Устройство для электрического торможения пучка заряженных частиц Советский патент 1978 года по МПК H01J3/40 

I

Изобрегение огносигся к эпекгроннооптическим сисгемам, в которых проиэводигся электрическое торможение интенсивных эпекгронного и ионного пучков.

/

Известны устройства для торможения , электронных пучков, содержащие коллектор, имеющий вид полого .цилиндра или сферической поверхности с расположенной вблизи сеткой.

Коллектор в виде полого цилиндра даег возможнтсгь осуществить эффективное запирание вторичных электронов, но то{ можение с его помощью интенсивного электронного пучка до малых энергий ( 0,1 % от полной энергии) невсхзмо но. В конструкциях коллектора с сетксЛ можно затормозить пучок до сколь угодно малой энергии, но трудно устранить вторичные электроны, вылетающие из системы торможения навстречу OCHOBHIXму пучку.

Цель изобретения - уменьшение потерь заряженных частяц при торможении

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве элементы тормозящего электрода имеют заостренную форму.

Устройство содержит три электрода: между первыми двумя электродами чаотицы тормозятся, между вторым и тре тьим создается небольшое ускоряющее поле для ликвидации вторичных частиц,воз- никающях при попаданий потока частиц на последний (третий) электрод. Средний (второй) электрод состоит из многих игл (острий) или пластин (лезвий), обращенных острой стороной навстречу электронам. Третий электрод может быть и 1полнен сплошным. На второй электрод подают нулевой потенциал, на третий положительный потенциал 10О-1ООО В.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для электрического торможения электрсшов; на фиг. 2 - сечение среднего электрода; на фиг. 3 - торм&35т1ий электрод, выполненный в виде набора игл; на фиг. 4 -тормозящий элект род, набранный из заостренных пластин и инвертарной $гаейки электрода. Замедляющая разность потенциалов действует между электродами 1 и 2 и, как правило, равна или близка к энергии потока 3 ускоренных частиц (рассматривается монохроматический поток частиц) Между электродами 2 и 4 приложено небольшое ускоряющее электрическое поле, которое одновременно является гормиззщим «для вторичных частиц .того же знака, рождающихся на эпекгроде 4 (рассма риваегся случай, когда оси овным потоком яв ляю гея электроны, вторичные частицы- также электроны). Подавляющая часть элект ронов попадает на электрод 4, вторичные электроны с э1ого электрода останавливаются благодаря действию соответствук щей разности потенциалов между злект родами 2 и 4. Некоторая часть первичного потока отражается от сетки электрода 2. Эти отраженные электроны летят в направлении, встречном к основному потоку, и набирают энергию, соответствующую напряжению между электродами 1 и 2, т.е. практически имеют ту же энергию, что и поток до начала торможения (такие частицы можно наеывагь вторичными, так как точно определить их происхождение невозможно: есть ли это развернутые на 18О° вблизи электродов 2 элекгроны основного пучка или вылетевшие на электрода 2 электроны вторичной эмиссии Количество вторичных частиц соогвегствуег лрозрачности сегки, и отношение тока обратных электронов к гоку осно&ного пучка тем меньше, чем выше прозрачность сетки. Поэтому желательно было бы диаметр элемеига электрода 2 выбрать наименьшим. Возможно изготовление эпекгрода 2 из проволоки диамегром ЗО-5О мкм. Попытка уменьшить этот размер вызывает эначигбльные тех нологические трудности. Изменение форМЫ элементов тормозящего электрода на заостренную (фиг. 2) также служит определению гока вторичныхчастиц. Траектории 5 пучка заряженных частиц вблизи элемента 6 тормозящего электрода (сетки) показаны соответствующими стрелками. В этом случае характерным размером, определяющим ток вторичных частиц, я&ляется размер элемента у вершины острия. Легко осуществим размер у вершины 23 мкм, при этом у основания острия можно иметь 8О-100 мкм (размеры лезвия для безопасной бритвы). Если тормозящий электрод выполнен в виде набора игл 7 (фиг. 3), то элек1 род выполняют в виде пластины 8 с от версгиями 9, через которые проходят острия игл. Если тормозящий электрод (фиг. 4) набран из заостренных пластин 1О, то инвентарной ячейкой электрода может быть (({иг. 4, а) квещрат, или заостренные пластины могут быть натянуты .раллельно одна другой в одном напра&лении (4яг. 4, б). Значительное уменьшение мощности вторичного пучка в предлагаемом устройстве позволяет существенно уменьшить потери заряженных чаотяц и увеличить КПД системы., Формула изобретения Устройство дпя электрического торможения пучка заряженных частиц, состоян щее из трех электродов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь заряженных частиц, средней электрод выполнен в виде набора заостренных элементов, например стержней или лез- , ВИЙ, обращенных остриями в сторону тормозного пучка.

ГО

со

:з

е

9иг.З

////////// ////7/7//V7/

а -J

ФиьЛ