Способ получения пучков поляризованных электронов

Способ получения пучков поляризованных электронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЧКОВ. ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, вкпк чаюший охлаждение рабочей поверхности катода, размещенной в вакууме в магнитном попе, ее зарядку и формирование импульсов тока попяризованных электронов с помощью импульсного эпектрнчеокого пота, отпнча юшийся тем, что, с цепью увеличения интенсивности н степени попярвзаииИпучка, а такж-е снижения требований к глубине вакуума, в качестве материала катода используют жидкий гелий, а зарядку его рабочей поверхности осуществляют путем осаждения электронов в электрическом попе, при этом предельную поверхностную плотность осажденных электронов определяют из условия потери макроскопической устойчивости рабочей поверхности, а интервал времени t между окончанием зарядки и началом формирования импульса тока поляризованных электронов выбирают из соотношения (oW, где Пр - предельная поверхностная плот (Л ность осажденных электронов; 5 - площадь рабочей поверхности с катода; р - ток зарядки; л - постоянная Ппанка; fUo - магнетон Бора; Н - напряженность магнитного попя; е - заряд электрона. ел О) со о DO SU.,.. 1056303 3(S Н 01 J 3/02; Н О1 J 1/30 «. ,Г-- -т|-з I / - -.-v/-i-.... -/ О- ---i;-i; / ЕТЕНИЯ ..... 1 р ,., х-Л.э 7--р-- -.. f f .1 У

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (1c9 (10 (я) Н 01 3 3/02; Н 01 g 1/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/-ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, - :. —;, р;

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3352186/18-21 (22) 04.11.81 (46) 23.11.83. Бюп. hb 43 (72) P.Ò.Ìèíà, К.Ш.Агабабян и

В.K. Кропь (,53) 621.385.213 (088.8) (56) 1. V,, fon Drachinfels et al.

A pulsed source for polarized electrons with high repetition rate.tIucI. Instruments and Neth, 140, 1977, р. 1(7-55.

2 ° Kisi er E. et а1, Electron Sield

enission from ferromagnetic Europium

Sulphide of Tungstem.-Phys. Rev., 818, 1978., р. 2256 (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЧКОВ

ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, внпючаюший охпаждение рабочей поверхности катода, размещенной в вакууме в магнитном попе, ее зарядку н формирование импульсов тока попяризованных епектронов с помощью импупьсного эпектрического попя, о т и и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью увеличения интенсивности и степени попяриэании ° пучка, а также снижения требований к гпубине вакуума, в качестве материапа катода нспопьзуют жидкий гений, а зарядку его рабочей поверхности осушествпяют путем осаждения. эпектронов в эпектрическом попе, при этом нредепьную поверхностную ппотность осажденных эпектронов опреденяют из усповия потери макроскопической устойчивости рабочей поверхности, а интервап времени между окончанием зарядки и началом формирования импупьса тока попяризованных эпектронов выбирают иэ соотношения еп0-+I»- Iра11.

Я Q где Aq — предепьная поверхностная ппот- ность осажденных эпектронов;

5 - ппошадь рабочей поверхности С катода;

:1 — ток зарядки; — постоянная Ппанка; р магнетон Бора;

H - напряженность магнитного попя;

6 - заряд эпектрона.

1OS6

Изобретенив относится к способам по; пучения попяриэованных электронов и может быть использовано в технике физических экспериментов при выполнении фундаментапьных и прикпадных иссцедова ний.

Известен способ получения пучков попяризованных электродов, основанный на фот6иониэации щепочных атомов с большим зарядовым чиспом циркулярно 10 поляризованным светом |1j.

Недостатком этого способа является его низкая эффективность.

Известен способ получения пучков поляризованных электронов, включающий охла, ждение эмитирующей поверхности, размещенной в вакууме в магнитном попе, ее зарядку и формирование импупьса тока попяризованных .BIIBKTpoHQB с помощью импульсного электрического пол, р я пе пенаи-; 20 купярного эмитирующей поверхности. ЭмитTepGM B 8ToM cDoco6e cil HT вольфрамовое острие, покрытое пленкой ферромагнитного попупроводника f2).

Недостатками известного способа яв- 5.

25. пл ются низкая интенсивность пучка эпек

-8 тронов (,ток пучка 1.0 А), а также необходимость поддержания сверхвысокого (10 торр) вакуума дпя ,обеспечения стабильных во времени харак-ЗО теристик поверхности эмиттера.

Е,елью изобретения является увепичение интенсивности и степени попяризации пучка, а также снижение требований к, глубине вакуума. 35

Поставпенная цепь достигается тем, что согласно способу подучения пучков поляризованных эпектронов, вкпючающему охпаждение рабочей поверхности катода, раэ эмещенной в вакууме в магнитном попе,40 ее зарядку и формирование импульса тока попяризованных электронов с помощью. импульсного эпектрического поля, в качестве материала катода испопьэуют жидкий гелий,, а зарядку его.рабочей поверх-45 ности осуществляют путем осаждения электронов в эпектрическом попе, при этом предепьную поверхностную плотность осажденных электронов определяют иэ условия потери макроскопической устойчивости рабочей поверхности, а интервап времени ь между окончанием зарядки и начапом формирования импупьса тока попярюованных электронов выбирают из соотноще)-. чя

>

ЕП, S(3>i>hjp,H

303, 2 где n - предепьюя поверхностная .Ипо ность осажденных эпектронов; б - пцощадь рабочей поверхности катода;

3 .- ток зарядки;

- постоянная Ппанка; (и - магнетон Бора;

РО

И - напряженность магнитного попя;

С вЂ” заряд электрона, Способ осуществляется спедуюшим образом.

Поверхность жидкого гения охпаждают до температуры ъ 0,5 К путем откачки паров гелия. Затем поверхность эаряжают от расположенного над ней источника заря« женных частиц (электронов), которые садятся на поверхность благодаря прижимающему полю, создаваемому сипами электростатического изображения пибо внешним источником. Накладывают маг нитное попе Н, перпендикулярное поверхности, .напряженностью 2Т. Через время, не превышающее верхнего предепа в соотношении (1 ), накладывают импупы ное эпектрическое поле напряженностью

1 - 10 кИ/см, которое вытягивает накопленные поляризованные частицы с поверхности гелия и инжектирует их в систему формирования пучка. Нижний предеп интервапа времени в соотношении (1) выбирают из соображений, состоящих в том, что эа это время происходит поляризация аноамбпя электронов за счет теппообмена с гелием.

Накоппение частиц на поверхности жидкого гепия может осуществляться за. счет притяжения заряженной частицы кповерхности жидкого гепия сипой электростатического изображения, равной

g (6-й Qe

F= е — > (2)

4(5 1)Е где - координата по нормапи к поверхности;

6 - заряд частицы;

Я - диэпектрическая проницаемость;

С другой стороны, проникновение внутрь частице мешает энергетич вский барьер высотой около 1 эВ. Таким о6ра эом, частица должна подойти r. поверхнос-, ти диэпектрика и остаться где-то вблизи нее. Движение частицы в направпении

Е квантуется, причем энергия основного состояния равна

Q лье

% е ) (3) ь

10М у

CZ> "rnqe (5) +- - po = — =tb — з

Np+ и kV гае rtl - масса частицы;

Ь - постоянная Ппанка.

Еспи температура Т такова, что .Ч « —

Е, (4)

1 К 5 где,М - постоянная Бопьпмана, то практически все частицы находятся и низшем энергетическом состоянии на среднем расстоянии от поверхности, равном

Дня удержания частиц на поверхнооти неровности должны быть по крайней, мере на порядок меньше этой величины, Дпя жидкого гепия-4 и эпектронов типичные значения указанных вепичин сне ауюшие:

< =<.0572, Е-"1,05 10 >pr с, )Ц4 j. ®

Усповие (4) выпопняется при Т 1К, .поэтому нри температуре 0.,5К почти все эпектроны локализованы вбпнзи ..поэ 25, верхности гепия на расстоянии л 100 $

При этом неоднородность поверхнястн жидкого гения-4 не превышает 1А. Частицы остаются над поверхностью жидкос ти и при бопее высокой температуре, а

30 их ппотность значитепьно возрастает, еспи перпендикулярно к поверхности припожить статическое прижимаюшее попе

Е, которое может быть создано внешним источником.

Предепьно возможная конпвнтрадия частиц ограничивается потерей макроскоВОЙ 4 пической устойчивости заряженной поверхности. Дпя эпектронов на поверхности гепии-4 она составпяет вепичину 10

4О эпектронов на см;

В магнитном попе Н энэргетическне уровни частиц, обцадаюших спином J, расшепляются si 23+1 эквидистантных подуровней, причем энергетическое рас стоянии между подуровнями (Зеемановская энергия) составпяет (1т Н, rae (йа - Mar» нетон Бора. Ансамбнь заряженных частиц, приведеншлй в сосотяние теппового равновесия с гепием, находяшимся при температуре Т, в магнитном попе Н кТ/ У принимает значение энергии наинизшего подуровни,: которому соответствует одинаковое направпение спина частиц ансамбпя.

При этом степень попярнзапии опреаепяется соотношением гае hg, 5 - нотности эпектронов с противопопожными направпениями спинов.

Дпя рассматриваемого спучая жидкого гепия и значениях спина эпектронов Т

1/2, копичестве подуровней 2, Т =

0,5К, Н 2Т, попяризадия составпяет

p = 99%.

По сравнению с сушествуюшим уровнем техники испопьэованне изобретения позвопяет по крайней мере на порядок повысить интенсивность пучков поляризованных эпектронов, обеспечив попяризапию, бпиэкую к 100%.

Составитепь А. Захаров

Редактор Н. Бобкова Техред А.Бабинец Корректор B. Бутяга

Заказ 9319/48 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Фипнап ППП "Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4