Резонаторный ускоритель положительных ионов Советский патент 1983 года по МПК H05H9/04 

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использован при конструировании ускорителей ион на энергии порядка 0,1-1 МэВ, напри мер генераторов нейтронов на ДТ-реа ции. Известны двухзазорные четвертьво новые резонаторные ускорители ионов в которых ионы могут ускоряться до энергий, близких к удвоенной амплит де напряжения между корпусом резона тора и свободным концом его центрального электрода, Однако в известных ускорителях имеется дрейфовая трубка, длина кото рой больше ускоряющего зазора,что увеличивает поперечные размеры уско рителя. Изв-естные ускорители,не обес печивают ускорение ионов, имейзщих разное отношение заряда к массе так как для них время пролета через дрейфовую трубку также будет различ ным. Все это, во-первых, мешает при менению известных ускорителей в мало габаритных по диаметру устройствах например в геофизической аппаратуре дл исследования скважин и, во-вторых, уменьшает универсальность ускорителей в случае их использования для исследовательских целей. Целью изобретения является уменьшение радиальных габаритов ускорителя и ускорение положительных ионов с разным отношением заряда к их массе. Для .этого в зазоре между свободным концом центрального электрода резона тора и торцом корпуса резонатора с рас положенным на нем ионным источником размещены коаксиально вдоль оси резонатора два замкнутых со стороны противоположной ионному источнику электрода, внутренний и внушний, скрепленные между собой диэлектрической вставкой, внешний из электродов прикреплен к свободному концу центрального электрода резонатора, а внутренний, являющийся мишенью, выполнен выступающим над поверхность внешнего электрода в сторону ионного источника так, что перекрывает попадание ионов на внешний электрод, причем длина внутреннего и внешнего электродов выбрана таким образом, чтобы емкость между ними была много брльше емкости между внутренним электродом и корпусом резонатора для получения эффекта удвоения напряжеНИН в ускоряющем промежутке мишень ионный источник. Ионный источник может эммитироват как положительные ионы, так и электр ны в зависимости от полярности элект рического поля в промежутке мишень ионный источник. Размеры диэлектрической вставки, расстояние между внешним и внутсенним электродами, а также менаду ними и корпусом резонатора выбирают из соображений обеспечения электрической прочности. Максимальное напряжение между внешним и внутренним электродом, а также между внешним электродом и корпусом резонатора составляет около половины максимального напряжения между внутренним электродом и источником. На чертеже приведена схема конструкции ускорителя.. Резонаторный ускоритель положительных ионов содержит корпус 1 четвертьволнового резонатора, внутри которого на свободном конце центрального электрода 2 коаксиально вдоль оси резонатора закреплен внешний электрод 3, Внутри эЛектрода 3 помещен внутренний электрод 4, являющийся мишенью, он прикреплен к электроду 3 при помощи диэлектрической вставки 5. На торце корпуса 1 резонатора размещен ионный источник 6. Электрод 4 выступает над поверхностью электрода 3 таким образом, что перекрывает попадание на него ионов из ионного источника 6, На чертеже границы телесного угла, перекрываемого электродом 4, обозначекы двумя пунктирными линиями . Ускоритель работает следующим образом. При возбуждении резонатора между электродом 3 и корпусом 1 резонатора возникает переменное напряже.ние с амплитудой UQ, В положительные полупериоды напряжения на электроде 3 ионный источйик действует, как катод, при этом конструктивный конденсатор, образованный электродом и внутренним электродом (мишенью) 4, заряжается до значения, близкого к UQ. В отрицательный полупериод напряжение на конденсаторе складывается с напряжением между электродом 3 и корпусом 1 резонатора. Таким образом, между мишенью 4 и ионным источником 6 возникает разность потенциалов, по амплитуде близкая к 2 Up . Этой разностью потенциалов ускоряются положительные ионы ионного источника 6 и бомбардируют мишень 4, Ионный и электронный токи не могут замкнуться на электрод 3, так как этот электрод находится в тени выступающей части электрода 4, не мешают описанной выше работе ускорителя и не создают дополнительной нагрузки для резонатора, В установившемся режиме, когда средние заряды, переносимые на мишень 4 электронами и положительными ионами, будут равны, амплитуда отри-.

3 4931804

цательыого потенциала мишени 4 поэлектронного и ионного тока относят

отношению к источнику 6 будется как п i

близка к 21/0, амплитуда положи--С

тельного потенциала по мишени 4 поR |

отношению к ионному источнику будетгде ttig - масса электрона,

много меньше, чем U, так как эквива-„ 1П - масса иона.

лентные сопротивления Kg и R проме- Таким образом будет осуществлятьжутка: ионный источник - мишень дляСЯ обычное удвоение напряжений.

РЕЗОНАТОРНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, содержащий коаксиальный четвертьволновый резонатор, на электродах которого расположены соответственно ионный источник и мишень, отличающийся там, что, с целью уменьшения радиальных габаритов ускорителя и уско- 'рения положительных ионов с разным отношением заряда к .их массе, внутренний и внешний центральный электрод, коаксиально расположенные относительно друг друга, скреплены между собой диэлектрической вставкой, внешний из электродов прикреплен к свободному концу центрального электрода резонатора га внутренний,являкхдийся мишенью, выполнен выступающим игл поверхностью внешнего электрода со стороны, обращенной к ионному источнику так, что перекрывает попадание ионов на внешний электрод.6'tС?-S<ЛС^ 1* •* ^-Uсос^СХ)оJ-