow 94. This movement takes place at a higher energy level than the movement along arrow 93. At the same time as this ion occurs, an electron will be released and move outwards from the center (arrow 95).

Svingeveien gjennom anodesenteret av et ion som oppstår ved r2 eller r3 er angitt ved dobbeltpilene 96. Dersom ionet oppstår ved r2, vil det elektron som frigis bevege seg utover som vist ved pilen 97. Men dersom r3 er det punkt hvor ionet oppstår og hvor det tilsvarende elektron frigjøres, vil elektronene svinge lokalt gjennom senteret som vist ved den dobbelte pil 98. The swing path through the anode center of an ion that occurs at r2 or r3 is indicated by the double arrows 96. If the ion occurs at r2, the electron that is released will move outwards as shown by arrow 97. But if r3 is the point where the ion occurs and where it corresponding electron is released, the electrons will oscillate locally through the center as shown by the double arrow 98.

Denne siste gruppe elektroner som svinger lokalt gjennom senteret, vil motvirke den positive romladning som tilveiebringes av ionene på grunn av at de søker å redusere potensialet ved P3. Dette er forøvrig ønskelig, da energien av ioner med høy hastighet (langs pilen 94) økes, og disse er de ioner som begynner den ønskede kjernereaksjon som vil bli beskrevet senere. En større iontetthet ved senter er derved mulig. This last group of electrons oscillating locally through the center will counteract the positive space charge provided by the ions as they seek to lower the potential at P3. Incidentally, this is desirable, as the energy of high-velocity ions (along arrow 94) is increased, and these are the ions that begin the desired nuclear reaction that will be described later. A greater ion density at the center is thereby possible.

De nøyaktige kvantitative forhold vil av-henge av posisjonen av punktet Pl, som er bestemt av den opprinnelige elektronstrøm og som derfor kan styres ved forspenningen på styregitteret 22. The exact quantitative conditions will depend on the position of the point Pl, which is determined by the original electron flow and which can therefore be controlled by the bias voltage on the control grid 22.

Da rommet som er angitt ved P2 er et potensialminimum, blir dette rom eller område karakterisert som en virtuell katode. Da likeledes det sentrale punkt P3 er et potensial-maksimum, vil det bli kalt en virtuell anode. Hver av disse (virtuell katode og virtuell anode) kan kalles en virtuell elektrode. Since the space indicated by P2 is a potential minimum, this space or area is characterized as a virtual cathode. Since likewise the central point P3 is a potential maximum, it will be called a virtual anode. Each of these (virtual cathode and virtual anode) can be called a virtual electrode.

Ionoverføringstiden, d.v.s. den tiden som et ion bruker på en gjennomløpning av veien, er proporsjonal med lengden av ionveien og omvendt proporsjonal med dets hastighet. I fig. 4 svarer veien 35 til de høyere ionhastig-heter, men denne veien er også lenger enn de andre veier (36, 37). Beregninger viser at bevegelsestiden for ioner med høy energi, som følger veien 35 er større enn bevegelsestiden for ioner med lavere energi, slik som de som følger veien 36 eller 37. Forskjellen i bevegelsestiden for ioner med forskjellig energier er ikke stor i området fra omtrent 30 000 elektronvolt til 100 000 elektronvolt. The ion transfer time, i.e. the time an ion spends on one traversal of the path is proportional to the length of the ion path and inversely proportional to its speed. In fig. 4, path 35 corresponds to the higher ion velocities, but this path is also longer than the other paths (36, 37). Calculations show that the movement time for ions with high energy, following the path 35 is greater than the movement time for ions with lower energy, such as those following the path 36 or 37. The difference in the movement time for ions with different energies is not large in the range from about 30 000 electron volts to 100,000 electron volts.

Som allerede forklart vil ionet med høy energi svinge radielt gjennom anoderommet. Denne svingevirkning vil fortsette inntil én av tre ting hender: (1) Ionveien forandres ved spredningseffekt; (2) ionet innfanger et elektron og blir et nøytralt atom, eller (3) ionet absorberes i en kjernereaksjon. Ved spredningseffekt menes de frastøtende krefter som innvirker på to ioner som nærmer seg hverandre fra motsatte retninger. Dersom en f.eks. antar at et ion befinner seg rolig ved senteret 26 og et annet ion beveges radielt innover mot dette senterionet, vil det bevegelige ion etter som det nærmer seg senteret utøve en frastøtende kraft som vil søke å sette det sentrale ion i bevegelse og redusere hastigheten av det innkommende ion. En ener-gioverføring foregår således fra det bevegelige ion til det stasjonære ion. Resultatet blir at istedenfor et hurtig bevegelig ion og et stasjo-nært ion, vil to ioner med middels hastighet tilveiebringes. Den gjennomsnittlige energi-overføring for hvert møte er meget liten, men til slutt vil en tilstand med lik fordeling av energi mellom partiklene være tilstede. As already explained, the high energy ion will oscillate radially through the anode space. This swing effect will continue until one of three things happens: (1) The ion path is changed by the scattering effect; (2) the ion captures an electron and becomes a neutral atom, or (3) the ion is absorbed in a nuclear reaction. The dispersion effect refers to the repulsive forces that act on two ions approaching each other from opposite directions. If an e.g. assuming that an ion is at rest at the center 26 and another ion moves radially inward towards this center ion, as the moving ion approaches the center it will exert a repulsive force which will seek to set the central ion in motion and reduce its speed incoming ion. An energy transfer thus takes place from the mobile ion to the stationary ion. The result is that instead of a fast moving ion and a stationary ion, two ions with a medium speed will be provided. The average energy transfer for each meeting is very small, but eventually a state with equal distribution of energy between the particles will be present.

Ved «innfanging» kan et ion oppta et elektron fra et nøytralt atom som derved blir et ion med lavere energi enn det opprinnelige ion. Det totale antall ioner blir derved ufor-andret. Dette ion må så akselereres til en høyere energi som i det ovenfor nevnte tilfelle. En kjernereaksjon vil på den annen side vanligvis fjerne to ioner som selvfølgelig må erstattes. In the case of "capture", an ion can take up an electron from a neutral atom, which thereby becomes an ion with a lower energy than the original ion. The total number of ions is thereby unchanged. This ion must then be accelerated to a higher energy as in the above mentioned case. A nuclear reaction, on the other hand, will usually remove two ions which of course must be replaced.

For å øke muligheten for oppståelse av kjernereaksjoner er det ønskelig å opprettholde svingningen av tilfeldige ioner med høy hastighet. Dette betyr at når et tilfeldig ion taper energi ved passering gjennom senteret må denne energi igjen opprettes. In order to increase the possibility of the occurrence of nuclear reactions, it is desirable to maintain the oscillation of random ions at a high speed. This means that when a random ion loses energy when passing through the center, this energy must be created again.

For å opprettholde svingningen av ion-prosjektiler moduleres styregitteret 22, slik at potensialet av romladningen ved anodesenteret 26 varierer periodisk i forhold til anoden 21. Som modulerende signal foretrek-kes et sinussignal med en frekvens hvis pe-riode er litt større enn bevegelsestiden for et ion ved bevegelse fra en side av anoderommet til den andre. In order to maintain the oscillation of ion projectiles, the control grid 22 is modulated, so that the potential of the space charge at the anode center 26 varies periodically in relation to the anode 21. As a modulating signal, a sine signal with a frequency whose period is slightly greater than the movement time of a ion when moving from one side of the anode compartment to the other.

Fig 6a viser en sinusbølgemodulasjon som tilføres styregitteret 22. Denne modulasjon vil periodisk variere intensiteten av romstrøm-men som konvergerer mot senteret 26 og vil derved modulere potensialet ved dette senter i forhold til anoden 21 som vist i fig. 6b. Modulasjon med senteret 26 er vist i fig 6c (som tilsvarer fig. 2) med en prikket linje 40 på kurven (d), idet senteret 26 periodisk varieres fra et potensial nær null volt (kurve (d)) til et litt høyere potensial (kurve 40). Grensen for denne potensielle variasjon kan innstilles ved hjelp av gitterforspenningen og ved styre-anordninger for modulasjonsamplituden. Fig 6a shows a sine wave modulation which is supplied to the control grid 22. This modulation will periodically vary the intensity of the space current which converges towards the center 26 and will thereby modulate the potential at this center in relation to the anode 21 as shown in fig. 6b. Modulation with the center 26 is shown in Fig. 6c (corresponding to Fig. 2) with a dotted line 40 on the curve (d), the center 26 being periodically varied from a potential close to zero volts (curve (d)) to a slightly higher potential ( curve 40). The limit for this potential variation can be set by means of the grid bias and by control devices for the modulation amplitude.

Som et resultat av denne modulasjon vil ionprosjektilet, dersom bevegelsestiden er mindre enn modulasjonsperioden, tilføres energi slik at dets svingning opprettholdes. Ioner hvis bevegelsestid er lenger enn modulasjonsperioden vil tape energi og oppnå en kortere bevegelsestid. Det er nå klart at frekvensen av modulasjonen er viktig, idet to forhold bestemmer den øvre og nedre frekvensgrense. Den øvre frekvensgrense bestemmes av den høyeste ionenergi som ønskes. Den laveste frekvensgrense bestemmes ved at ionet skal hindres i å forlate anoderommet. Det er ønskelig at den virkelige frekvens innstilles mellom disse grenser. As a result of this modulation, the ion projectile, if the movement time is less than the modulation period, will be supplied with energy so that its oscillation is maintained. Ions whose movement time is longer than the modulation period will lose energy and achieve a shorter movement time. It is now clear that the frequency of the modulation is important, as two conditions determine the upper and lower frequency limits. The upper frequency limit is determined by the highest ion energy desired. The lowest frequency limit is determined by preventing the ion from leaving the anode space. It is desirable that the real frequency is set between these limits.

Som nevnt vil et ionprosjektil med høy hastighet tape endel energi med passering gjennom anodesenteret på grunn av spredning. Dersom dette spesielle ion har en bevegelsestid som er kortere enn modulasjonsperioden, vil den tapte effektdel bli gjenopprettet, hvorved ionprosjektilet vil fortsette sine svingnin-ger med økt amplitude og hastighet. Følgelig vil ionet eksistere i et lenger tidsrom slik at det har større muligheter for å delta i en kjernereaksjon. As mentioned, a high velocity ion projectile will lose some energy in passing through the anode center due to scattering. If this particular ion has a movement time that is shorter than the modulation period, the lost effect part will be restored, whereby the ion projectile will continue its oscillations with increased amplitude and speed. Consequently, the ion will exist for a longer period of time so that it has greater opportunities to participate in a nuclear reaction.

Kjernereaksjoner. Nuclear reactions.

Dersom et hvilket som helst svingende ion kolliderer med et annet ion med passende energi, vil en kjernereaksjon oppstå. Et meget stort antall kjerneraksjoner kan frembringes i den nevnte anordning. Fusjonsreaksjoner av en eksotermisk natur vil særlig bli omtalt. Energiproduksjonen ved slike reaksjoner er proporsjonal med både energimengden Q som utløses ved hver reaksjon og antall reaksjoner som finner sted pr. tidsenhet. Antall reaksjoner pr. tidsenhet fås ved å ta produktet av virkningstverrsnittet som uttrykker muligheten for at en spesiell kjernereaksjon skal inntreffe, antall ioner i det sentrale område 26 og antall partikkelprosjektiler som passerer gjennom dette område pr. tidsenhet. Virkningstverrsnittet eller muligheten for at en kjernereaksjon skal inntreffe er en funksjon av hastigheten eller energien av en partikkel-prosjektil som i denne anordning er en funksjon av potensialforskjellen mellom punktet for maksimal bevegelse utover av et ion og senteret 26. Det er klart at gode energitilveiebringende reaksjoner nødvendiggjør et stort virkningstverrsnitt og også en stor Q eller ut-løsning av reaksjonsenergien. If any oscillating ion collides with another ion of suitable energy, a nuclear reaction will occur. A very large number of nuclear reactions can be produced in the aforementioned device. Fusion reactions of an exothermic nature will be discussed in particular. The energy production in such reactions is proportional to both the amount of energy Q that is released by each reaction and the number of reactions that take place per unit of time. Number of reactions per time unit is obtained by taking the product of the impact cross-section which expresses the possibility for a particular nuclear reaction to occur, the number of ions in the central area 26 and the number of particle projectiles passing through this area per unit of time. The cross-section or possibility for a nuclear reaction to occur is a function of the speed or energy of a particle projectile which in this device is a function of the potential difference between the point of maximum outward movement of an ion and the center 26. It is clear that good energy-yielding reactions necessitates a large effective cross-section and also a large Q or release of the reaction energy.

En reaksjon som er særlig egnet for å imøtekomme de ovenfor nevnte krav er tri-tiumreaksjon med deutrium. Kjerneligningen for reaksjonsforløpet er A reaction that is particularly suitable for meeting the above-mentioned requirements is the tritium reaction with deutrium. The core equation for the course of the reaction is

Denne formel angir at et tritium pluss et deutrium pluss summen av deres kinetiske energier Ep, resulterer i kjernereaksjoner hvis produkt er helium 4, et neutron og summen av den utløste reaksjonsenergi Q og den kinetiske energi Ep som det opprinnelige tritium og deutrium hadde. Den utløste reaksjonsenergi Q er i eksemplet ovenfor 17,6 MeV (megaelektronvolt). Denne Q-verdi er stor sammenlignet med Q-verdier for andre mulige reaksjoner som i de fleste tilfelle er 3 eller 4 MeV. Virkningstverrsnittet for reaksjonen som angitt i formel (4) har et maksimum ved omtrent 5.10—24 cm2 for prosjektil energi på 100 keV. Dette tverrsnitt er omtrent 100 ganger større enn ved andre reaksjoner når de sammenlignes ved de samme prosjektilener-gier. This formula states that a tritium plus a deutrium plus the sum of their kinetic energies Ep results in nuclear reactions whose product is helium 4, a neutron and the sum of the released reaction energy Q and the kinetic energy Ep that the original tritium and deutrium had. The triggered reaction energy Q in the above example is 17.6 MeV (mega electron volts). This Q value is large compared to Q values for other possible reactions which in most cases are 3 or 4 MeV. The effect cross-section for the reaction as indicated in formula (4) has a maximum at approximately 5.10—24 cm2 for projectile energy of 100 keV. This cross-section is approximately 100 times larger than for other reactions when they are compared at the same projectile energies.

Andre mulige reaksjoner er følgende: Other possible reactions are the following:

Reaksjonene (5) og (6) har en lavere Q-verdi og et lavere tversnitt for 100 keV enn reaksjonen (4). Reaksjonen (7) har omtrent samme Q-verdi, men et lavere tverrsnitt for 100 keV, og denne er den nest foretrukne reaksjon etter reaksjonen (4). Reactions (5) and (6) have a lower Q-value and a lower cross-section for 100 keV than reaction (4). Reaction (7) has approximately the same Q value, but a lower cross-section for 100 keV, and this is the second preferred reaction after reaction (4).

Tilveiebringelse av energi. Provision of energy.

I fig. 7 er anordningen i fig. 1 og 3 vist sammen med systemet for å tilveiebringe In fig. 7 is the device in fig. 1 and 3 shown together with the system to provide

energi. Når et passende anodepotensial til-føres, kan en del av strømmen som utstråles Energy. When a suitable anode potential is applied, part of the current that is radiated can

fra katoden 20 oppfanges av anoden som forklart ovenfor. Denne, strøm kan være så høy som 20 A med tilført anodepotensial på 120 kV. Den store varme som tilveiebringes ved anoden når denne strøm oppfanges, må fjer-nes tilstrekkelig hurtig. En varmeutvekslings-enhet 47 er derfor vist i fig. 7 og omfatter en sfærisk vanntank i intim termisk kontakt med den ytre overflate av katoden 20. Rundt from the cathode 20 is collected by the anode as explained above. This current can be as high as 20 A with an applied anode potential of 120 kV. The large amount of heat produced at the anode when this current is collected must be removed sufficiently quickly. A heat exchange unit 47 is therefore shown in fig. 7 and comprises a spherical water tank in intimate thermal contact with the outer surface of the cathode 20. Around

varmeutvekslingsenheten 47 er det anbragt the heat exchange unit 47 is placed there

en biologisk sikkerhetsskjerm 48 som kan om-fatte hvilke som helst av vel kjente skjermende materialer som bly, vann eller betong. a biological safety shield 48 which may comprise any of well-known shielding materials such as lead, water or concrete.

En passende gasskilde 49 er forbundet med inngangsrøret 33 og en energikilde 50 er koblet mellom anoden og katoden. En kilde 51 med modulerende spenning og forspenning A suitable gas source 49 is connected to the inlet pipe 33 and an energy source 50 is connected between the anode and the cathode. A source 51 with modulating voltage and bias voltage

er koblet til styregitteret 22, for å tilveiebringe den modulerende romstrøm som er omtalt ovenfor. is connected to the control grid 22, to provide the modulating room flow discussed above.

Ved hjelp av passende materiale i varmeutvekseleren, vil varmen som oppstår inne i røret hurtig ledes bort og videre kan energien av de reagerende partikler omgjøres ved hjelp av varmeutvekseleren til varme som så benyttes på kjent måte for å tilveiebringe energi. Energien av de reagerende partikler utløses i form av kinetisk energi og lagres i fusjonsproduktene som er alfapartikler eller neutroner. Den totale energi Q + Ep (som definert ovenfor) vil være omtrent 17,7 MeV og vil være delt mellom alfapartikler og neutroner omvendt proporsjonalt med deres mas-seforhold. Alfapartiklene vil således ha en gjennomsnittlig energi på 3,5 MeV og neutronene en gjennomsnittlig energi på 14,2 MeV. Alfapartiklene med 3,5 MeV vil overføre det meste av sin energi til rørelektrodene, hvor energien omgjøres til varme, d.v.s. hvor den utstråles og ledes til varmeutvekseleren som omgir røret. Neutronene med 14,2 MeV vil forlate røret og trenge inn i væsken i varmeutvekseleren. Denne væsken velges ikke bare for sin effektive varmebortledning, men også for sin evne til å absorbere neutronenes energi som varme. Et vannstoffholdig materiale er best egnet til å absorbere neutronenes energi. Lett vann er særlig godt, da det absorberer neutronene etter å ha opptatt deres energi, slik at en skjermende efekt oppnås, og i tillegg frembringes tungt vann. Tungt vann er en meget god demper uten den store neutron-absorbsjon som er karakteristisk for lett vann. Tungt vann kan brukes hvor det er ønskelig å tilveiebringe store mengder neutroner med termisk energi, som kan benyttes sammen med 3Li6 (litium 6) for å tilveiebringe tritium med ytterligere termisk energi. With the help of suitable material in the heat exchanger, the heat that occurs inside the tube will be quickly led away and furthermore the energy of the reacting particles can be converted with the help of the heat exchanger into heat which is then used in a known way to provide energy. The energy of the reacting particles is released in the form of kinetic energy and is stored in the fusion products, which are alpha particles or neutrons. The total energy Q + Ep (as defined above) will be approximately 17.7 MeV and will be shared between alpha particles and neutrons in inverse proportion to their mass ratios. The alpha particles will thus have an average energy of 3.5 MeV and the neutrons an average energy of 14.2 MeV. The alpha particles with 3.5 MeV will transfer most of their energy to the tube electrodes, where the energy is converted into heat, i.e. where it is radiated and led to the heat exchanger that surrounds the tube. The neutrons with 14.2 MeV will leave the tube and penetrate the liquid in the heat exchanger. This liquid is chosen not only for its efficient heat dissipation, but also for its ability to absorb the neutrons' energy as heat. A hydrogen-containing material is best suited to absorb the neutrons' energy. Light water is particularly good, as it absorbs the neutrons after absorbing their energy, so that a shielding effect is achieved, and heavy water is also produced. Heavy water is a very good damper without the large neutron absorption that is characteristic of light water. Heavy water can be used where it is desirable to provide large amounts of neutrons with thermal energy, which can be used together with 3Li6 (lithium 6) to provide tritium with additional thermal energy.

Fig. 8 viser en konstruksjon av anoden 21, idet det foretrukne materiale er wolfram og idet konstruksjonen primært består av passende tynne kryssende tråder. En spesiell anodeutførelse har 4 cm ytre diameter og 2 cm indre diameter. Den innvendige diameter for katoden er 12,7 cm og diameteren for styregitteret er omtrent 12 cm. Det er klart at disse dimensjoner kan forandres for å oppnå forskjellige arbeidskarakteristikker. Fig. 9 viser et tverrsnitt av anoden i fig. 8, langs linjen 9—9. Fig. 8 shows a construction of the anode 21, the preferred material being tungsten and the construction primarily consisting of suitable thin crossing wires. A special anode design has 4 cm outer diameter and 2 cm inner diameter. The internal diameter of the cathode is 12.7 cm and the diameter of the guide grid is approximately 12 cm. It is clear that these dimensions can be changed to achieve different working characteristics. Fig. 9 shows a cross-section of the anode in fig. 8, along the line 9—9.

Isolatoren 34 i fig. 3 er hensiktsmessig utført av aluminiumoksyd med høy motstand og uten porer, slik at det kan utgjøre en tett vakuumforsegling av røret. Som nevnt er ano-dematerialet wolfram, og dette kan motstå relativt høye temperaturer som frembringes ved anodetapet. Disse temperaturer kan være så høye som 2000 °C. Styregitteret 22 kan om-fatte et perforert metallskall som er gullbe-lagt og 95 % åpent og som bare har meget liten elektronutstråling. Katoden 20 består av halvkuleformede kopper av kobber, for å tilveiebringe en sfærisk vegg som kan dekkes med passende fotoelektrisk materiale som f. eks. aluminium eller germanium som er i stand til å utstråle rikelige mengder med elektroner under intens ultrafiolett stråling. The insulator 34 in fig. 3 is suitably made of aluminum oxide with high resistance and without pores, so that it can constitute a tight vacuum seal of the pipe. As mentioned, the anode material is tungsten, and this can withstand relatively high temperatures produced by the anode loss. These temperatures can be as high as 2000 °C. The control grid 22 may comprise a perforated metal shell which is gold-coated and 95% open and which has only very little electron emission. The cathode 20 consists of hemispherical copper cups to provide a spherical wall which can be covered with suitable photoelectric material such as aluminum or germanium capable of emitting copious amounts of electrons under intense ultraviolet radiation.

Energikilden må f.eks. levere omtrent 100 kV, mens styregitterforspenningen må innstilles på den beste arbeidsverdi mellom pluss og minus 5 V. Radiofrekvenskilden må levere omtrent 10 V ± 5 V ved 108 perioder pr. sek. The energy source must e.g. deliver approximately 100 kV, while the control grid bias must be set to the best working value between plus and minus 5 V. The radio frequency source must deliver approximately 10 V ± 5 V at 108 periods per Sec.

Resymé av virkemåten. Summary of how it works.

Når energikilden 50 (se fig. 7) er slått på, blir noen tilfeldige elektroner utstrålt fra katoden 20. Dette resulterer i tilveiebringelse av et begrenset antall ioner som ved sin oppståelse utløser et antall sekundære elektroner ved katodebombardering for å tilveiebringe ytterligere ioner. Denne virkning er kumula-tiv inntil den virtuelle katode er dannet. Ultrafiolett stråling som er et resultat av rekom-binasjon av ioner bevirker ytterligere elektronutstråling fra katoden 20. Denne siste virkning er hovedfaktoren ved opprettholdel-sen av elektronutladningen. Som følge av dannelsen av den virtuelle katode, vil innvirkning mellom ioner tilveiebringe kjernereaksjoner som allerede forklart. Disse kjernereaksjoner kan tjene som en energikilde eller alternativt kan de resulterende strålinger benyttes til andre formål. When the energy source 50 (see Fig. 7) is switched on, some random electrons are emitted from the cathode 20. This results in the provision of a limited number of ions which, on their occurrence, trigger a number of secondary electrons by cathode bombardment to provide further ions. This effect is cumulative until the virtual cathode is formed. Ultraviolet radiation resulting from the recombination of ions causes further electron emission from the cathode 20. This last effect is the main factor in the maintenance of the electron discharge. As a result of the formation of the virtual cathode, interactions between ions will provide nuclear reactions as already explained. These nuclear reactions can serve as an energy source or alternatively the resulting radiations can be used for other purposes.

En utførelse av oppfinnelsen. An embodiment of the invention.

Ved iakttagelse av den skjematisk utfø-relse av oppfinnelsen, som er vist i fig. 1—7, vil det ses at kantene av anodestrukturen 21 ligger i veien for den konvergerende rom-strøm. Det kan således ikke hindres at en del av denne romstrøm oppfanges av anoden. Dersom denne del blir stor vil det resultere i relativt høyt energitap såvelsom oppståelse av ekstremt høye temperaturer på anoden. I ut-førelsen av oppfinnelsen som er vist i fig. 10 og 11, er anoden gitt enn utførelse som redu-serer oppfangningen av romstrømmen på grunn av anoden til et minimum, slik at de nevnte høye energitap ikke oppstår og at ekstremt høye anodetemperaturer heller ikke forekommer. When observing the schematic embodiment of the invention, which is shown in fig. 1-7, it will be seen that the edges of the anode structure 21 lie in the path of the converging room current. It cannot therefore be prevented that part of this space current is collected by the anode. If this part becomes large, it will result in a relatively high energy loss as well as the occurrence of extremely high temperatures on the anode. In the embodiment of the invention shown in fig. 10 and 11, the anode is provided in an embodiment which reduces the capture of the space current due to the anode to a minimum, so that the aforementioned high energy losses do not occur and that extremely high anode temperatures do not occur either.

Utførelsen i fig. 10 er fundamentalt den samme som den skjematiske utførelse i fig. 1. Når således tilsvarende deler er benyttet, er disse gitt samme betegnelser med tillegg av «a». The embodiment in fig. 10 is fundamentally the same as the schematic embodiment in fig. 1. When thus corresponding parts are used, these are given the same designations with the addition of "a".

Røret omfatter en kuleskallformet katode 20a som består av to halvkuleformede deler av kobber eller aluminium, som er passende sammenkoblet for å utgjøre en vakuumtett forbindelse. Styregitteret 22a er utført kuleskallformet, men har to segmenter fjernet fra motsatte sider og er forsterket med to metall-ringer 52 og 53. Passende isolatorer 54 og 55 er festet mellom katoden og ringen 52 for å holde gitteret konsentrisk inne i katoden. En metallisk skjerm som er 95 % åpen utgjør gitteret. The tube comprises a spherical shell-shaped cathode 20a consisting of two hemispherical parts of copper or aluminium, which are suitably connected together to form a vacuum-tight connection. The control grid 22a is made spherical, but has two segments removed from opposite sides and is reinforced with two metal rings 52 and 53. Suitable insulators 54 and 55 are fixed between the cathode and the ring 52 to keep the grid concentric inside the cathode. A metallic screen that is 95% open forms the grille.

I den sentrale del av røret er det anbragt en anode 21a som består av to symmetrisk anordnede anodedeler 56. Da disse to anodedeler er identiske, vil bare den ene bli beskrevet. Hver del består av tre adskilte koppformede wolframdeler er praktisk talt kuleskallformet. En indre kopp 57 er mekanisk under-støttet av en ytre kopp 58 ved hjelp av passende ledende forbindelser 59 som er ført gjennom en åpning 60 i den midtre kopp 61. Åp-ningen 60 har en slik størrelse at et isolerende gap tilveiebringes mellom forbindelsen 59 og den midtre kopp 61. In the central part of the tube, an anode 21a is placed which consists of two symmetrically arranged anode parts 56. As these two anode parts are identical, only one will be described. Each part consists of three separate cup-shaped tungsten parts that are practically spherical. An inner cup 57 is mechanically supported by an outer cup 58 by means of suitable conductive connections 59 which are passed through an opening 60 in the middle cup 61. The opening 60 is of such a size that an insulating gap is provided between the connection 59 and the middle cup 61.

En hylse 62 understøtter den ytre kopp 58 og er passende festet til den ende av en A sleeve 62 supports the outer cup 58 and is suitably attached to the end of a

gjennomført isolator 63 som strekker seg radielt utover fra røret. I et langsgående hull 64 i denne isolator 63 er det anbragt en koak-sialleder som består av en ytre ledende kappe 65, en indre leder 66 og en passende isolator 67. Kappen 65 er forbundet med en hylse 68 completed insulator 63 which extends radially outward from the pipe. In a longitudinal hole 64 in this insulator 63, a coaxial conductor consisting of an outer conductive sheath 65, an inner conductor 66 and a suitable insulator 67 is placed. The sheath 65 is connected to a sleeve 68

som understøtter anodedelen 61. Den indre leder 66 strekker seg innover for tilkobling til den indre kopp 57. Det skal anmerkes at forbindelsen mellom denne kopp 57 og den which supports the anode part 61. The inner conductor 66 extends inwards for connection to the inner cup 57. It should be noted that the connection between this cup 57 and the

indre leder 66 skal være i stand til å tilveiebringe en passende hurtig varmeledning fra koppen 57. inner conductor 66 should be able to provide a suitable rapid heat conduction from the cup 57.

Den relative størrelse og stilling av ano-delederne er vist i fig. 10, idet enden av koppen ender praktisk talt langs de imaginære kryssende diametre 69 og 70. I denne forbindelse skal det anmerkes at de to gitterfor-sterkende ringer 52 og 53 omfatter i tverrsnitt to flenser, idet den ene flens 71 er praktisk talt parallell med overflaten av katoden 20a og den andre flens 72 er en del av en ko-nisk overflate. Hensikten og fordelen med denne utførelse vil bli forklart mer fullstendig i det følgende. The relative size and position of the anode conductors is shown in fig. 10, with the end of the cup ending practically along the imaginary intersecting diameters 69 and 70. In this connection, it should be noted that the two grid-reinforcing rings 52 and 53 comprise two flanges in cross-section, with one flange 71 being practically parallel to the surface of the cathode 20a and the second flange 72 is part of a conical surface. The purpose and advantage of this embodiment will be explained more fully hereinafter.

Hermetisk forseglet til diametralt motsatte åpninger 73 i katoden 20a er det anbragt to passende belganordninger 74 som muliggjør mikrometerinnstilling av de to anodedeler 56 inne i røret. Da disse to belganordninger er praktisk talt identiske vil bare den venstre del bli beskrevet. Hermetically sealed to diametrically opposite openings 73 in the cathode 20a are placed two suitable bellows devices 74 which enable micrometer setting of the two anode parts 56 inside the tube. As these two bellows devices are practically identical, only the left part will be described.

Belgen 74 omfatter en passende hylse 76 som strekker seg radielt utover fra den tilsvarende åpning 73 som er avsluttet i en passende fast flens 77. Vakuumtette fleksible belger 78 av konvensjonell utførelse, er festet til hylsen 76 og enden av belgen 78 er vakuumtett festet til den gjennomførte isolator 63. The bellows 74 comprises a suitable sleeve 76 extending radially outward from the corresponding opening 73 which terminates in a suitable fixed flange 77. Vacuum-tight flexible bellows 78 of conventional design are attached to the sleeve 76 and the end of the bellows 78 is vacuum-tightly attached to the conducted insulator 63.

En anodejusterende anordning omfatter en passende ring 79 som omgir hylsen 76 butt-i-butt med flensen 77. En annen ring 80 er anbragt butt-i-butt med den venstre ende av belgen som vist og har tre vinkeladskilte justerskruer 81 for fri dreining. Den høyre ende av disse justerskruer inngår en gjenget forbindelse med passende åpninger 82 i den faste ring 79. Justering av de tre skruer 81 vil bevirke en forvrengning av belgen 78, hvorved den tilsvarende anodedel 56 forskyves. Denne justering bør foretas med mikrometer, slik at anodedelene 56 vil bli riktig anbragt i forhold til hverandre for å oppnå den rik-tige virkning av røret. Fjærer 99 er anbragt rundt skruene 81 for å sikre at disse ikke dreier seg tilbake. An anode adjusting device comprises a suitable ring 79 which surrounds the sleeve 76 butt-to-butt with the flange 77. Another ring 80 is arranged butt-to-butt with the left end of the bellows as shown and has three angularly spaced adjusting screws 81 for free rotation. The right end of these adjusting screws includes a threaded connection with suitable openings 82 in the fixed ring 79. Adjusting the three screws 81 will cause a distortion of the bellows 78, whereby the corresponding anode part 56 is displaced. This adjustment should be made with a micrometer, so that the anode parts 56 will be correctly placed in relation to each other in order to achieve the correct effect of the tube. Springs 99 are placed around the screws 81 to ensure that they do not turn back.

Tilførselen til hylsen 76 foregår ved hjelp av et gassinngangsrør 33a og bortledningen av gasser fra den andre belghylsen 83 ved hjelp av et utløpsrør 31a. En energikilde 50a med to forskjellige utgangsspenninger med henholdsvis 120 kV og 140 kV som angitt ved henvisningstallene 84 og 85, er koblet til anodedelen slik som vist. Som vist er en høyere spenning tilført de indre og ytre anodekopper 57, 58 enn den som er tilført den midtre kopp 61, men disse spenninger kan ombyttes slik som forklart nedenfor. En passende kilde for modulerende spenning 51a, er forbundet med gitteret 22a ved hjelp av en gitterledning 86 som er isolert fra katoden 20a. En passende transformator 87 tilveiebringer riktig impe-danstilpasning. En variabel kondensator 88 er tilveiebragt for å justere amplituden av den modulerende spenning. Et forspenningsbatteri 89 tilfører gitterforspenning med enten positiv eller negativ polaritet. The supply to the sleeve 76 takes place by means of a gas inlet pipe 33a and the removal of gases from the second bellows sleeve 83 by means of an outlet pipe 31a. An energy source 50a with two different output voltages of 120 kV and 140 kV respectively as indicated by reference numbers 84 and 85 is connected to the anode part as shown. As shown, a higher voltage is supplied to the inner and outer anode cups 57, 58 than that which is supplied to the middle cup 61, but these voltages can be exchanged as explained below. A suitable source of modulating voltage 51a is connected to the grid 22a by means of a grid wire 86 which is insulated from the cathode 20a. A suitable transformer 87 provides proper impedance matching. A variable capacitor 88 is provided to adjust the amplitude of the modulating voltage. A bias battery 89 supplies grid bias with either positive or negative polarity.

Dimensjonene av røret som er vist i fig. 10 er omtrent de samme som dimensjonene av røret som er vist i den skjematiske utførelse. 1 denne utførelse er imidlertid anoderadien 2 cm målt mellom senteret 26 og overflaten The dimensions of the tube shown in fig. 10 are approximately the same as the dimensions of the tube shown in the schematic embodiment. In this embodiment, however, the anode radius is 2 cm measured between the center 26 and the surface

av den indre kopp 57. Fig. 12 viser et forstør-ret tverrsnitt av anoden i fig. 10. of the inner cup 57. Fig. 12 shows an enlarged cross-section of the anode in fig. 10.

Virkemåten, potensialene og gasstrykket com tilføres røret, er som ved den skjematiske utførelse. De to anodedelene 56 utgjør således en elektronisk linse som tilveiebringer ekvipotensiale overflater som angitt ved henvis-ningstallet 90 i fig. 11. Fra denne figur vil det ses at praktisk talt kuleskallformede ekvipotensiale overflater tilveiebringes, idet disse overflater i virkemåte svarer til den kuleskallformede utførelse av anoden 21 i fig. 1. Elektronene som utstråles fra katoden 20a konvergerer som før mot anodesenteret 26a, for å tilveiebringe en virtuell katode. Gassen inne i røret ioniseres som tidligere forklart hvilket resulterer i kjernereaksjoner i nærhe-ten av senteret 26a. Da anoden 21a er fullstendig åpen for romstrøm og er begrenset til vinkelen mellom de to diametre 69 og 70, vil ikke noe av romstrømmen oppfanges av anoden. Enhver romstrøm som således flyter langsetter grensen av diametrene 69 og 70 av-skjæres av ringflensen 71, slik at romstrøm-men hindres i å komme inn i rommet bak anoden og der bli oppfanget. The way it works, the potentials and the gas pressure com supplied to the pipe, is the same as in the schematic design. The two anode parts 56 thus form an electronic lens which provides equipotential surfaces as indicated by reference number 90 in fig. 11. From this figure it will be seen that practically spherical shell-shaped equipotential surfaces are provided, as these surfaces correspond in operation to the spherical shell-shaped design of the anode 21 in fig. 1. The electrons emitted from the cathode 20a converge as before towards the anode center 26a, to provide a virtual cathode. The gas inside the tube is ionized as previously explained, which results in nuclear reactions in the vicinity of the center 26a. As the anode 21a is completely open to space current and is limited to the angle between the two diameters 69 and 70, none of the space current will be captured by the anode. Any space current that thus flows along the border of the diameters 69 and 70 is cut off by the ring flange 71, so that the space current is prevented from entering the space behind the anode and being collected there.

Ringflensen 71 har en skjermende eller avskjærende effekt for elektroner som utstråles fra katoden bak denne, slik at romstrøm-men som utstråles fra tilsvarende deler av katoden hindres i å nå anoden. For å konsen-trere romstrømmen mot senteret 26a og for bedre å redusere muligheten for at noe rom-strøm når anoden, kan de koppformede deler, 57, 58 og 61 forandres litt i sin form eller ut-førelse. The ring flange 71 has a shielding or intercepting effect for electrons emitted from the cathode behind it, so that the space current emitted from corresponding parts of the cathode is prevented from reaching the anode. In order to concentrate the space current towards the center 26a and to better reduce the possibility of some space current reaching the anode, the cup-shaped parts, 57, 58 and 61 can be slightly changed in their shape or design.

Strålen med romstrøm har den geometriske form av en helkule med to koaksiale ko-niske deler fjernet. Grensen for denne stråle er representert ved betegnelsene 91 og 92. Elektronene i denne strålen søker å spre seg ut over disse grenser, på grunn av de gjensidig frastøtende krefter, slik at de vil kunne oppfanges av anodedelen 56. De radielle flenser 72 har til hensikt å motvirke denne spre-dende tendens. The beam of space current has the geometric shape of a solid sphere with two coaxial conical parts removed. The boundary of this beam is represented by the designations 91 and 92. The electrons in this beam seek to spread out beyond these boundaries, due to the mutually repulsive forces, so that they will be able to be captured by the anode part 56. The radial flanges 72 are intended to counteract this spreading tendency.

Den kombinerte virkning av denne flens 72 og av elektronlinsen (som kan karakteri-seres som en Einzel-linse) som dannes av ano-dekoppene 57, 58 og 61, fokuserer romstrøm-men mot senteret 26a. Linseutførelsen 56 er en spesialutførelse av en Einzel-linse og er bare skjematisk vist. Det er klart at mange andre typer elektroniske, optiske anordninger kan tjene sin hensikt. Angående Einzel-linser, se Spangenberg «Vacuum Tubes», side 386 og 387. Spenningsverdiene 120 kV og 140 kV er bare ment å være illustrerende. Fokuseringen bestemmer de nøyaktige verdier. The combined action of this flange 72 and of the electron lens (which may be characterized as an Einzel lens) formed by the anode cups 57, 58 and 61 focuses the space current towards the center 26a. The lens embodiment 56 is a special embodiment of an Einzel lens and is only schematically shown. It is clear that many other types of electronic optical devices can serve their purpose. Regarding Einzel lenses, see Spangenberg "Vacuum Tubes", pages 386 and 387. The voltage values 120 kV and 140 kV are intended to be illustrative only. The focus determines the exact values.

Den eneste elektronstrøm som derfor The only electron flow which therefore

ikke hindres i å nå anodedelen 56, vil være is not prevented from reaching the anode part 56, will be

den strøm som oppstår på grunn av de elektroner som frigjøres ved dannelsen av ioner. the current that arises due to the electrons that are released during the formation of ions.

Denne utførelse av røret kan selvfølgelig This design of the pipe can of course

benyttes i et fullstendig energitilveiebringende used in a complete energy supply

system slik som det som er vist i fig. 7. system such as that shown in fig. 7.

Claims

1. Electrical discharge device where ions can oscillate at a speed sufficient to produce nuclear reactions, comprising an electron-emitting cathode (20a) and a hollow anode (21a) inside the cathode, characterized in that the anode is spherical and is open at least to two diametrically opposite sides, that the cathode comprises at least two inwardly directed electron-emitting surfaces which are symmetrically arranged in relation to the openings in the anode, that the anode and cathode are arranged to accelerate and focus electrons in the form of electron beams through the open sides of the anode towards a point (26a) inside the anode so that a virtual cathode is provided at this point, that a control grid (22a) which is placed between the anode and the electron-emitting surfaces is arranged to modulate the potential on the virtual cathode with a predetermined frequency and amplitude that "intercepting" elements (71) are placed between the anode and the electron-emitting surfaces to "intercept" and capture electrons from the peripheral parts of the electron beam and thereby prevent these from reaching the anode and that the discharge device comprises a device (33a) for introducing gas to form positive ions.

2. Electric discharge device according to claim 1, characterized in that it comprises a cathode (20a) with a practically spherical inner surface, and anode parts (21a) which together define an open sphere which is concentric with the inner cathode surface and which is aligned to to give the sphere an equipotential field, that the outer limits of an electron flow from the inner cathode surface are defined by diameters through the center of the sphere and which are tangent to the anode parts (21a), the anode being electron-permeable in the electron flow area, that the "cut-off" elements (71) are fixedly arranged between the anode and the cathode, that the grid electrode (22a) is attached near the inner surface of the cathode to produce an equipotential surface and control the electron flow, and that a voltage supply circuit (50a, 51a) is arranged to supply an electron collecting potential to the "cut-off" elements and a bias potential to the grid electrode.