Способ получения отрицательных ионов

Способ получения отрицательных ионов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, включающий ионизацию исходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные и отб5р отрицательных ионов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угла расходимости отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производят путем инжекции -пучка электронов с энергией меньше, чем энергия ионизации атома исходного вещества, перпендикулярно пучку положительных ионов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ и Яма

РЕСПУБЛИК щр Н 01 Х 27/00 асс

1 t: т" Я

,(,с1сД, :;=.: .т с

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и * стсссисест саиистсльстит

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОЬРЕ П.:НИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 3304707/25 (22) 18.06.81 (46) 07.05.92. Бюл. № 17 (72) Н.Ф.Лазарев (53) 533.9 (088,8) (56) Патент США № 3424904, кл. 250-84, 1969.

Агафонов И.А. и др. Выбор материала мишени для перезарядного источника ионов Н и Д . Журнал технической физики, 1980, 50, 10, 2163. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЪНЫХ ИОНОВ, включающий ионизацию исИзобретение относится к области технической физики и может быть использовано при конструировании источников отрицательных ионов, а также в экспериментальных исследованиях и масс-спектроскопии с высоким разрешением.

Известны способы получения отрицательных ионов, включающие ионизацию исходного вещества, отбор положительных ионов исходного вещества с образованием пучка положительных ионов и преобразование положительных ионов исходного вещества в отрицательные ионы путем введения на пути движениь положительных ионов вещества в виде мишени в состоянии газа или пара.

В указанных способах образование отрицательных ионов происходит в момент столкновения исходного положительного. иона с частицами вещества мишени. При этом электроны внешних оболочек атомов .мишени переходят к положительным ионам исходного вещест„, Я3, > 10á7972 А1 ходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные и отбор отрицательных ионов, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения угла расходимости отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производят путем инжекции .пучка электронов с энергией меньше, чем энергия ионизации атома исходного вещества, перпендикулярно пучку ноложительных ионов. ва, в результате чего образуются от-, 3 рицательные ионы исходного вещества.

Известные способы преобразования положительных ионов в отрицательные ионы не позволяют получать пучки отрицательных ионов с высокой направленностью из-за рассеяния частиц при столкновениях в мишени. ° аа Ь

Известен способ получения отрицательных ионов, включающий ионизацию О, исходного вещества, формирование пуч- ) ка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные в области взаимодействия и отбор отрицательных ионов, в котором в ка- Ю честве исходных положительных ионов используются ионы водорода и дейтерия, а в качестве вещества мишени ис- «д пользуется цезий-и натрий., Однако соударения с атомами и ионами щелочных металлов приводят к увеличению потерь ибнов исходного ве щества и к увеличению угловой расходимости пучка отрицательных ионов.

1067972

Целью изобретения является уменьшение угловой расходпмости пучка отрицательных ионов и увеличение эффективности нх получения, При этом понижается эффективность.получения отрицательных ионов.

Целью изобретения является уменьшение угла расходнмости отрицательных ионов.

Поставленная цель достигается

10 тем, что в известном способе, включающем ионизацию исходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные в области

15 взаимодействия и отбор отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производят путем инжекции пучка электронов с энергией меньше, чем энергия ионизации ятома исходного вещества, перпендикулярно пучку положительных ионов.

Сущность способа заключается в том, что при рекомбинации положительного иона исходного вещества со свободным электроном происходит ступенчатый переход электрона по энергетическим уровням возбуждения атома исходного вещества, при этом на некоторых определенных энергетических уровнях возбужденный атом присоединяет дополнительный электрон, который и обуславливает отрицательный заряд от— рицательного иона исходного вещества.

При преобразовании положительного иона в отрицательный ион необходимо по крайней мере два электрона, один из которьг< необходим для рекомбинации, полох«<тельного иона, а другой для образования отрицательного иона. go

Причем в момент рекомбинации иопа образуется возбужденный атом, I>BI захватывает второй электрон, если образованный при этом отрицательный ион будет находиться H возбуждc.êном квазистационарном состоянии с энер гией возбуждения, равной одному из возможных энергетических уровней возбуждения. Поскольку указанный процесс происходит при вполне определенных уровнях энергии возбуждения атома, которые меньше потенциала ионизации атома исходного вещества, то и энергия вводимых свободных электронов должна быть меньше, чем потенциал . ионизации атомов исходного вещества.

Оптимальные значения энергии вводимых электронов могут быть определены как экспериментально, так и теоретически для каждого отдельного случая в зависимости от рода и скорости движения исходных ионов и необходимости получения отрицательных ионов с определенным уровнем возбух<цения.

Получение свободных электронов может быть основано на фотоэмиссии, вторичной эмиссии и термоэмиссии, а также на использовании газоразрядных источников электронов, а изменение энергии электронов может быть достигнуто путем изменения ускоряющего и тормозящего электрических полей.

Поскольку для образования одного положительного иона в отрицательный необходимо два электрона, количество электронов по крайней мере в два раза должно превышать количество поло><ительных ионов.

Ионизацию исходного вещества мох<но проводить путем бомбардировки электронами, путем фотоионизации и другими способами. Отбор положительных ионов и формирование их в пучок мо><но проводить вытягиванием их электрическим полем, а преобразование их в отрицательные проводят введением в поток или пучок положительных ионов пучка свободных электронов перпендикулярно пучку положительных ионов.

Условие взаимного пересечения пучков вызвано тем, что образованные отрицательные ионы при взаимодействии со свободными электронами интенсивно разрушаются. Если же вводить электроны вдоль пучка ионов, то одновременно с образованием отрицательных ионов будет происходить и их разрушение по всей длине пучка. Это связано с различными скоростями частиц. При этом пучок будет содержать большое количество нейтральных частиц. Протяженность участка взаимного пересечения двух упомянутых пучков или потоков дол><на определяться оптимальным количество отрицательных ионов и моя<ет быть получено экспериментально или расчетным путем с учетом особенностей исходного вещества и скорости вещества и скорости дви><ения заряженных частиц. Предпочтительнее применять осциляцию электронов. Отбор или выведение отрицательных ионов для использования.производят путем отклонения их в магнитном или электрическом полях.Нейтральные частицы, образовываю- щиеся при рекомбинации некоторой части положительных ионов можно преобра106

Составитель Т. Шибаева

РедактоР Е.ГиРинскаЯ ТехРед Д,0лийнык

Корректор M. Самборская

Заказ 2434 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðoä, ул. Гагарина, 101 зовать в отрицательные ионы, если указанный объем облучать электромагнитным излучением, энергия фотонов которых меньше .потенциала иониэации. атома исходного вещества. Этим достигается возбуждение нейтральных частиц до уровней энергии, при которых легко присоединяются дополнительные электроны. В результате такой операции можно повысить эффективность получения отрицательных ионов.

Использование способа обеспечивает уменьшение угловой расходимости пуч7972 б ка отрицательных ионов за счет исключения атомных столкновений или преобразования положительных ионов в

5 отрицательные увеличение эффективности получения отрицательных ионов за счет исключения потерь частиц, вызванных изменением направления движения при столкновении ионов исходно го вещества с атомами мишени, а также вызванных рекомбинацией отрицательных ионов.с положительными ионами мишени.