Электростатическая электронная линза

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем транспортировки пучков заряженных частиц. Целью изобретения является расширение диапазона регулировки параметров фокусируемого пучка. Электроды 2. 3, 4, 5 расположены внутри корпуса 1 цилиндрической формы и разделены в продольном направлении на группы, повернутые относительно друг друга в азимутальном направлении. Электроды 2.3, 4. 5 в каждой группе изогнуты по винтовой линии и подключены к источникам напряжения с различным значением среднего потенциала . Внутри каждой из групп создается мультипольное электростатическое поле, обеспечивающее поперечную фокусировку заряженных частиц, а изменение среднего потенциала от одной группы электродов к соседней обеспечивает их продольное ускорение . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 05 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPM ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 07,06,93 Бюл. %21 (21) 4453492/18-21 (22) 04.07,88 (72) В.И,Татусь, В.M,Ëèñòðçòåíêî, Р.ФЛоляшенко и В.M.Ñoëîíèöà (56) Бенфорд А. Транспортировка пучков заряженных частиц, M.: Атомиздат, 1969, с. 116-133.

Страекевич А.M. Электростатические системы со спиральной симметрией. Радиотехника и электроника, 1965, т. 10, 1Ф 2, с. 341. (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОН-, НАЯ ЛИНЗА (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем транспортировки пучков заряженных частиц. 4елью изобретения явЯ3.„„1612968 А1 ляется расширение диапазона регулировки параметров фокусируемого пучка. Электроды 2, 3, 4, 5 расположены внутри корпуса 1 цилиндрической формы и разделены в продольном направлении на группы, повернутые относительно друг друга в азимутальном направлении, Электроды 2, 3, 4, 5 в каждой группе изогнуты по винтовой линии и подключены к источникам напряжения с различным значением среднего потенциала, Внутри каждой из групп создается мультипольное электростатическое поле, обеспечивающее поперечную фокусировку заряженных частиц, а изменение среднего потенциала от одной группы электродов к соседней обеспечивает их продольное ускорение. 3 ил.

3612988

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем транспортировки пучков заряженных частиц.

Целью изобретения является расшире- 5

we диапазона регулировки параметров факусируемого пучка.

На Фиг. 1 представлен общий вид линзы; на фиг, 2 показана схема подключения электродов линзы к источникам питания; Ю на фиг. 3 — ззаисиФ4ость силы тока пучка ионов аргона от ускоряющего напряжения а одном из зксперимвнтальнык вариантов линем.

Лииза содержит кор4тус 1, внутри кото- 35 риего расположены металлическВФЭ злвктрОД442, 3, 4,5.

Лииза содержит е плоскости XV. вврДЕИДИКУЛЯРНОЙ ОСИ,С ЛИНЗЫ, НЕСКОЛЬКО грутнт электродов и юеожет быть иолучаие из 26 аинтоеОЙ лиизм, если ЗъоследиЗОЯР рассечь йлоскостями, Гзереллальными плоскости

ХУ, не четное число чередуощюкса частей длиной 1 и (м, а затем чести 4 и удалить. 1ЭФ(им Образом получится линзе. состбящВя 25 из усеченных конусов (колеф каждый 9N которых содержит rpynITIt злектродае и иь4афт ащ„оту (толщину L . Эти коль44Э 3езфуэлеим:4ажду собой расстояниями 4, Вщбой

9t3 злектРОДОВ этОЙ линзь3 (8(PPR9N из 648Я98 ЗО чем тремя ближэййими соса„ре4ми алектродащи, и между ними и соседними злект жще ми прикладываются разности потенциэлоа, как показано нэ фиг. 2, из ;(отор(ЙВ Видно, что между электродами 2, 3, 4 и 5 щилажа- Тз нъ3 СООтВФтствуизщие разнос ги Гиугенциало9

От-з. Ж-з. О м с помощьо источников питания Q. Разности потенциалов могут создаваться отдельными источниками напряж94ия или с йбмО4цьц) рвзистие48мк 4Q делителей нещ}яжаиэи3 °

Линза, пр44еедэииая на Ф44Г, 1, содержит злФГцзодц„расуюлОжаинмб нэ поащ) х ности

Второ4 9 Фюфйдяе, щ36дФ1 аелякицаЙ собой кон Я:, диаметр котщзОТО ФФньийаатся 9 на- 45 праме4ии Оси Z. Ие дмт4атр ьюжет и уввЛИЧЗЯМЙЪСЯ ИЛИ Ж9 ОСТ80ЗТЫ:Я ИФ4ЗМВНИММ (получим циювщф

Яаг винта линзе может изманятъса а аирекик иределаж, и е иредельном случае 66

Яма стремлении 9t9 к баско начиости злект" роды линем будут линейными, линза работает следующим образом, Между всеми ближайшими соседними электродами создаатся разности потвнци- % алов. Разности потеициалое, йриложенные к злектрОдам, расположенным в одном кольце, создакю радиальные градиенты потенциалоа, а разности потенциалоа, приложенные между кольцами, создают осевой градиент потенциала. Таким образам, векТор напряженности паля создается за счет суперпазиции двух палей, векторы напряженности которых взаимна перпендикулярны, Изменения разностей потенциалов между электродами приводят к изменениям векторов напряженностей электростатических палей, чта равносильна изменениям силовых характеристик электронной линзы, Линза может работать и как известные электростатические электронные линзы.

Линза работает как иммерсианная, если раэнОсть пОтенциалав прилОжена тОлькО между кольцами, электроды же одного кольца должны иметь Одинаковый потенциал, Линза может работать и как одиночная, есЛИ ПО НЕСКОЛЬКО КОЛЕЦ С ОДНОЙ И ДРуГай сторон линзы (начала и конец линзы) имеют одинаковый потенциал, а средние кольца линзы — потенциал., отличный От крайних.

Линза может работать и как винтовой.квадруполь, В атом случае электроды, pacrloIIoженные на одной четверти кольца, должны иметь Одинаксвый потенциал, при этом все четверти колец имеютодинакавые потенциалу. Оратинополажнага знака, а между кбльцами разность пот нциалон p8LIH8 пулков.

Комбинируя потеиц 19льt на зл;":! ктрадах лин" зы мах(на г ал, . ть:-;.,:.у. г . :: известные структуры злехтрФстатических полей, ислользуемьи Рлл тазнстартиравания пучков

36РЯЗКЕННЫХ ЧЭСТИЦ. В СЛУЧаЕ, КОГДа РаЗНОсти потенциалов прикладываготся между асами сасллними эллкт зоцэми, пеализуютФ Я yl gIgi ;% Та;1ЧЬ » :П. ". а 1, 1 Pe:„Ðтара На» уфяженнастя поля, т.,, создается новая

Фюличная огг известных, используемых в злектрастатических эле . Гаанных линзах, структура паля, На фиг, 3 представлены зависимясти тока пучка ионов аргона,." % аднага из зкспериментальных вериянтов линзы ь которой а каждой гя ппе содержится па четыре электроде, установленных в кольцевом (орпусе, и электроды в каждой группе повернуты на

38 Относительна электродов соседней группы. 8 целом поворот групп электродов по всей длине линзы составляет 36О .

Таким Образам, дан,уе линзу можно назвать иммерсианнай спиральной квадрупольной линзой или квадрупальна-винтовой ускоряющей трубкой, создающей электростатическое поле с врагцательна-ускоряющей структурой.

Испытание мадели линзы проводилась следующим образам.

Пучок ионов а;* прямаугальнага сече(НИЯ О,БХ3,5 СМР ПРОПУСКаЛИ ЧЕРЕЗ ЛИНЗУ На цилиндр Фарадея, диаметр катарага са1612960 ставлял 0,5 см. Цилиндр Фарадея находился на расстоянии 35 см от выхода линзы.

Линзу включали как квадрупольно-винтовую ускорительную трубку или как обычную ускорительную трубку, Необхсдимо отметить, что питание линзы и в одном, и в другом случае осуществлялось от одного источника питания — высоковольтного выпрямителя (ЗС-20. Разности потенциалов между электродами прикладывали с помощью делителей напряжения. собранных на резисторах типа МЛТ, Разности потенциалов, создаваемь!8 в круговом напраВлении, т,е, между электродами, образующими кеадрупольную структуру поля, состае(тяли

0,1 от напряжения, прикладываемого к линзе в осевом наг(равлении. Такое включение линзы должно сохранять его оптичеСКУЮ СИЛУ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ 3((ЕРЗАЛИ ИОНОВ.

Это и наблюдалось в эксперймен(ах.

Снятые зависимости силы тока пучка ионов о(ц ц(иуц(.(((апряждняя «g q линзе представлены на фиг. 3. Кр::(вая ) получена

ЩЗИ ВКЛИЗЧЕИИИ ЭЛЕКТРОПИтаНИЯ ЖИ43Ы KSK В обычной ускоритель-(ой трубке, а кривая И— как 9 кващф(тойьиб-Винтовбй $ скй 76льнбй трубке.

Аэ фиг. 3 щуко, что кряВзй s иы6Фт мзмсимум АрМ найрях(ении Ба л(тняя Йрлз@щм4О

2 f(Q ВОСЛЕ ММЧЪРОГ 3 9Н9 (((fQ:P576ЯЯО ФЮД9ет. Крива(() MR жб, ff(((и цимя f, Вийжзйе

p3cYsT, дОстмгзет максмйщм9 щи энзч8ки(и напряжения Фммо 2 кВ, зим идют Фщзиилельно оси напряжений. Ма((аюеуи жрияай! заметнб нюже и с4жтзяйигт Ff 685 от максииума f(pmau Н.

ТЭФИ зависимость силы 76к3 иВИНОГО щ чйз бт злбкт1Ричйск О ГО ЙотЭн цийВЗ, йя(ийф" ж6ФФИ(.и О к м одуйю ускорительной тщ((еки (кривая ф свидетельствует о там. что типефВчйьи3 (эззмщэы ионного пучка на цилиндре

ФЬ Йдбя Заметно изменяются при изменении потенциала трубки, А то; что максимум

rр(/вой : к(".?хе ма((с(1((у(:,а-- кривой !,,св, детелс. i Biует О том, что Обычная ус(((:р(л ель

:-(ея трубка транспортирует на ц((л((((,: р

Фар- цеч меньи(у(О часть ионного г(учка. м

5;;-: 3 ь Ё(::. (О ((ь н О - 3 и н т О В а я y c к О р и т 8 л ь н а я

T« . -;(,; с, что сила тока пучка ионов hç .;:.: =,и::д::8 Ф - pBA8A после достижения мак;- цУ 6 .:«а,. Т РлЕ (_#_ Не f- àf, Ä8l-((: (i/i,,, (Q(. у-, чении "(инзы KB((квадрупольнО-R÷f(òQQQÉ

10 усхорггтельной трубки (крива.—; .",,, Локазь:а =" . - .то максимальный линеЙ((ый раз(:(3fÇ >о

П=". (РЧНОГО С8ЧЕНИЯ ИОННОге У-gy8 ц ; lA((pp8 Фарадея Остается не боле(; -:8:4

0,, см. (дi(им Образом и ф графиков ig. ;.Иелинза блада8т лучиимьi О1(тич ск((к", Ст,л1МИ 1(8М (4 48;"СТНЬ (-. ъ С i PG«.,, . Л (ал. (,:.-- -(Ого наэначвния.

С:.:,-,г, .",Ула»;эQPjt",8Т8Н;лс;

1,-;.. Осс1атич .Скал лектр(.;: эя ((и (ЗО. СО, -,; РЛ(с! (Цал ИЗОЛИРОВа Н НЫ8 ОДИH О (Pfy ("(((-, ЗЛВ-, ТРОДЫ ВЫПОЛ((8((((6(8 ((В(лД8 ((о.25 следе:=,;::.(.ель;;.О рас((оложеннь. х иде, -(-тик((ь(х

1.(р1.«,;це: ° н ((на сл-,а((д .(;че (.о;"

; -.:-.::-;.-.",:т:1;(.-.— О(.О(.ически по ази(.,:.т.::.:л((,н(,(, Ф

:Р::.;. .;с;, -х, (КЛ(ОЧдНP((q - ыг Т((,. (ЯК.(,(

Таа„; Ч (ЦЕ(тьЮ:iас(((ИРЕ(-:ИЯ / "- ; (((8(., (ß (В Ф ((::..:, ",;;, .:;-.("Гз,ая т(оследующая груп га .:Гектро-

Э5 i.(,„.:„;,(P ° 1 ..„yi i(ЗИ-qyQ(f f но(* н .- P -ъ-3(-.F 1,4.„. с.с —.-. ((. -*и (=.. вы(((у((1ец (-г.... Ов < элркт(-„е(У;-,: ..-,.„1-, У О с, .1.ь раж@Оi (РУПФ(3 ЯЯП:; (((f (PQ

ВИ(-ТСЯ(:,:: .",.:ГИИИ, ОСЬ ((ОТОРОЙ СОВПаДВЕТ С л ° i,1. 8 ъ ОЧ ПОВ Р НРСТ (P(е

Q0 -.=;. : :рr> gw ю д ((-,,1сч д ка д(цор, -рq pw((не м. нь ц лу," ; и (1ек(рот(ы в кг.;ивой группе

Пilg *" . »y, юг (ф тОЧ(1г1 "iаМ V °,il (2)1(8(У lV

Рва((а 3gg ."ъ4ьРЧЕНИед СПЕУ (8(О ПОТ8Н((Нала

Составитель В,Краснопольский

Редактор Т,Юрчикова ТехредМ.Моргентал Корректор Л,Патей

Заказ 1980

\ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откритиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-36, Раушская наб., 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101