Автономный гибкий вакуумный ионопровод
Владельцы патента RU 2330341:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова" (RU)
Ионопровод предназначен для транспортировки пучков заряженных частиц (электронов или ионов) в автономном режиме. В ионопроводе применяются не требующие электропитания квадрупольные линзы из магнитотвердых материалов с хорошей вакуумной изоляцией ионопровода при использовании геттеров - поглотителей остаточного газа, стенки ионопровода изготавливаются из гофрированных материалов, обеспечивающих гибкость ионопровода в пределах, допускаемых фокусирующей системой магнитотвердых квадрупольных линз. Изобретение обеспечивает автономность работы и гибкость ионопровода при сравнительно небольшом удельном весе конструкции, что дает возможность осуществлять эффективную транспортировку пучков заряженных частиц практически на любые расстояния с минимальными затратами.
Изобретение относится к области создания систем непрерывной транспортировки пучков элементарных частиц (электронов или ионов) и, в частности, для передачи энергии.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автономный вакуумный ионопровод (SU 1238013 А1, опубликовано 15.06.1986).
Недостатком известного ионопровода является отсутствие механической гибкости, что затрудняет транспортировку пучков элементарных частиц и, в частности, передачу энергии.
Задачей изобретения является создание автономных гибких вакуумных ионопроводов шлангового типа, предназначенных для транспортировки пучков заряженных частиц (электронов и/или ионов), не нуждающихся в электроснабжении, обладающих механической (геометрической) гибкостью и обеспечивающих дешевизну изготовления, простоту монтажа и экономичность в эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что в автономном гибком вакуумном ионопроводе для транспортировки заряженных частиц для фокусировки последних и для создания кривизны их траектории применяются не требующие электропитания квадрупольные линзы из магнитотвердых материалов с хорошей вакуумной изоляцией ионопровода при использовании геттеров - поглотителей остаточного газа, стенки ионопровода изготавливаются из гофрированных материалов, обеспечивающих гибкость ионопровода в пределах, допускаемых фокусирующей системой магнитотвердых квадрупольных линз.
При этом при переходе пучка из прямолинейного участка в криволинейный возможно возбуждение когерентных колебаний пучка, для подавления которых необходимо, чтобы участки с кривизной траектории имели длину, кратную длине волны фокусировки. Значимость этого эффекта существенно зависит от параметров ионопровода и, прежде всего, от его длины, по этой причине ранее было трудно предложить одно решение данной проблемы, общее для всех случаев.
Конструкция гибкого вакуумного ионопровода шлангового типа, предназначенного для транспортировки заряженных частиц в автономном режиме, обеспечивает автономность в работе, гибкость при монтаже и эксплуатации, отличается использованием для фокусировки ионов и для создания кривизны их траектории системы квадрупольных линз из магнитотвердых материалов и хорошей вакуумной изоляцией ионопровода с использованием геттеров - поглотителей остаточного газа. Современные магнитотвердые материалы устойчивы по отношению к внешним воздействиям и не требуют подпитки в течение неограниченного времени.
Стенки ионопровода изготавливаются из гофрированных материалов (медь, нержавеющая сталь) с хорошими вакуумными свойствами, что обеспечивает его гибкость в пределах кривизны траектории ионов, допускаемой фокусирующей системой магнитотвердых квадрупольных линз.
Внутри ионопровода имеется заранее созданный вакуум с давлением, величина которого зависит от длины ионопровода и энергии транспортируемых частиц и обычно находится в диапазоне 10-1-10-4 торр. При использовании системы геттеров, способных поддерживать требуемый вакуум в течение десятилетий, для поддержания такого вакуума постоянно действующей системы откачки не требуется.
Конкретные параметры ионопровода, диаметр вакуумного окна, сила фокусирующей системы, допустимое давление остаточного газа определяются в зависимости от жесткости транспортируемых по нему ионов и длины ионопровода.
При больших длинах ионопровода для защиты от случайных нарушений вакуума в нем могут устанавливаться быстрые вакуумные затворы. При времени срабатывания затвора 0,2 с длина участка с потерянным вакуумом не превысит ≈100 м.
Автономность предлагаемого ионопровода и его гибкость при сравнительно небольшом удельном весе конструкции обеспечивают возможность осуществлять эффективную транспортировку пучков заряженных частиц практически на любые расстояния с минимальными трудовыми и материальными затратами.
Автономный гибкий вакуумный ионопровод для транспортировки заряженных частиц в автономном режиме, отличающийся тем, что для фокусировки заряженных частиц и для создания кривизны их траектории применяются не требующие электропитания квадрупольные линзы из магнитотвердых материалов с хорошей вакуумной изоляцией ионопровода при использовании геттеров - поглотителей остаточного газа, стенки ионопровода изготавливаются из гофрированных материалов, обеспечивающих гибкость ионопровода в пределах, допускаемых фокусирующей системой магнитотвердых квадрупольных линз.
