Источник ионных пучков

Источник ионных пучков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими. Цель изобретения - увеличение интенсивности, уменьшение энергетического разброса и угловой расходимости ионного пучка, уменьшения потерь рабочего вещества. Источник содержит ионизатор рабочего вещества , сверхзвуковое сопло с камерой напуска газа-носителя. Корпус ионизатора рабочего вещества расположен на оси сопла, проходит через камеру напуска газа-носителя и критическое сечение сопла. При истечении газа-носителя из камеры напуска через сопло в вакуум образуется , сверхзвуковая струя газа, которая обтекает корпус ионизатора и смыказа его торцом, образуя разрежение , которое позволяет ионам рабочего вещества попадать в сверхзвуковую струю газа, где при столкновениях с атомами (молекулами) происходит их перемещение. 2 ил. § (Л

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИМ

PECflVSËÈH (51)5 Н 01 Д 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOINV СИИДЕТЕЙЬСТВУ .. °

МСУДАРСТВЕНННЙ HOMHTKT ., ПО ИЭОЬРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

АРИ ГННТ СССР (46) 23 ° 2. 90. Вюл. !! 47, (21) 4246011/31-25 (22) 18.05.87 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б,П,Константинова и Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) В.Л.Варенцов и А.А.Катышев (53) 533.9(088.8) (56) P.D., Prevett, Э.К.,7еНeries, Т.D. Cocghill-Pev. Sci, Instrum., 52, 1981, 52, !! 4, р, 562

Патент США !! 4199685, кл. 250-423, 1980, (54) источник ионных пучкоВ (57) Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими. Цель изобретенияувеличение интенсивности, уменьшение.1

Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими.

Целью изобретения является увели-. чение интенсивности сформированного ионного пучка при одновременном уменьшении энергетического разброса, угловой расходимости и спектра зарядовых состояний ионов в пучке, а также повышение экономичности расхода рабочего вещества.

На фиг. представлена конструктивная схема, поясняющая работу предлагаемого источника ионных гучков с

1 жидксметаллич еским иониэатором на фиг. 2 — то же, с твердым рабочим веществом.

„,SU„„3463051 А1 энергетического разброса и угловой расходимости ионного пучка, уменьшения потерь рабочего вещества. Источ- . ник содержит иониэатор рабочего вещества, сверхзвуковое сопло с камерой напуска газа-носителя ° Корпус ионизатора рабочего вещества расположен на оси сопла, проходит через камеру напуска газа-носителя и критическое сечение сопла. При истечении газа-носителя иэ камеры напуска через сопло в вакуум образуется сверхзвуковая струя газа, которая обтекает корпус ионизатора и смыкае ся за его торцом, образуя разрежение, которое позволяет ионам рабочего вещества попадать в сверхзвуковую струю газа> где прн столкновениях с атомами (молекулами) происходит их перемещение. 2 ил.

3аий

2 р

Источник состоит иэ сверэвукового сопла 1, камеры 2 напуска„ отверстия

3 для подачи газа-носителя, корпуса ионизатора 4 рабочего вещества, coqла 5, имеющего критическое сечение, резервуара 6 с жидким металлом, острия 7, изолятора 8, нагревателя 9, отверстия 10 в корпусе ионнэатора (экстрактор). Корпус ионизатора 4 рабочено вещества расположен на оси сверхзвукового сопла и проходит через критическое сечение сопла 5 вй в область сверхзвукового режима ис- . течения газа-носителя, который подается в камеру 2 напуска через отверстие 3.

1463051

Внутри корпуса ионизатора 4 помещен резервуар 6 с жидким металлом, иэ которого выступает острие 7 из вольфрама, покрытое тонкой пленкой жидкого металла. Резервуар 6 окружен изолятором 8, на который намотал нагреватель 9. 11а острие 7 через резервуар 6 с жидким .металлом подается напряжение порядка 3-10 кВ относи1 тельно аа з емл ен ног о сверх звукового сопла 1 и корпуса иониза.тора 4. Острие 7 является анодом, а отверстие

10 в торце корпуса иоиизатора выполняет роль экстрактора ионов.

Работает источник ионов следующим образ ом.

При истечении нейтрального газаносителя (водород, гелий, неон, азот, аргон, криптон, ксенон, воздух) из камеры 2 напуска через сверх звуковое сопло 1 в вакуум образуется сверхзвуковая струя газа. Сверхзвуковая струя газа-носителя обтекает корпус иониэатора 4 и смыкается за его торцом, образуя в области зкстрактора разрежение. Таким образом реализуются условия, позволяющие поддерживать разность потенциалов между экстрактором и острием

7. Ионы рабочего вещества, вылетающие через отверстие 10 в торце корпуса ионизатора, попадают в сверхзвуковую струя газа, где при столкновениях с атомами (молекулами) сверхзвуковой струи происходит их термализация с газом-носителем. В реэультатс формируется пучок ионов рабочего вещества, имеющих скорость, равную скорости сверхзвуковой струи.

Описанный источник ионных пучков с жидкометаллическим иоиизат ором позволяет получать интенсивные .пучки однозарядных ионов металлов с мальм энергетическим разбросом и угловой расходимостью. Дпя того, чтоСы получать пучки ионов иэ практически любых твердых веществ следует изобретения

Формула !

Источник ионных пучков, содержащий ионизатор рабочего вещества, отличающийся тем, что, с цел ью увеличения интенсивности, уменьшения энергетического разброса н угловой расходнмости ионного пучка, сужения спектра зарядовых сос40 таяний ионов в пучке, .а также уменьшения потерь рабочего вещества, он дополнительно снабжен сверхзвуковым соплом с камерой напуска газа-носителя, причем корпус ионизатора рабо45 чего вещества расположен внутри камеры напуска газа-носителя на оси сопла так, .что вьмодной торец ионизатора находится в сверхзвуковой части coma, испольэовать ионизацию рабочего вещества лучом лазера, Конструктивная схема такого варианта источника ионных пучков представлена на фиг. 2.

Внут1 и корпуса иониэатора 4 помещено твердое рабочее вещество в виде стержня 11, на торец которого с помощью оптических линз 12 фокусирует 0 сл луч мощного лазера 13, При взаимодействии сфскусированного лазерного луча с твердым вещест вом происходит испарение и образование плазмы рабочего вещества. Так, при плотности потока излучения лазера 10 Вт/см с длительностью им8 2

-7 пульса 10 с практически все ис-ч парившиеся атомы рабочего вещества оказываются ионизированными, Далее

20 испаривиыеся ионы с энергией до нескольких КэВ энергетическим разбросом до сотен электровольт и с большой угловой расходимостью попадают в сверхзвуковую струю газа-носителя, где формирование пучка ионов происходит таким же образом, как описа.но выше для варианта источника с жидкометаллическим ионизатором (см. фиг. 1) .

1463051

Корректор Л.Пилипенко

Составитель И.I

Техред 11.Дидык

Редактор Т, Горячева

Заказ 4332 Тираж 398 Подписное

ВНЩПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" г. Укгород, ул. Гагарина,101