Инжектор ионов для электростатического ускоителя

 

О Л Й С А Н Й Е ())g gygg

ЙЗОБРЕТ Н ЙЯ

М А87ОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСе ВЪ

Союз Советскни

Социалистических

Республик (61 ) g 10110. ) IH! T(,1!,H()(к и I . (В! Iд- В (22) Заявлено !3.05.77 (21) 2486()63, 18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51! М. VÄci. -

Е! 05 Н 708

Государствеииый комитет

СССР по делам изаоретеиий и открытий

, I 5)3) ) 1К 62)1.884. ! д) (088.8)

Опубликовано 25.04.79. !) о.. (тcl ь Л !.)

eQ

13 T 3 (Н У 0.1 H K () B !1 1 И 51 О П И С I Н и и (72) Авторы изобретения

М. T. 11()l)HK(и Л. А. !1ыги кап() (71) Заявитель (54) ИНЖЕ.КТОР )10)!ОВ 1 15! .-) )1(КTP()(! (1

Уi:КОРИП,1Я

Изобретение относится к технике ускорения заряженных части(! и предназначено для инжекции ионов в элеKTpocTÇTIIческие ускорители.

Аналогом изобретения является инжектор к тандемному ускорителю (1).

Недостатком аналога является то, что всякое изменение энергии пучка в предускорителе или ионном источнике требует подстройки всех ионнов — оптических элементов после предускорителя.

Г!рототипом предполагаемого изобретения является инжектор к перезарядному ускорителю ЭГП вЂ” 10, содержащий ионный источник с фокусирующей системой, отклоняющий магнит и линзу для формирования кроссовера пучка на фиксированном расстоянии перед входом в ускоритель (2).

Основным недостатком прототHH3 является неполное согласование работы ионного источника с ускорителем: а) зависимость угла наклона и раэмера пучка на входе ускоряющей трубки (входная линза ускорителя) от потенциала высоковольтного электрода (кондуKTop), это

1)О) C. 1ОВЛЕНО ТСМ, ЧТ() В С:1(Т(хи С ав: 0())ОКУCHPOBKH ИОННОГО II), ЧК3 ВХО !HOii ЛИНЗЕ ) CKOрителя с постояннои ионнО -. 011тич(ской силой предшествует им!мерсиоHHÇH линза, HoHH0 — оптическая сила которой зависит от потенциала кондуктора ускорит(ля;

2) отсутствие возможности зарьировать ионна оптическую силу входной линзы ускорителя в процессе;lo эксплуатации, THK как для этого следует перестраивать потенциометр вдоль ускоряк)щей трубки или ме1О H5ITb констр кцию ВВода нмчка В уcKopHтель.

Целью предполагаемого изобретения является: улучшение согласования работы ионного источника с ускорителем.

Указанные цели достигакзтся тем, что между отклоняющим магнитом и линзой установлеH преду(коритель с автофокусировкой ионного пучка, ускоряк)щая труока код TO(30(0 ПО БОКЛЮ)1СH3 K ИСТО|1!HiKX Р(Г,1И))), t. мого высокого напряжения.

Положение линзы между кроссоверами после предускорителя и перед Входом B yc,,58794 к:I р(1(0(1(ук) Гpу() ку ycкор! (тe;lя о((pе. (cл я(т : я системой у1н(в!Ie I,H(1(: где 6 - -эмиттанс пучка после нредускорителя, г;, Г- р — максимальный угловои разброс частиц в крсссоверах пучка после предускорителя и перед входом в ускоряющую трубку ускорителя соответственно, ((, ( расстояния от центра линзы до соответствующих кроссоверов пучка, 1 — расстояние между кроссоверами пучка.

Второе уравнение в этой системс представляет собой равенство радиусов оги15 бающих пучка со стороны нредускорителя и ускорителя.

Такой предускоритель обеспечивает практически постоянное положение кроссовера пучка на выходе своей ускоряющей трубки; исключает влияние энергии пучка, полученной в ионном источнике, на работу всех последующих ионно — оптических элементов. 3а счет регулируемого источника высокого напряжения предускорителя обеспечивается постоянство и независимость ионно — — оптической силы входной линзы ускорителя от потенциала его кондуктора, а при необходимости возможно варьирование оптической силы этой линзы в определенных пределах независимо от ускорителя.

Таким образом, достигается автономность и универсальность предлагаемого инжектора ионов.

На чертеже показана схема инжектора для электростатического ускорителя.

Инжектор состоит из последовательно

35 расположенных: ионного источника 1, обычно применяемого в ускорительной технике, с системой фокусировки ионного пучка, состоящей из одиночной и иммерсионной электростатических линз; электрод ионного источника 2 4о (катод в случае источника отрицательных ионов) используется в схеме автофокусировки ионного пучка: отклоняющего магнита 3 с двойной фокусировкой для выделения заряженных частиц

45 нужной массь(; входная — 4 и выходная — 5 щели устанавливаются вблизи его фокусов в местах нахождения кроссоверов пучка Kl и j(2. предускорителя 6, состоящего из системы ввода пучка 7, ускоряющей трубки 8 и регулируемого источника высокого напряжения 9, системы ввода пучка 10, которая служит для автофокусировки ионного пучка на выходе из предускорителя, она является частью ускоряющей трубки и представляет собой две иммерсионные линзы с общим электродом !1, который электрически связан с электродом ионного источника 2; регулируемого источника высокого Ilaпряжения 9, который нодсое иняется к Iluтенциометру ускоряющей трубки 8; квадрупольной линзы !2, которая предназначена для согласования характеристик кроссовера пучка после предускорителя КЗ с требуемыми параметрами кроссовера К4 перед входом в ускоритель; положение линзы 12 межд кроссоверами пучка КЗ и К4 определяется из решения системы уравнений (1). Линза 12 обеспечивает постоянный размер и наклон пучка во входной линзе у скорителя 13.

Ионный источник с фокусируюшей системой создает пучок ионов и формирует его кроссовер К! на входную щель 4 магнита 3, который выделяет пучок нужной массы и формирует его кроссовер К2 на выходную щель 5. Изменение энергии пучка в ионном источнике требует соответствующей подстройки магнитного поля магнита 3.

Ускоряющая трубка 8 с помощью регулируемого источника высокого напряжения 9 меняет энергию пучка пропорционально потенциалу высоковольтного электрода ускорителя и формирует кроссовер пучка КЗ после предускорителя 6. При этом расстояние от конца трубки 8 до кроссовера КЗ меняется в небольших пределах в зависимости от потенциала предускорителя. Так, например, при изменении энергии пучка после предускорителя от 37,5 кэв до 150 кэв расстояние от конца трубки (о кроссовера увеличивается не более чем на 2 см. Линза 12 преобразует кроссовер пучка КЗ в К4, характеристики которого отвечают заданным параметрам пучка после ускорителя. Потенциал возбуждения линзы 12 подбирается в соответствии с энергией пучка, вышедшего из предускорителя.

Изменение потенциала высоковольтного электрода ускорителя, при фиксированном режиме работы ионного источника, требует соответствующей регулировки источника высокого напряжения предускорителя 9 и потенциала возбуждения линзы 12. Эти регулировки могут быть автоматизированы.

Техническая и экономическая эффективность инжектора заключается в следующем: а) инжектор обладает свойствами автономного прибора, работа которого может быть автоматизирована и синхронизирована с потенциалом высоковольтного электрода ускорителя; б) инжектор обеспечивает лучшие условия согласования работы ионных источников различных типов с ускорителем и позволяет отлаживать ei.o работу без ускорителя;

B) для каждого сорта ускоряемых ионов инжектор позволяет в 0!lp(деленных пределах подбирать оптические силы входных линз ускорителя и нре(ускорителя. (Йь7Н4

Форлу.ла изпг!рет!:сия — +(-т1!1= — +(Составитель Е. Медведев

Редактор А. Абрамов Техред О. Лутовая Корректор В. Синицкая

Заказ 2085!57 Тираж 943 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауьнская наб., д. 4, 5

Филиал П П П «Г1атент», г. Уж ород, ул. Проектная, 4

И нжектор ионов для электростатического ускорителя, содержащий ионный источник с фокусиру1ощей системой, отклоняющий магнит и линзу для формирования кроссовера пучка на фиксированном расстоянии перед входом в ускоритель, отличающийся тем, что, с целью улучшения согласования работы ионного источника с ускорителем, между отклоняющим магнитом и линзой установлен предускоритель с автофокусировкой ионного пучка, ускоряющая трубка которого подключена к источнику регулируемого высокого напряжения. причем положение линзы между кроссоверами пучка после предускорителя и перед входом в ускоритель определяется системой уравнений: где Q — эмиттанс пучка после пре.пу скорц/ « теля, г,, г. — максимальный угловой раз» брос частиц в кроссоверах пучка пос.ц иредускорителя и на входе в ускоритель соответственно, (, I,- — — расстояние от центра линзы до соответствующих кроссоверов пучка, 1 — расстояние между кроссовера ми пучка.

Источники информации. принятые Во внимание при экспертизе

1. R. G. НегЬ «Хщс!еаг Instr uments «гц!

methods», 122, ¹ 1, 2, !97-1, с. 267--2 6.

2. Голубев В. П. и Тр. Приборы и техника эксперимента, 2, 1973, с. 32.