Способ ускорения ионов
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
СоциалистичеСких
Республик (11) 434895
Государственный комитет
Соввта Министров СССР по делан изоорвтений и открытий
{53) УДК621.384.6 (088. 8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель пример ускоритель с ускоряюшей структурой типа резонаторов Альвареца, пропускают пучок электронов, удерживаемый продольным постоянным магнитным полем и промодулированный по : интенсивности так, что период модуляции равен времени пролета ионов пространственного периода структуры.
На фиг, 1 схематически изображен линейный ускоритель для реализации предгтагаемого способа ускорения ионов (три периода), Пусть электронный пучок 1 с круглым поперечным сечешгем, удерживаемый продольным постоянным магнитным полем Н
0 создаваемым системой соленоидов 2, распространяется вдоль оси проводяшего экрана. Прэвэдяший экран выполнен в вггде трубы Э, в которой при иомэгци колец 4 укреплены экранные трубки 5 м «ньшего диаметра.
Если в таком гтрэвэл<гшc м экрагге нет электронного пу 11 1, 1 ) пэтенци:1л кл>кдой точки внутри эг грана равен нэте11цналу стеHDK и элог тонн к:1 11 f!IB отсу тст 111 ют. 11Pff
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.71 (21) 1, 18518/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.05. 76.Бюллетень № 19 (45) Дата опубликования описания30.09.76
А. Г. Лымарь, H. А. Хижняк и B. В. Беликов (54) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в линейных ускорителях ионов.
Известен способ ускорения ионов, основанный на ускорении ионов при их движении в "потенциальные ямы", создаваемые электронным потоком, проггускаемьгм пэ оси си с темы.
Однако при реализации такого метода большие электрические поля, ускэряюшие ионы, одноврелгенно приводят к сильному расталкиванию электронов сгустка. Для преодоления этогэ необходимо значительное усложнение конструкции ускорителя, цель изобретения — разработка способа ускорения лэнэв, практическое осушествление котэрогэ эбеснечивает создание более компактных и экономичных ускорителей.
Это достигается тем, что вдэггь эсн линейного ускэрггтеля, представляюшегэ сэбэй 20 проводяший экран, диалгетр кэтэрэгa периодически меняется вцэгп нанравггения ускэ° зения ионов с мэнэтешю рост, лшлг сэ» ответственно прггр f;ffeнню ск р с г . y<.кэряемогэ иона ItP (: Ггг -1нстae111ff f " Ifef ff n:, . Il .1 — Я5 (51) М. Кл. Н 05 Н 5/00
Н 05 Н 9/DO ияли ГН11 электрэнногс пучка потенпи я 1 HB
ОСИ СГГЕ-.ТЕМЫ СТЯ?1 СНИТСЯ НИ?КЕ !1СТЕЕГ циеГля стенок экрана. Это ирс1висанГле потенциалаа м еньше внутри экранных труб ок, где стенки экрГня размещены близко от по .
5 верхности электронного пучка, и больше в пространстве между экранными трубкалли, rrie экрянирующие поверхности рясполо= жены дальше. Таким образом, когда в прэвсдяГдем экране описанной конструкции
1О имеется элекгронньГй пучок, в пространстве между экранными трубками находятся пстен= цияльные ямы.
Электронный пучок. ня входе в систему прсмсдуГтирован по интенсивности. Для про=
15 стсть1 положим, что закон модуляции такэй, кяк зто изображено 11а фиг, 2. Электронный ток равен 3 в течение первой половины периода и нулю во второй половине периода.
Я)
Пусть в момент начала очередного цикла прохождения электронного "îêà на оси системы в центре первой (слева на фиг. 1) эк- рянной трубки находится ион, скорость ко 5 торого направлена слева направо вдоль оси и гораздо меньше скорости электронов.
Период Т модуляции интенсивности ---- -.. электронного потока, начальная скорость иона, форма и глубина потенциальной ямы и расстояние 1 от центра первой экранной трубки до точки, расположенной посередине между первой и второй экранными трубками, выбраны таким образом., что Г расстояние е ион проходит за время л
Тогда при этом движении ион, скаты2 ваясв в потенциальную яму, увеличивает
câo1o энергию на некоторую величину аУ/
В момент времени Т/2, когда ион находит- лГГ ся на дне потенциальной ямы, электронный пучок исчезает. Движение иона во второй половине периода происходит тэгда, когда электронный пучок отсутствует, энергия иона больше не меняется и при соответствующем подборе расстояния L, до цент1 ра второй экранной трубки иэн достигает ее центра к концу второй половины периода модуляции, т. е. в момент времени T. Возникающая ситуация аналогична той, кото50 рая имела место в начале прошедшего периода модуляции. 11эн с некэтэрой начальной скоростью няхэдится в момент начала очередного цикла прохождения злектрэннэго така в центре экранной трубки. Если вы55 пэлнены оговоренные условия и сэстветствГяннэ подобраны величины (и 1„
2 2 то к концу вгэрсгo Гн ри >дп м.дуляции ион
oKQçûBâåòñÿ в ц:.1?тр;: 1.11е т1 и . Н1 я11нс11 Щ трубки и егэ энергия опять возрастает HB
Л A
Так??лл оорязом, в предлагаемой системе при cDстветстве1лно подобранных параMetpBx ионы ускоряются электрическими полями, возбуждаемыми эб ьем ным зарядом электронного пучка. Продольные поля в электрон- ном пучке создаются зя счет неоднородно- сти гранинных условий, а именно благодаря тому, что при перемещении вдоль направле1п?я движения электронов меняется расстояние ст границы пучка go поверхности проводmrler о экрана. В связи с зтлм приведенная в качестве примера конструкция экрана — лишь частный случай систем, B которых может быть реализован предлагаемый способ ускорения ионов. 11еотъемлемсй особенностью ускоряю?цей системы является лишь периодическое с монотонно растущим соответственно приращению скорости уско» ряемого иона пространственным периодом
1 изменение расстояния от проводящей поверхности go поверхности электронного пучка, Приведенный в качестве примера закон изменения во времени интенсивности электронногс пучка также является лишь одним из возможных случаев. В принципе, ускорение возможно при любом периодическом изменении интенсивности.
При предлагаемом способе ускорения наибольшие электрические поля сосредото-, чены в области, занимаемой электронным пучком, и вблизи этой области, т. е. в объеме, который не намного больше объема, занимаемого ускоряемым пучком исав.
П оэт ому м ож но считать, что пр оцесс ускорения требует относительно небольших затрат высокочастотной мощности.
Присутствие отрицят льного объемного заряда в области ускорения ионов обеспечивает радиальную фокусировку ускоряемого пучка, Таким образом, предлагаемый способ ускорения ионов не нуждается в дополнительных фокусирующих средствах.
Используе?«ьте для ускорения и фскусиров ки ионов электрические поля возле поверх4 ное ги проводящего экрана всюду направлены внутрь области, занимаемой пучком, Это значит, что система не имеет элект-= ронной эмиссии, а именно она обычно является первопричиной пробоев при псвьпиении напряжения между проводящими поверхностями в вакууме.
Формула изобретения
Способ ускорения ионов B перно l!1: .— ских структурах, например в стГ у к Г . 1 .,л типа резэнатср» Альваре?1а, си-.11ч и и;
Составитель П.Дог. .нин
Релактс р 1: 11,у сн,. ТекРеа
Корректор
М.Семенов М.Л<::;,о юн
Зина.; - Э1 = И:,. >f2 2 Тираж 1029
11о . н н" Hl> .
11I!! 1!!!! 1 у з рственного комитета Совета Миннстрон О:(.Г
il:> делам изобретений н открытий
M . кнн, 113035, Рвушсквл наб., 4
i. t И ПП "Патент", г. Ужтород, ул. Проектная, 4 на ускорении ионов при их движении в
"потенциальные ямы", создаваемые элект- ронным потоком, направляемым по оси-структуры, отли ч а юшийс я тем, что, с целью повышения эффективностиускорения и сокрашения размеров ускорители, интенсивность электронного потока периодически изменяют во времени таким. образом, чтобы она была максимальна прп выходе ускоряемых ионов из трубок дрейфа и минимальна при входе ускоряемых . ионов в трубки дрейфа.