Перезарядная мишень Советский патент 1977 года по МПК H05H7/00 

1(54) ПЕРЕЗАРЯДНАЯ МИШЕНЬ

ИзОбретение относится к устройствам для перезарядки ионов ;в ускорителях заряженных частиц, источяйкав ионов и быстрых нейтральных атомов.

Известны пе,резаряд1ные мишенн, в которых инверсия знака заряда ионов осуществляется при взаимодействии ионного пучка со струями вещества - водорода, паров воды, цезия и других. В тандемных ускорителях переза рядка отрицательных ионов (происходит при их пролете через канал, в который напускается газ. Для откачки этого Газа используется насос, расположенный под высоким потенциалом непосредственно в высоковольтном кондукторе либо соединенный с последним трубкой из диэлектрика. Перезарядка более мощных пучков происходит при их взаимодействии со сверхзвуковыми струями газов или металлических ларов, формируемых с помощью специальных устройств.

По мере увеличения мощности пучков перезаряженных ионов становятся существенными недостатки .И31вестных перезарядных мищеней, к числу которых относятся необходимость удаления газа из области мишени, находящейся под высоким Потенциалом, что требует сложной электрически изолированной системы откачки; значительные потери интенсивности ионного пучка гори его переза|рядке на сверхзвуковых струях паров металлов; необходимость отвода из области мишени электрической мощности, носителями которой являются рассеиваемая на мищени ч.асть первичного ионного пучка и возникающие при перезарядке электроны и другие заряженные компоненты вторичной плазмы. Цель изобретения - повышение эффективиости перезарядки.

Это достигается установкой в кор;пусе мищени, одна из стенок которой выполнена охлаждаемой, устройств для формиравания под углом к ионному пучку как минимум двух струй, вещества которых подобраны так, чтобы осуществлялось физико-химическое

связывание -более легких компонент (водород, дейтерий) конденсируемой на охлаждаемой стенке тяжелой компонентой, например титаном. Для утилизации электрической энергии рассеянных в зоне перезарядки частиц

мищень сна|бжена источником напряжения, положительный лолюс которого подключен к устройству, для формирования струи более тяжелого вещества, а отрицательный - к корпусу мишени.

На чертеже схематически показан один из возможных вариантов предлагаемой мищени.

В высоковольтном кондукторе / закреплен корпус 2 мищеии, одна из стенак которого охлаждается с помощью змеевика 3.

В корпусе установлены устройства 4, формирующие потоки 5 газа, например водорода, ориентированные так, чтобы струи газа падали НЗ охлаждаемую стенку корпуса. Кроме того, IB KOipnyce установлен испаритель 6 металла, акти3.но поглощающего газ, например титана, с насадкой 7, формирующей сверхзвуковую струю 8 металлического пара, также падающую на охлаждаемую стенку кориуса. Испаритель 6 электрически соединен с положительным электродом источника 9 постоянного напряжения, отрицательньщ электрод которого электрически соединен -с. корпусом 2. По оси корпуса слева направо проходит пучок 10 оприцатель-ных ионов. После обдирки в потоках 5 эти ионы формируют пучок 11 положительных ионов. Высоковольтный кондуктор соединен с уско рительНЫ1МИ трубками 12. Внутри корпуса установлены магниты 13.

В предлагаемой мищени осущест1вляются следующие процессы.

При включении ускорителя с помощью устройств 4 создаются сформированные потоки 5 газа, направлелные почти перпендикулярно к пучку 10 отрицательных ионов, вследствие чего происходит их перезарядка и превращение -в пучок 11 положительных ионов. Возникающие при этом свободные электроны, фокусируемые магнитами 13, получают дополнительную энергию от источника 9 и бомбардируют предварительно подогретый ИОпаритель 6 металла, .вызывая ег разогрев, что приводит к резкому возрастанию скорости испарения металла и формированию сверхзвуковой струи, которая увеличивает вероятность перезарядК|Н отрицательных «онов. Пары металла конденсируются на охлаждаемой стенке корпуса, образуя постоянно возобновляемую металлическую пленку, которая активно сорбирует падающий на нее

газ. В частности, при использоваяии в испарителе титана и охлаждении стенки до темпер.атуры жидкого азота сор1бция водорода на титановой пленке происходит со скоростью

(1-2) X 10 л сек/м, что о беопечивает эффективное удаление газа и нормальную работу мищени в делом.

Таким образом, в предлагаемой мищени обеспечивается наиболее выгодный режим

работы, т. е. перезарядка осуществляется на газе и частично на паре и характеризуется малым углом рассеяния ионов при одновременном эффективном поглощении этого газа с помощью струи паров металла, иопаряемото за счет энергии заряженных компонент вторичной плаЗ(МЫ. Мищень имеет значительно меньщие размеры по сравнению с каналом и резко очерченную область перезарядки.

Формула изобретения

Перезарядная мищень, выполненная в виде корпуса с каналом для прохождения пучка ионов и средства для формирования струи

рабочего веществ.а, отличающаяся тем, что, с целью иовышения эффективности перезарядки, одна из стенок корпуса выполнена охлаждаемой, напри-мер, с помощью жидкого азота, напротив охлаждаемой стенки под углом к направлению ионного пучка установлены устройства для формирования по крайней мере двух струй, вещества которых подобраны так, что:бы осуществлялось физикохимическое связывание более легкой компоненты, например водорода, конденсируемой на охлаждаемой стенке тяжелой компонентой, например титаном, нричем мищень снабжена источником напряжения, положительный полюс которого подключен к устройству формирования струи более тяжелого вещества, а отрицательный - к корпусу мищени.

J2

13