Микротронного типа

 

356825

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C0I03 COBBTl:KH)l

Социалистикаских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 23,Х.1970 (№ 1487577/26-25) с присоединением заявки № 1485644/26-25)

Приоритет

Опубликовано 23.Х.1972. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 12.ХП.1972

М. Кл. H 05h 13/00

Н Olj 3/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Соооте Министров

СССР

УДК 621.384.6

537.534,2 (088.8) Автор изобретения

И. А. Шелаев

Объединенный институт ядерных исследований

Заявитель

ИСТОЧНИК ИОНОВ МИКРОТРОННОГО ТИПА

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к источникам многозарядных .ионов элементов тяжелее гелия.

Известны дуговые плазменные источники ионов с холодным или горячим катодами. В этих источниках ионы образуются за счет столкновения атомов рабочего вещества с электронами. Для образования многозарядных ионов в достаточном количестве необходимо, чтобы энергия электронов превышала потенциал ионизации соответствующего иона и обеспечивалась бы определенная величина произведения плотности тока 1 пучка быстрых электронов на время т пребывания иона в пучке.

В электроннолучевом источнике длительное и управляемое время взаимодействия т обеспечивается благодаря тому, что ионы удерживаются в пучке электронов силами пространственного заряда, пучка.

Недостатком источников этого типа является неизбежно импульсный режим работы,,приводящий к снижению средней интенсивности пучка многозарядных ионов.

Во всех типах ионных источников имеется еще тот недостаток, что на выходе из них получается некоторый спектр ионов с различными зарядами. В то же время в ускорителе используются лишь ионы с одним зарядом, а остальные теряются.

Цель изобретения — разработка ионного источника микрогронного типа, в котором бы обеспечивалась любая величина произведения

1т,пучка электронов управляемой энергии и

5 создавался бы пучок ионов с любым наперед заданным зарядом.

Поставленная цель достигается тем, что рабочее вещество вводится в область взаимодействия с пучком электронов регулируемой

1р энергии в виде предварительно сформированного пучка одно — или многократно заряженных ионов. Эта область размещена между двумя 180 -ными сепараторами ионов по заряду, имеющими равные по величине дисперсии противоположного знака и обеспечивающими устойчивое движение ионов с любым зарядом по замкнутым орбитам. На траектории ионов с заданным зарядом установлено выводное устройство. В области ионизации

20 орбиты всех ионов соприкасаются, благодаря чему ионы многократно вводятся в эту область. Этим обеспечивается достижение любой величины, произведения jr.

На чертеже схематически изображены эле25 менты предлагаемого источника.

Микротронный источник включает в себя вспомогательный источник 1 однозарядных ионов рабочего вещества, анализирующий магнит 2, служащий для,выделения одноза30 рядных .ионов данного изотопа, область иони356825

Составитель Н. Соловьев

Заказ 3939/18 Изд. № 1609 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 зации 8 и два 180 -ных магнитных сепаратора 4 и 5. На траектории ионов с заданным зарядом (на чертеже этот заряд равен семи) расположено выводное устройство б, представляющее собой электростатический конденсатор.

Образованные во вспомогательном источнике 1 однозарядные ионы рабочего вещества ускоряются потенциалом Е1, анализируются по массе магнитом 2 .и направляются в область ионизации 3, где тормозятся до потенциала Е>. В эту же область с катода 7 вводится пучок электронов, ускоренный потенциалом Е4, В результате столкновений с электронами заряд части пучка однозарядных ионов повышается до величины Zi. Эти ионы ускоряются затем до энергии Е +Х1(E> — Ег) и, пройдя через сепараторы 5 и 4, вновь направляются в область ионизации, где тормозятся до энергии Ез, и повторно подвергаются взаимодействию с электронами. Этот процесс повторяется до тех пор, пока заряд данного иона не станет равным заданному, после чего такой ион, пройдя сепаратор 5, с помощью выводного устройства б выводится из,источника в плоскость, перпендикулярную плоскости чертежа, и направляется iB ускоритель.

Таким образом все первичные однозарядные ионы, изменившие заряд в результате первого прохождения через область ионизации, оказываются захваченными на замкнутые траектории, перемещаясь по которым автоматически оказываются ионизированными до заданного заряда. Та часть однозарядных ионов, которые после первого прохождения через область ионизации 3 не изменяют, свой заряд, улавливается ионным коллектором (на чертеже не показан). Этот коллектор, а также

5 вспомогательный источник 1 размещены в отдельной вакуумной, камере с давлением порядка 10- мм рт. ст. Область ионизации 8, сепараторы 4 и 5 и,выводное устройство б размещены в высоковакуумной части источника

10 с давлением 1 ° 10 мм рт. ст., благодаря чему взаимодействием многозарядных ионов рабочего вещества с атомами остаточного газа можно пренебречь.

Электронный пучок после прохождения че15 рез область ионизации 3 тормозится до потенциала Ез«Е4 и улавливается коллектором 8,;благодаря чему активная мощность электронного пучка на коллекторе оказывается меньше, чем реактивная мощность пучка в

20 области ионизации, Это позволяет, получить высокий к.п.д. микротронного источника. Предмет и зо б р етен и я

Источник ионов микротронного типа, содер25 жащий вспомогательный источник однозарядных ионов, анализирующий магнит, источник электронов, отличающийся тем, что,,с целью получения ионов с заданным зарядом, перед входом в область ионизации и после выхода

30 из нее установлены два 180 -ных магнитных сепаратора с равной по величине и противоположной по знаку дисперсией, а на траектории ионов с заданным зарядом установлено выводное устройство.