Источник ионовв п т бiftifiun ^чл:п"рт(!^фубщ tiiu'ufj rtfi, '

Источник ионовв п т бiftifiun ^чл:п"рт(!^фубщ tiiu'ufj rtfi, '

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и) 453752

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саи)е Советских

Сациалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 19.12.72 (21) 1860052(26-25 с присоединением заявки Хе (32) Приоритет (51) М. Кл. Н 01j 3(04

Государственный комитет

Совета лаинистров СССР (53) УДК 621.387.424 (088.8) пв делам нзвбретений ОпУбликовано 15.12.74. Бюллетень Ъ" и открытий

Дата опубликования описания 17.02.75 (72) Авторы изобретения Н. С. Иванов, А. П. Кабаченко, И. В. Кузнецов и Н. И. Тарантин (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований, 1

I (54) ИСТОЧНИК ИОНОВ

Изобретение относится к технике быстрой электромагнитной масс-сепарации продуктов ядерных реакций, образующихся под действием ускоренных заряженных частиц или быстрых нейтронов. Оно может быть использовано при экспериментах по исследованию радиоактивных ядер и ядерных реакций.

Основными факторами, от которых зависит возможность использования масс-сепаратора для исследования радиоактивных ядер, являются время задержки атомов и эффективность их ионизации в ионном источнике.

Известен источник инверсо-магнетронного типа с малым временем задержки, составляющим несколько милисекунд.

Это малое время обусловлено высокой температурой катода-стопора продуктов ядерных реакций и ионной бомбардировкой его поверхности, предотвращающей образование вредных соединений, затрудняющих диффу— зию и десорбцию. Однако известный источник инверсо-магнетронного типа отличается относительно низкой эффективностью ионизации для атомов с высоким потенциалом ионизации.

Относительно высокую эффективность ионизации дает ионный источник с нитью накаливания и эффективным анодом, например источник типа Бернаса.

Однако применение такого источника для сепарации короткоживущих радиоактивных нуклидов ограничено из-за большого времени задержки атомов внутри ионного источника, 5 обусловленного «отравлением» анода-стопора в результате образования вредных соединений на его поверхности.

Для повышения эффективности ионизации при малом времени задержки продуктов ядер10 ных реакций в предлагаемом источнике стопор выполнен в виде полого цилиндра, охватывающего рабочий объем газоразрядной камеры, и снабжен .расположенными на боковых поверхностях друг против друга отвер15 стием для поступления в камеру продуктов ядерных реакций, закрытым тонкой мишенью, и эмиссионным отверстием, анод имеет площадь, меньшую, чем площадь стопора, и выполнен в виде цилиндрического кольца, 20 соосного стопору и расположенного у одного из торцов разрядной камеры, а катод расположен внутри анода, причем стопор и катод электрически соединены между собой.

На чертеже показан предлагаемый источ25 ник, продольный разрез.

Источник содержит накаливаемый катодэмиттер 1 электронов, выполненный из вольфрамовой проволоки в виде зигзага для увеличения поверхности эмиссии и уменьшения

З0 удельного износа катода. Катод расположен

453752

15

25

Зо

50 внутри цилиндрического анода 2, изготовленного из листового вольфрама и тантала. Основания цилиндра открыты. Внутреннюю поверхность стенок разрядной камеры образует нагреваемый цилиндрический антикатод 3, находящийся под потенциалом катода и используемый как стопор продуктов ядерных реакций. Стопор-антикатод 3 изготовлен из листового тантала или вольфрама толщиною

0,2 мм. Нагрев стопора-антикатода осуществляется электрическим током, подаваемым через ввод 4, отделенный от корпуса 5 изолятором 6 из нитрида бора. Стопор-антикатод имеет окно 7 с тонкой мишенью 8 из тугоплавких материалов (например, из танталовой или вольфрамовой фольги толщиной 20 мкм) и эмиссионную щель 9 для выхода ионов. Направление облучения мишени ускоренными частицами или нейтронами показано на чертеже стрелками А. Выводы катода и анода изолированы друг от друга изоляторами 10 из ,нитрида бора, заключенным в металлическую оправку. Патрубок 11 служит для подачи газа в разрядную камеру. Ионный источник расположен в магнитном поле, силовые линии которого направлены вдоль оси источника. Это поле создается электромагнитом (на чертеже не показан).

Ионный источник работает следующим образом.

Между катодом 1 и анодом 2 зажигается газовый электрический разряд. Внутри цилиндрического анода создается плотная плазма, обеспечивающая сильное катодное падение напряжения и тем самым эффективный отбор с катода и ускорение электронов. Электроны, ускоренные прикатодной разностью потенциалов, движутся по спир альным траекториям вдоль магнитных силовых линий к основанию стопора-антикатода 3, затем отражаются и попадают на анод. В полости стопора-антикатода также создается плазма, потенциал которой за счет ухода вторичных электронов на анод равняется потенциалу анода. Разность потенциалов между плазмой и стопором-антикатодом вызывает бомбардировку ионами стопора-антикатода и тем самым предотвращает «отравление» стопора.

Продукты ядерных реакций поступают в ионный источник в результате эффектов выбивания, диффузии и десорбции. В сaучae реакции многонуклонного обмена под действием тяжелых ионов, на пучке которых использовался ионный источник, глубина выбивания и внедрения продуктов реакции составляет десятки, икрон тан".àëà пли вольфрама.

Это определяет толщину б,„используемой мишени (o„(50 мкм) и стопора о,-, продуктов ядерных реакций (6„) 100 мкм) .

Исследования работы ионного источника показали, что эффективность ионизации равняется для неона 5 — 7 /о, аргона 30 — 35 /о, криптона и ксенона более 50 /о. Среднее время задержки в ионном источнике продуктов реакции многонуклопного обмена, образующихся при облучении танталовой мишени ионами, неона 22, составляет для фтора и неона 100 мсек.

Ионным источником предлагаемого типа были определены основные характеристики радиоактивного распада нового изотопа неона 25 (Т д=-0,642 сек) и исследована схема распада фтора 22 (Ti

Предмет изобретения

Источник ионов для электромагнитного масс-сепаратора на пучке ускоренных заряженных частиц или нейтронов, содержащий газоразрядную камеру, накаливаемый катод, анод, нагреваемый стопор продуктов ядерных реакций с тонкой мишенью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ионизации при малом времени задержки продуктов ядерных реакций в источнике, упомянутый стопор выполнен в виде полого цилиндра, охватывающего рабочий объем газоразрядной камеры, и снабжен расположенными на боковых поверхностях друг против друга отверстием для поступления в камеру продуктов ядерных реакций, закрытым тонкой мишенью, и эмиссионным отверстием, анод имеет площадь, меньшую, чем площадь стопора, и выполнен в виде цилиндрического кольца, соосного стопору и расположенного у одного из торцов разрядной камеры, а катод расположен внутри анода, причем стопор и катод электрически соединены между собой, 453752

Составитель В. Ким

Техред T. Курилко

Корректор T. Хворова

Редактор И. Шубина

Типография, пр. Сапунова, 2

3 а к аз 35j14 Изд. ¹ 1940 Тираж 760 Подш снос

ЦЕ-!ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5