Инжектор многозарядных ионов Советский патент 1993 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано на ускорителях заряженных частиц прямого действия или на ускорителях резонансного типа.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инжектора за счет выделения ионов определенной зарядности и энергии.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг,2 - распределение ионов по скоростям.

Инжектор многозарядных ионов содержит оптический квантовый генератор ОКГ 1, оптически связанные с ним фокусирующую линзу 2, вакуумное окно 3 для пропускания сфокусированного излучения в источник ионов 4, твердую мишень 5, расположенную в источнике ионов, выводной канал 6 для сопряжения источника с дрейфовым каналом, дрейфовый канал 7, расположенный между источником ионов и запирающей сеткой 8, экранирующую сетку 9, выходной канал 10, служащий для сопряжения с ускорительной системой, систему синхронного питания запирающей сетки, содержащей полупрозрачное зеркало 11, оптически связанный с ним фотоприемник 12, регулируемую линию 13 задержки, электрически связанную с фотоприемником, управляемый блок 14 питания запирающей сетки, электрически связанный с регулируемой линией задержки.

Предложенное устройство работает следующим образом: излучение ОКГ 1, пройдя через полупрозрачное зеркало 11,

фокусирующую линзу 2 и входное окно 3,

сл ю о ю фокусируется на твердой мишени 5. расположенной в источнике 4. Под действием этого излучения на поверхности мишени образуется лазерная плазма, состоящая из ионов и электронов (при плотности потока лазерного излучения выше критической, наюпример, для С02-лазера критическая плотность потока излучения составляет q 10 Вт/см для мишени из свинца . Возникшие при об/лучении мишени ионы интенсивно вылетают с поверхности мишени в виде плазменного факела. При этом ионы разных зарядностей имеют различные распределения по скоростям благодаря явлению ускорения ионов горячими электронами в плазменном

факеле (на фиг.2 приведено распределение по скоростям ионов свинца различных зарядностей при облучении излучением С02лазера с плотностью потока Вт/см ).

При дальнейшем разлете ионов в дрейфовом канале 7 длиной L происходит временное разделение ионов различных зарядностей благодаря наличию сдвигов максимумов распределений ионов разных зарядностей по скоростям. Так, например, скорость максимума распределения ионов свинца с зарядом Z 1 равна Vi 1,3 10 см/с, а скорость максимума распределения ионовсзарядомZ 7равна V7-5 . Тогда по выходе из дрейфового канала максимальное количество ионов с зарядностыо Z 1 будет через ti L/Vi с, з максимальное количество ионов с Z 7 через t L/Vy с, т.е. разница во времени составит Atij L (l/Vi-l/Vy).

Таким образом, если поставить на выходе из дрейфового канала запирающую сетку, на которую подано положительное запирающее напряженме больше, чем Е1/2максе (энергия ионов, деленнай на заряд любых ионов), и снимать запирающее напряжение 8 момент прихода к ней максимума ионов определенной зарядности на время прохода этого максимума, то на выходе выходного канала получим пучок ионов определенной зарядности и энергии. Чтобы исключить запирающего потенциала на свободный разлет ионов в дрейфовом канале, которое приведет к такому смещению максимумов распределений ионов по скоростям для разных зарядностей, что станет абсолютно невозможны разделить

ионы по зарядам и скоростям, установлена экранирующая сетка 9.

Сигнал управления на блок питания запирающей сетки снимаетсй с полупрозрачного

зеркала 11 и поступает в фотоприемник 12, формирующий электрический импульс, который через pei-улируемую линию 13 задержки, осуществляющую необходимый сдвиг во времени между моментом образования плазменного факела и моментом прилета максимума ионов нужной зарядности к запирающей сетке. В момент прилета максимума ионов нужной зарядности к запирающей сетка с линии задержки приходит сигнал синхронизации на управляемый блок питания запирающей сетки, который снимает запирающее напряжение на время пролета .ионов нужной зарядности и энергии.

Таким образом, введение в устройство

дрейфового канала, запирающей сетки, системы синхронного питания запирающей сетки выгодно отличает инжектор от прототипа, являющегося также базовым образцом, так как позволяет расширить

функциональные возможности данного устройства путем выделения ионов определенной зарядности и энергии.

В результате изменяется величина паразитного тока ионов от инжектора в 20-30 раз, по сравнению с базовым образцом, что позволяет довести величину тока ускорителя до 0,2 А при заданной зарядности без перегрузки ускорителя. Зто снижает расходы на разработку и совершенствование ускорительных устройств, рассчитанных на большие входные токи (5-10 А),

ИНЖЕКТОР МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ по авт.св. 324938, отличающийся тем, что, с целью расширения функц1 ональных возможностей за счет выделения ионов определенной зарядности и энергии, в него дополнительно введены запирающая сетка, изолированная от выводного канала экранирующей сеткой, и система подачи импульсов напряжения на запирающую сетку, содержащая полупрозрачное зеркало, расположенное на пути излучения квантового генератора и оптически связанное с фотоприемником, подключенным через линию задержки к управляемому блоку питания, соединенному с запирающей сеткой.