Циклотронный источник многозарядных ионов Советский патент 1976 года по МПК H01J37/34 H05H13/00 

(54) ЦИКЛОТРОННЫЙ ИСТОЧНИК МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ

1

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к ионным источникам для циклотронов, ускоряющих многозарядиые ионы.

Известен дуговой источник многозарядных ионов для циклотрона, в котором используется катодное распыление рабочего вещества. Источники ионов с подогреваемым катодом и осцилляцией электронов являются в настоящее время самыми эффективными из используемых на ускорителях.

Одним из недостатков конструкции известных источников многозарядных ионов с катодным распылением рабочего вещества является неподвижное закрепление держателя распыляемого электрода. Наибольщий выход ионов достигается в случае, когда передняя распыляемая грань электрода касается первичного пучка электронов с катода. При сборке источника электрод устанавливают в оптимальное положение, но через некоторое время из-за расхода рабочего вещества и разрущения катода распыляемая грань электрода и первичный пучок отодвигаются друг от друга.

Другой недостаток состоит в том, что лишь небольщая часть распыленного рабочего вещества (5-15% - в зависимости от размеров эмиссионной щели) выходит из разрядной камеры ИОННОГО источника с катодным распылителем рабочего вещества, остальная часть вещества остается в разрядной камере. Эта

часть распыленного вещества может быть собрана путем соответствующей химической обработки разрядной камеры источника после работы и восстановлена в виде, пригодном для повторного применения.

В ряде экспериментов в качестве рабочего вещества используют дорогостоящие разделенные изотопы, количество которых ограничено. При ускорении различных элементов требуется использование в источнике соответствующих конструкционных материалов. Например, невозможно отделить обогащенные изотопы меди от медной разрядной камеры. Иметь несколько источников, работающих на одном веществе, как правило, не представляется возможным, так как, во-первых, ионный источник является достаточно сложным и дорогостоящим прибором, а во-вторых, при работе с разделенными изотопами было бы затруднительно проводить сбор малых количеств вещества с деталей нескольких приборов.

Пелью изобретения является повышение эффективности использования рабочего вещества и увеличение времени работы источника.

Поставленная цель достигается тем, что распыляемый электрод закреплен на держателе, который установлен на каретке, приводимой в движение дистанционно механизмом.

например клиновым, по мере расхода рабочего вещества. Установка в оптимальное положение производится по интенсивности пучка ускоренных ионов. Сбор израсходованного рабочего вещества обеспечивается объемными сборниками, располагаемыми вблизи электрода.

На чертеже показан предложенный ионный источник. Источник ионов содержит нить накала 1, катод 2, разрядную камеру 3, держатель 4 антикатода, распыляемый электрод 5, держатель 6 распыляемого электрода, съемную кассету 7, вкладыш 8 с эмиссионной щелью, подвижную каретку 9, изоляторы 10.

Источник работает в продольном магнитном поле циклотрона. Электроны, эмиттированные накаленной нитью 1, ускоряются и бомбардируют катод 2, нагревая его (источники питания не показаны). Разогретый катод эмиттирует электроны, которые ускоряются и движутся вдоль разрядной камеры 3, которая является анодом. В разрядную камеру подается газ, ионизируемый электронным потоком, в результате чего возникает дуговой разряд. Антикатод, укрепленный на держателе 4, имеет тот же потенциал, что и катод, поэтому электроны осциллируют вдоль разрядной камеры.

В области эмиссионной щели в разрядную камеру введен дополнительный электрод 5, содержащий рабочее вещество и закрепленный на изолированном охлаждаемом держателе 6. В источнике держатель распыляемого электрода может плавно перемещаться в разряд и обратно в ходе работы, т. е. под напряжением. Регулируемый отрицательный потенциал подается на держатель через гибкие трубки охлаждения. Держатель закреплен с помощью изоляторов 10 на каретке 9, перемещаемой специальным механизмом (например, клиновым). Управление перемещением и контроль осуществляются дистанционно с пульта циклотрона.

Для сбора распыляемого рабочего вещества в источнике устанавливаются охлаждаемые съемная кассета 7 и вкладыш 8 с эмиссионной щелью в передней стенке. Материал вкладыща и кассеты выбирается в соответствии с требованиями, обусловленными методикой выделения конкретного рабочего вещества. После работы источника эти детали снимаются и отправляются на переработку.

Формула изобретения

ионов, содержащий разрядную камеру, катод, антикатод и изолированный распыляемый электрод, закрепленный на держателе, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности использования рабочего вещества и увеличения времени работы источника, держатель закреплен на каретке, приводимой в движение дистанционно, например, клиновым механизмом по мере расхода рабочего вещества.

установлены охлаждаемые съемные сборники распыляемого вещества.

10