СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПО ЭНЕРГИЯМ Российский патент 2002 года по МПК H01J49/44 B01D59/46 G21K1/87 

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при разделении заряженных частиц по энергиям, например, на одной из стадий выделения изотопов из их естественной смеси.

Ранее известные способы разделения заряженных частиц по энергиям разработаны в процессе поиска надежных способов разделения изотопов, способов реализации управляемого ядерного и термоядерного синтеза, способов формирования пучков заряженных частиц в ионно-пучковых и электронно-пучковых устройствах и управления пучками заряженных частиц в ускорительной технике.

Известен способ разделения заряженных частиц по энергиям, включающий формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц, разделение заряженных частиц путем воздействия непрерывным электрическим полем и центробежной силой и прием разделенных заряженных частиц. Разделение заряженных частиц осуществляют путем воздействия электрической составляющей силы Лоренца непрерывного электростатического поля конденсатора и центробежной силой, действующей на разделяемые заряженные частицы при движении частиц по дуговой траектории [см. , например, А.В. Блинов. Ускорительная масс-спектрометрия космогенных нуклидов / Соросовский общеобразовательный журнал, 1999 г., 8, с. 71-75].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) заявляемого изобретения является способ разделения заряженных частиц по энергиям, включающий формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц, разделение заряженных частиц путем воздействия непрерывным электрическим полем и центробежной силой и прием разделенных заряженных частиц. Разделение заряженных частиц производят путем воздействия электрической составляющей силы Лоренца непрерывного электрического поля в изогнутом цилиндрическом конденсаторе и центробежной силы, действующей на заряженные частицы при движении частиц по дуговой траектории [см. В.Т. Коган, А.К. Павлов, М.И. Савченко, О. Е. Добычин. Портативный масс-спектрометр для экспресс-анализа растворенных в воде веществ // Приборы и техника эксперимента, 1999, 4, с. 145-149]. Электрическая сила F, действующая на заряженную частицу с электрическим зарядом q, движущуюся со скоростью v в непрерывном электрическом поле напряженностью Е, определяется по формуле

Разделяемые заряженные частицы, имеющие равные массы и равные электрические заряды, двигаются в непрерывном электрическом поле по окружным орбитам, радиусы которых вычисляются из балансов действующих сил. Радиус R₁ орбиты высокоэнергетических заряженных частиц в непрерывном электрическом поле изогнутого конденсатора определяют по формуле:

где m - масса одной высокоэнергетической или одной низкоэнергетической заряженной частицы,
E₁ - напряженность электрического поля в месте нахождения высокоэнергетической заряженной частицы при полете.

Радиус R₂ орбиты низкоэнергетической заряженной частицы в непрерывном электрическом поле изогнутого конденсатора определяют по формуле:

где m - масса одной низкоэнергетической или одной высокоэнергетической заряженной частицы,
E₂ - напряженность непрерывного электрического поля в месте нахождения низкоэнергетической заряженной частицы при полете.

Для прохождения высокоэнергетической заряженной частицы по дуге окружной траектории с радиусом R₁ необходима полоса непрерывного электрического поля, изогнутость которой соответствует радиусу R₁. Для прохождения низкоэнергетической заряженной частицы по дуге окружной траектории с радиусом R₂ необходима полоса непрерывного электрического поля, изогнутость которой соответствует радиусу R₂. В итоге ширина изогнутой полосы непрерывного электрического поля должна быть такой, чтобы обе траектории укладывались в пределах непрерывного электрического поля. Разделенные в непрерывном электрическом поле частицы направляют для приема заряженных частиц или на следующую ступень разделения.

Общим недостатком описанных способов разделения заряженных частиц по энергиям является низкая селективность разделения вследствие ограниченных возможностей расщепления пучков заряженных частиц в непрерывном электрическом поле. В непрерывном поле одновременно находятся все разделяемые заряженные частицы и поэтому изменением параметров этого поля невозможно избирательно воздействовать на моноэнергетические заряженные частицы. Использование описанных способов разделения заряженных частиц по энергиям в непрерывном электрическом поле не позволяет выполнять следующие операции по управлению траекториями заряженных частиц:
1. Закручивать по круговой орбите только пучок низкоэнергетических заряженных частиц, причем закручивать по такой круговой орбите, когда радиус орбиты низкоэнергетических заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути легких заряженных частиц в электрическом поле, а положением электрического поля в пространстве при достаточной величине электрического поля. Высокоэнергетические заряженные частицы при этом продолжают полет в исходном направлении, т.е. практически по прямолинейной траектории;
2. Закручивать пучки низкоэнергетических и высокоэнергетических заряженных частиц по таким различным круговым орбитам, когда достигнутое расщепление одного пучка на несколько пучков заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, а положением участков электрического поля при достаточной величине участков электрического поля;
3. Закручивать пучки низкоэнергетических и высокоэнергетических заряженных частиц по такой единой круговой орбите, когда радиус единой орбиты смеси заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, а положением электрического поля в пространстве при достаточной величине электрического поля;
4. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой низкоэнергетических заряженных частиц, на первоначально направленную прямолинейную траекторию, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на прежней круговой орбите;
5. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой низкоэнергетических заряженных частиц, на другую круговую орбиту, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на прежней круговой орбите;
6. Отпускать оба пучка заряженных частиц в любой точке орбиты с единой круговой орбиты на единую прямолинейную траекторию;
7. Отпускать оба пучка заряженных частиц с единой круговой орбиты на различные прямолинейные траектории;
8. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц в любой точке с круговой орбиты, отдельной от орбиты низкоэнергетических заряженных частиц, на прямолинейную траекторию, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на круговой орбите;
9. Отпускать оба пучка заряженных частиц с различных круговых орбит на различные прямолинейные траектории;
10. Отпускать оба пучка заряженных частиц с различных круговых орбит на единую прямолинейную траекторию;
11. Направлять любой пучок заряженных частиц по любой заранее заданной траектории;
12. Осуществлять максимальное расщепление пучков заряженных частиц на минимальной длине зоны разделения пучков.

Общим недостатком описанных способов разделения заряженных частиц по энергиям также является большая протяженность зоны разделения заряженных частиц из-за медленного расщепления пучков заряженных частиц, приводящая в конечном счете к необходимости изготавливать крупногабаритные устройства для разделения заряженных частиц по энергиям.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе разделения заряженных частиц по энергиям, включающем формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц, разделение заряженных частиц путем воздействия электрическим полем и центробежной силой, действующей на заряженные частицы при их движении по дуговой траектории, и прием разделенных заряженных частиц, разделение заряженных частиц производят путем воздействия силовых электрических барьеров с уменьшающейся высотой каждого барьера в поперечном сечении в соответствии с возрастанием радиусов орбит высокоэнергетических заряженных частиц во время перехода с меньших орбит на большие, при замене одних барьеров другими, или при изменении формы барьеров, или при изменении положения электрических барьеров в зависимости от энергии разделяемых заряженных частиц.

Техническим результатом является повышение селективности при разделении заряженных частиц по энергиям и уменьшение длины зоны разделения заряженных частиц, приводящее к снижению размеров устройств для разделения заряженных частиц по энергиям, реализующих заявляемый способ, следовательно, к сокращению расхода материалов на изготовление этих устройств.

Повышение селективности при разделении заряженных частиц обеспечивается с помощью силовых электрических барьеров вследствие увеличения возможностей расщепления пучков заряженных частиц, так как способность заряженных частиц преодолеть электрический барьер зависит от их энергии. Изменение параметров электрических барьеров (уменьшение высоты барьера в поперечном сечении в соответствии с возрастанием радиусов орбит высокоэнергетических заряженных частиц во время перехода с меньших орбит на большие) дает возможность избирательно воздействовать на моноэнергетические заряженные частицы и позволяет для сепарации веществ проводить многие ранее невозможные операции по управлению траекториями заряженных частиц во время полета частиц в электрическом поле, а именно:
1. Закручивать по круговой орбите только пучок низкоэнергетических заряженных частиц, причем закручивать по такой круговой орбите, когда радиус орбиты низкоэнергетических заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути легких заряженных частиц в электрическом поле, а положением электрического барьера в пространстве, при достаточной величине электрического барьера. Высокоэнергетические заряженные частицы при этом продолжают полет в исходном направлении, т.е. практически по прямолинейной траектории;
2. Закручивать пучки низкоэнергетических и высокоэнергетических заряженных частиц по таким различным круговым орбитам, когда достигнутое расщепление одного пучка на несколько пучков заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, а положением расщепленных электрических барьеров при достаточной величине каждого из электрических барьеров;
3. Закручивать пучки низкоэнергетических и высокоэнергетических заряженных частиц по такой единой круговой орбите, когда радиус единой орбиты смеси заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, а положением электрического барьера в пространстве при достаточной величине электрического барьера;
4. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой низкоэнергетических заряженных частиц, на первоначально направленную прямолинейную траекторию, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на прежней круговой орбите;
5. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой низкоэнергетических заряженных частиц, на другую круговую орбиту, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на прежней круговой орбите;
6. Отпускать оба пучка заряженных частиц в любой точке орбиты с единой круговой орбиты на единую прямолинейную траекторию;
7. Отпускать оба пучка заряженных частиц с единой круговой орбиты на различные прямолинейные траектории;
8. Отпускать пучок высокоэнергетических заряженных частиц в любой точке с круговой орбиты, отдельной от орбиты низкоэнергетических заряженных частиц, на прямолинейную траекторию, оставляя пучок низкоэнергетических заряженных частиц на круговой орбите;
9. Отпускать оба пучка заряженных частиц с различных круговых орбит на различные прямолинейные траектории;
10. Отпускать оба пучка заряженных частиц с различных круговых орбит на единую прямолинейную траекторию;
11. Направлять любой пучок заряженных частиц по любой заранее заданной траектории;
12. Осуществлять максимальное расщепление пучков заряженных частиц на минимальной длине зоны разделения пучков.

Уменьшение длины зоны разделения заряженных частиц достигается вследствие того, что предлагаемый способ позволяет производить максимальное расщепление пучков заряженных частиц на минимальной длине. Максимальное расщепление на малой длине зоны разделения получено потому, что уменьшающаяся высота электрического барьера в его поперечном сечении позволяет высокоэнергетическим заряженным частицам пролетать через барьер без изменения своего направления движения и в то же время позволяет барьеру избирательно захватывать и выводить на круговую траекторию только низкоэнергетические частицы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображены график зависимости 1 центробежной силы, действующей на заряженные частицы, от радиуса круговой орбиты высокоэнергетических заряженных частиц с равными массами, график зависимости 2 центробежной силы, действующей на заряженные частицы, от радиуса круговой орбиты низкоэнергетических заряженных частиц с равными массами и график зависимости 3 электрической силы Лоренца, действующей на заряженные частицы с равными массами и равными зарядами в электрическом поле, от радиуса круговой орбиты заряженных частиц. На фиг.2 изображен график зависимости 4 центробежной силы, действующей на заряженные частицы, от радиуса круговой орбиты высокоэнергетических заряженных частиц, график зависимости 5 центробежной силы, действующей на заряженные частицы, от радиуса круговой орбиты низкоэнергетических заряженных частиц и график зависимости 6 электрической силы Лоренца, действующей на заряженные частицы с равными массами и равными зарядами в электрическом поле, от радиуса круговой орбиты заряженных частиц с электрическими барьерами 7, 8. На фиг.3 изображен электрический барьер 7 и электрический барьер 8, траектория 9 преодолевших оба барьера 7, 8 высокоэнергетических заряженных частиц, траектория 10 низкоэнергетических заряженных частиц вдоль электрического барьера 7, траектория 11 высокоэнергетических заряженных частиц вдоль электрического барьера 8.

Способ разделения заряженных частиц по энергиям осуществляют следующим образом. Предварительно осуществляют формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, затем производят вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц, после чего проводят разделение заряженных частиц путем воздействия электрическим полем и центробежной силой. Для разделения заряженных частиц по энергиям используют электрическое поле, имеющее особую топографию. Особенностью топографии электрического поля для разделения заряженных частиц является наличие силовых электрических барьеров. Электрическими барьерами являются повышенные значения напряженности электрического поля в протяженных областях пространства. Разделение заряженных частиц по энергиям производят путем воздействия электрических барьеров электрического поля, изогнутых по дугам круговых орбит заряженных частиц, и центробежной силой, действующей на заряженные частицы при их движении по дуговой траектории. Разделение заряженных частиц осуществляют во время их полета в электрическом поле путем воздействия силовых электрических барьеров с уменьшающейся высотой каждого барьера в поперечном сечении в соответствии с возрастанием радиусов орбит высокоэнергетических заряженных частиц во время перехода с меньших орбит на большие. Разделяемые по энергиям заряженные частицы направляют касательно к вогнутой стороне электрического барьера. Разделение заряженных частиц электрическими барьерами электрического поля производят при определенном взаимном положении электрических барьеров и при определенной форме электрических барьеров. Разделение заряженных частиц по энергиям электрическими барьерами электрического поля производят сменой барьеров, изменением формы барьеров, изменением положения барьеров при последующем сохранении определенного взаимного положения электрических барьеров и определенной формы электрических барьеров. Электрические барьеры электрического поля получают протяженными вдоль траекторий заряженных частиц. Высоту, ширину и длину электрического барьера выбирают достаточными для удержания заряженных частиц на круговой орбите. Заряженные частицы вынуждены перемещаться вдоль тех электрических барьеров, которые оказываются на их пути. Необходимое расщепление одного пучка заряженных частиц на два пучка определяется не только величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, но и положением расщепленных электрических барьеров в пространстве при достаточной величине напряженности электрического поля и величине электрических силовых барьеров и при соответствующих формах электрических силовых барьеров. Форма электрического силового барьера должна быть такой, чтобы к началу схода высокоэнергетических заряженных частиц с круговой орбиты выполнялось условие:

где R_E - радиус изгиба электрического барьера,
m - масса одной высокоэнергетической или одной низкоэнергетической заряженной частицы,
E_r - напряженность электрического поля, соответствующая наибольшей высоте электрического барьера.

Радиус орбиты смеси заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц, а положением электрического барьера в пространстве при достаточной величине электрического барьера. Для полной реализации возможностей электрических барьеров при корректировке движения частиц по траектории и при разделении N числа заряженных частиц требуется N электрических барьеров электрического поля. Для разделения N числа заряженных частиц можно использовать (N-1) электрических барьеров, но в этом случае пучок наиболее высокоэнергетических заряженных частиц приходится отпустить на прямолинейную траекторию. При этом возможность управления пучками заряженных частиц сохраняется. Для разделения заряженных частиц по энергиям необходимо воздействие электрическим барьером, высота которого уменьшается в радиальном направлении от центра круговой орбиты частицы. Крутизна уменьшения высоты электрического барьера в его поперечном сечении связана с крутизной уменьшения центробежной силы, действующей на частицу большей энергии в момент перехода частицы на большую орбиту. Зависимость высоты электрического барьера в его поперечном сечении от радиуса орбиты заряженной частицы во время перехода заряженной частицы с меньшей орбиты на большую совпадает с зависимостью центробежной силы от радиуса орбиты заряженной частицы во время перехода заряженной частицы с меньшей орбиты на большую. Каждый из расщепленных электрических барьеров имеет по всей длине постоянную высоту при постоянном радиусе изгиба электрического барьера. Для разделения заряженных частиц по энергиям с помощью только одного электрического барьера используют также такой электрический барьер, который имеет по ходу частиц уменьшающуюся вдоль электрического барьера высоту при постоянном радиусе изгиба электрического барьера. Для разделения заряженных частиц по энергиям применяют также электрический барьер, имеющий постоянную высоту по всей длине барьера при уменьшающемся в направлении полета частиц радиусе изгиба электрического барьера. Разделение бинарной смеси заряженных частиц осуществляют с помощью одного протяженного в пространстве электрического барьера. Поперечное сечение электрического барьера на фиг.1 изображено в виде пика зависимости 3 электрической составляющей силы Лоренца от радиуса орбиты заряженных частиц. Сила F, действующая на заряженную частицу с электрическим зарядом q, движущуюся со скоростью v в электрическом поле, зависит от напряженности электрического поля Е. При этом разделяемые по энергиям электрическими барьерами заряженные частицы двигаются следующим образом. В непрерывном электрическом поле при использовании способа-прототипа заряженная частица движется по окружности, радиус которой вычисляется из баланса действующих сил. Но расположив изогнутую по дуге локальную протяженную область электрического поля на пути заряженных частиц и повысив значение напряженности электрического поля по сравнению с расчетной для непрерывного электрического поля, при использовании заявляемого способа создают для заряженной частицы электрический барьер. Сместив в сторону от прямой траектории заряженных частиц начальную область протяженного в пространстве изогнутого электрического барьера, направляют разделяемые заряженные частицы уже не в непрерывное поле, как это делалось в способе-прототипе, а касательно к вогнутой стороне электрического барьера. Расположив вогнутую сторону электрического барьера под углом к прямой траектории полета заряженных частиц, при использовании заявляемого способа создают физические условия, при которых заряженная частица изменит направление своего движения. При подходе разделяемых заряженных частиц к вогнутой стороне высокого электрического барьера заряженные частицы по мере роста напряженности электрического поля меняют направление своего движения и в дальнейшем летят по дуговой траектории вдоль вогнутой стороны электрического барьера. Таким образом, при напряженности электрического поля, заведомо удовлетворяющей неравенству

все заряженные частицы, имеющие равные массы и равные заряды, будут перемещаться вдоль электрического барьера. Радиус орбиты заряженных частиц в заявляемом способе разделения определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути заряженных частиц в электрическом поле, а положением электрического барьера в пространстве при достаточной величине электрического барьера. На фиг.1 показано, что при определенной строго выдержанной форме электрического барьера и при условии, что

низкоэнергетические заряженные частицы остаются на круговой орбите, а высокоэнергетические частицы сходят с круговой орбиты и следуют по исходной прямолинейной траектории. Радиус орбиты низкоэнергетических заряженных частиц определяется не величиной напряженности поперечного электрического поля на пути легких заряженных частиц в электрическом поле, а положением электрического барьера в пространстве при достаточной величине электрического барьера.

Принцип разделения заряженных частиц с помощью двух электрических барьеров поясняется фиг. 2. Поперечное сечение двух электрических барьеров 7, 8 электрического поля изображается в виде чередующихся пиков и провалов на зависимости 6 электрической составляющей силы Лоренца от радиуса R орбиты заряженных частиц. Каждый максимум напряженности Е электрического поля дает максимум электрической составляющей силы Лоренца F=q•E для равнозаряженных разделяемых частиц. При разделении заряженных частиц электрическими барьерами для каждого пучка моноэнергетических заряженных частиц имеется свой график зависимости центробежной силы от радиуса мгновенной орбиты. Электрическая сила Лоренца, действующая на разделяемые по энергиям одинаково заряженные частицы, описывается одним общим для всех заряженных частиц графиком 6. Так, на фиг.2 представлен график 6 электрической силы Лоренца, пропорциональной напряженности, при котором на малых орбитах вдоль электрического барьера 7 можно оставить пучок низкоэнергетических и высокоэнергетических заряженных частиц или оставить только пучок низкоэнергетических заряженных частиц. На больших орбитах вдоль электрического барьера 8 можно оставить пучок высокоэнергетических заряженных частиц, или оставить пучок низкоэнергетических заряженных частиц, или оставить оба пучка. При строго выдержанной форме электрического барьера 7 имеются условия, при которых низкоэнергетические заряженные частицы остаются на круговой орбите, а высокоэнергетические частицы сходят с круговой орбиты, расположенной вдоль электрического барьера 7, и следуют по круговой орбите вдоль электрического барьера 8.

На фиг. 2 показано распределение двух разделенных заряженных частиц по двум электрическим барьерам 7, 8. При строго выдержанной форме электрического барьера 8 имеются условия, при которых высокоэнергетические заряженные частицы сходят с расположенной вдоль электрического барьера 8 круговой орбиты и следуют по прямолинейной траектории. Условие исхода высокоэнергетических частиц с прежней круговой траектории состоит в соблюдении неравенства (7)

На фиг. 3 пунктиром показаны два электрических барьера 7, 8. Траектории 9, 10, 11 заряженных частиц при разделении частиц по энергиям с помощью двух электрических барьеров 7, 8 показаны на фиг.3 сплошной линией. Траектории орбит 10, 11 заряженных частиц определяются не величиной напряженности электрического поля на пути заряженных частиц, а величиной электрических барьеров 7, 8 и положением электрических барьеров 7, 8 в пространстве при достаточной величине электрических барьеров 7, 8. После разделения заряженных частиц по энергиям осуществляют прием заряженных частиц.

В предлагаемом способе, во-первых, непрерывное электрическое поле заменено на электрические барьеры, то есть на систему локальных протяженных изогнутых по траекториям заряженных частиц электрических полей; во-вторых, повышен уровень напряженности электрического поля и, в-третьих, сформирован гребень электрического барьера, удовлетворяющий условию исхода высокоэнергетических частиц с прежней круговой траектории, совместной с траекторией низкоэнергетических заряженных частиц, на другую окружную или прямолинейную траекторию. Важнейшей особенностью способа разделения заряженных частиц по энергиям электрическим барьером является возможность закрутить по круговой орбите только низкоэнергетические заряженные частицы, не изменяя прямолинейную траекторию высокоэнергетических заряженных частиц. Расщепление V пучков заряженных частиц в этом случае максимально и равно:
V=R₁-R₁cosα₁,
где α₁- угол поворота низкоэнергетических заряженных частиц по круговой орбите радиуса R₁. Подразумевается, что угол α₁<π/2.
Протяженность L зоны разделения заряженных частиц по энергиям в этом случае становится минимальной и определяется по формуле:
L=R₁α₁,
где угол α₁ измеряется в радианах.

Применение предлагаемого способа разделения заряженных частиц по энергиям с помощью электрических барьеров обеспечивает следующие преимущества:
1. Решение физической проблемы избирательного захвата электрическим полем моноэнергетических заряженных частиц из пучка смеси равнозаряженных частиц.

2. Повышение селективности и уменьшение длины зоны разделения заряженных частиц по энергиям.

3. Создание основы новых исходных данных для теоретических и экспериментальных прикладных задач по применению электрических барьеров во многих областях ядерной физики, электроники и ионной техники.

4. Выполнение параллельного решения экологических проблем по части рационального использования природных ресурсов и проблем разделения веществ в электрических и электромагнитных полях.

5. Осуществление экологически безопасного разделения веществ на основе технологии формирования электрического барьера.

Экологические проблемы с применением способа решаются следующим образом:
1. Уменьшаются габариты устройств для разделения заряженных частиц, что позволяет размещать производство на наименьших площадях.

2. Уменьшается количество материалов, затрачиваемых на изготовление малогабаритных устройств для разделения веществ, т.е. рационально используются природные ресурсы.

Использование: ядерная техника, а именно разделение заряженных частиц по энергиям, например, на одной из стадий выделения изотопов из их естественной смеси. Сущность изобретения: предварительно осуществляют формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, затем производят вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц. После этого проводят разделение заряженных частиц путем воздействия центробежной силой, действующей на заряженные частицы при их движении по дуговой траектории, и электрическим полем, а именно силовыми электрическими барьерами с уменьшающейся высотой каждого барьера в поперечном сечении в соответствии с возрастанием радиусов орбит высокоэнергетических заряженных частиц во время перехода с меньших орбит на большие, при замене одних барьеров другими, или при изменении формы барьеров, или при изменении положения электрических барьеров в зависимости от энергии разделяемых заряженных частиц. Технический результат: повышение селективности при разделении заряженных частиц по энергиям и сокращение расхода материалов на изготовление устройств, реализующих заявляемый способ, путем уменьшения длины зоны разделения заряженных частиц. 3 ил.

Способ разделения заряженных частиц по энергиям, включающий формирование смеси заряженных частиц путем ионизации, вытягивание электрическим полем смеси заряженных частиц, разделение заряженных частиц путем воздействия электрическим полем и центробежной силой, действующей на заряженные частицы при их движении по дуговой траектории, и прием разделенных заряженных частиц, отличающийся тем, что разделение заряженных частиц производят путем воздействия силовых электрических барьеров с уменьшающейся высотой каждого барьера в поперечном сечении в соответствии с возрастанием радиусов орбит высокоэнергетических заряженных частиц во время перехода с меньших орбит на большие, при замене одних барьеров другими, или при изменении формы барьеров, или при изменении положения электрических барьеров в зависимости от энергии разделяемых заряженных частиц.