Источник ионов

Источник ионов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 П И С А Н И Е ш1 466575

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 15.06.73 (21) 1930269l26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.75. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 04.07.75 (51) .Ч. Кл. Н 01j 3 04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.387.424 (088.8) (72) Авторы изобретения Н. С. Иванов, А. П. Кабаченко, И. В. Кузнецов и Н. И. Тарантин (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований (54) ИСТОЧНИК ИОНОВ

Изобретение относится к технике быстрой электромагнитной масс-сепарации продуктов ядерных реакций, образующихся под действием тяжелых ускоренных заряженных частиц. Оно можег быть использовано в экспериментах по исследованию радиоактивных ядер и ядерных реакций.

Известны масс-сепараторы, в которых для отделения продуктов ядерных реакций от мишени и введения их в ионный источник масссепаратора используют эффект выбивания продуктов ядерных реакций под действием импульса, передаваемого бомбардирующей частицей, или импульса, полученного при делении ядра. Известны ионныс источники, в которых тонкая мишень располагается внутри корпуса этого источника. Это ограничивает возможность использования различных химических элементов в качестве мишени или затрудняет работу источника.

Цель изобретения — увеличение числа химических элементов, используемых для облучения.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что мишень снабжена средствами охлаждения и располагается вне разрядной камеры, отверстие для ввода продуктов ядерных реакций в разрядную камеру закрыто тугоплавкой фольгой, толщина которой меньше длины пробега этих продуктов в материале фольги, а стопор выполнен в виде экрана и установлен вблизи указанной фольги и имеет площадь, большую площади фольги.

Предложенный ионный источник схематически изображен на чертеже.

Источник ионов содержит накалив а емый катод 1 — эмиттер электронов, выполненный из вольфрамовой проволоки. Катод расположен внутри цилиндрического анода 2, изгоI0 товленпого из тантала или вольфрама, торцы которого открыты. Внутреннюю поверхность разрядной камеры образует цилиндрический антикатод 3, находящийся под потенциалом катода и нагреваемый пропускаемым через

15 него электрическим током. Антикатод изготовлен также из тантала или вольфрама. Антикатод имеет эмиссионную щель 4 для выхода образующихся в источнике ионов, Патрубок

5 служит для подачи рабочего газа в разряд20 ную камеру. Для интенсификации разряда ионный источник расположен в магнитном поле, силовые линии которого направлены вдоль источника. Это поле создается электромагнитом, на чертеже не показанным, 25 В антикатоде имеется также отверстие, закрытое тонкой тугоплавкой, например танталовой, фольгой 6, совпадающее с окном в корпусе источника. Непосредственно перед окном располагается тонкая охлаждаемая мишень 7, 30 а за отверстием в антикатоде — танталовыЙ

466575 стопор 8 выбитых продуктов ядерных реакций, приваренный к антикатоду. Этот стопор служит одновременно экраном, защищающим тонкую фольгу входного окна от разрушающего действия плазмы разряда. Мишень закреплена между двумя медными прижимами

9 и 10 с отверстиями для прохода бомбардирующих частиц и выбитых продуктов реакций, Охлаждение медных прижимов и мишени обеспечивается водой, протекающей по каналу 11. Направление бомбардирующих частиц показано стрелками.

Работает ионный источник следующим образом. Продукты ядерных реакций выбиваются из мишени, проходят через тонкую фольгу входного окна и задерживаются стопором. В реакциях под действием тяжелых ионов энергией 5 — 10 Мэв на нуклон пробег отдачи продуктов легких и средних масс составляет, например, в тантале несколько микрон. Это определяет возможную толщину фольги окна. В частности, нуклиды магния, натрия, неона, фтора, образующиеся при облучении тонкой бериллиевой мишени ионами кислорода — 18 энергией 120 мэв имеют пробег в тантале около 20 мкм. В источнике предложенной конструкции в окне использовалась танталовая фольга толщиной 5 мкм.

Внедренные в нагретый до высокой температуры стопор продукты ядерных реакций быстро диффундируют на поверхность стопора и десорбируются. Отравление стопора в результате образования соединений, затрудняющих диффузию и десорбцию атомов, предотвращается бомбардировкой стопора энергичными ионами из плазмы разряда. Этим же предотвращается сорбция атомов на антикатоде. Стопор снижает интенсивность ионной бомбардировки тонкой фольги входного окна, защищая тем самым фольгу от быстрого разрушения и в то же время обеспечивая нсобходимую очистку ее поверхности.

Работа ионного источника проверялась на реакции 9Ве+180 при энергии ионов кислорода 120 Мэв. В качестве мишени использовалась фольга из металлического бериллия толщиной 100 мкм, температура плавления которого 1288 С. Температура антикатода, стопора, фольги, входного окна, анода и катода была более 2000 С. На регистрирующем устройстве масс-сепаратора наблюдались радиоактивные изотопы магния, натрия, неона и фтора, образующиеся в реакциях через составное ядро с последующей эмиссией нейтронов и протонов. Выход радиоактивных ядер на коллекторе масс-сепаратора обеспечивается высокой проницаемостью фольги входного окна для выбитых нуклидов и высокой эффективностью действия стопора. Время службы ионного источника определяется в основном износом катода и составляет 10 час.

Предмет изобретения

Источник ионов для электромагнитного

25 масс-сепаратора на пучке тяжелых ускоренных ионов, содержащий разрядную камеру с отверстием для ввода в нее продуктов ядерных реакций, тонкую мишень и стопор продуктов ядерных реакций, расположенный внутЗО ри камеры, отличающийся тем, что, с целью расширения круга химических элементов, используемых для облучения, мишень снабжена средствами охлаждения и расположена вне разрядной камеры, отверстие для

35 ввода продуктов ядерных реакций закрыто тугоплавкой фольгой, толщина которой меньше длины пробега вводимых продуктов в материале фольги, а стопор выполнен в виде экрана, установлен вблизи фольги и имеет

40 площадь, большую площади фольги, 466575

Составитель В. Ким

Техред E. Подурушина

Корректор В. Йрыксииа

Редактор Т. Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1554/15 Изд. № 627 Тираж 833 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5