МАСС-СЕПАРАТОР Советский патент 1971 года по МПК G01N27/60 B01D59/44 

Изобретение относится к технике электромагнитного разделения изотопов и может быть также И1спользовано Б масе-спектрометрии.

Из1вестные электромапнитные M.aicc-сепараторы имеют относительно высокую иратность обогащения. Однако эффективность и производительность таМих сепараторов очень низкая, затраты энергии иа разделение исходного продукта значительны. Это объясняется тем, что используются ио«ные лучки сравнительно высоких энергий (несколько десятков килоэлектронвольт), а для фокусировки таких ионных пучков требуются громоздкие электромагниты, потребляющие з-начительную мощность.

Цель изобретения - устранение влияния объемного заряда.

Это достигается тем, что устройство содержит установленный у входной щели И сточника ианОВ источник электроно1В, электростатический аКоиально-сим.метричный анализатор и систему электродов, установленную «а входе и выходе анализатора и обеспечивающую такую же форму спада электрического поля, ка-к и магнитного, причем векторы электрического и магнитного иолей взаимно перпендикуляр1ны.

Основной технической трудностью в нолученйи нрииудительной комленсации в ,масс-сепараторах является слож1ность обеспечения присутствия электронов во асех точках пространства, занимаемого ионным пучком. В предлагаемом устройстве эта трудность устраняется за счет осуществления сквозного дрейфа электронов от источника до приемника вместе с разделяемыми ионами. Это иозволяет noiBbiсить плотность ионного нучка и уменьщить энергию ионов.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Около источника / ионов уста1новлен источник 2 электронов тепловых энергий. Электромагнитный анализатор 3 состоит из магнитного и электростатического аксиально-симМетричных анализаторов. В области рассеянного магнитного лоля на выходе и входе анализатора устанавливаются системы 4 из нескольких электродов. Приемники 5 ионов предназначены для накопления разделенных изотопов. Ионы, выходящие из источника /, проходят через полый катод источника 2 электронов. Электроны, получаемые в источнике 2, дрейфуют в занимаемую ионным пучком область, под действием его положительного потенциала, осуществляя комленсацию объемного заряда В пространстве дрейфа.

В области, где магнитное поле начинает влиять на электроны, последние подвергаются воздействию также и электрического поля системы 4 электродов, которая обеспечивает такую же форму спада электрического поля, как и магнитного. Векторы электрического и магля рны и1 и направлены Taj, что элект роиы дрейфуют пе|р|Г1ендикулйр;но к лекторам обоих полей вдоль пучка ионов щ «астравлении их движения. В анал.изато;ре Д|рейф элвктрОйов происходит 1ПО Окружиостям. Аиалогичн-о осуществляет1ся компенсация ъ области выходного края и .в nip остр аястве дрейфа за ним. В Случае ибобходи-мо1сти |мо}(ет быть 1с:т1ано1влвн дополнительный йСточниК электронов.

После разделения в анализаторе по ;матеам ионные пучки фокусируются на нриемни-ки 5 иоиоВ, где происходит их накопление. Поскольку электроны 1не могут свободно двигаться ВДОЛЬ силовых линий электричеокош поля, при ош.ределевных соотношениях .напряжешностей электрического и адаиштного полей электрическое поле не будет искажаться зарядом пучка.. При этом электрическое поле задается таким обрадом, чтобы обеспечивалась фокусировка ионш по энергии.

Осуществление компенсации объемного заряда И01ННОГО пучка поз1воляет существанио повысить плотно1сть тока и тем (самым у вел«чить производительность масс-сепаратора. Использование элект|ростатического аксиальносимиметричного анализатора, позволяет осуществить фокусировку ионощ по энерги1и и дает ВОЗМОЖНОСТЬ они;зить энерпию ионов более чем в десять раз. Снижение энергии ионов

поз1воляет существенно уменьшить габариты установки и пот ребляемую мощность. Повышение 1разреш.ающей спо собности анализатора за счет устранения влияния объемного заряда и осуществления фокусировкн ионов по энергни увеличивает кратность обогащения.

Пред-мет изобретения

Масс-сепаратор, содержащий источник ионов, электромагнитный анализатор и приемник ио1нов, -отличающийся тем, что, с целью уст|ранения влияния объемного заряда, он содержит установленный у выходной щели источник-а ионов ИСТОЧНИК электронов, электростатическнй ажсиалыно-симметричный .анализатор и систему электродов, установленную на входе и выходе анализатора я обеспечивающую таКую же форму саада элект1рического поля, как и магнитного, причем векторы электрического И магнитного полей взаимно перпендикулярны.