Ускоритель заряженных частиц Советский патент 1979 года по МПК H05H5/00 

1

Изобретение относится к ускорителям заряже1шых частиц и может быть использовано для получения потоков ускоренных электронов или ионов большого сечения, ишроко используемых в настоящее время в радиационной технологии.

Известны ускорители заряженных частиц с устройством вывода пучка в рабочую область, имеющие на выходе для увеличения поперечных размеров пучка либо ВЧ-развертывающие электромагнитные устройства 1у2, либо постоянные магниты 3. Наибольшее распространение получили ВЧ-развертывающие устройства.

В последнее время в связи с увеличением мощности пучков заряженных частиц для вывода- этих пучков применяют фольговые устройства с решетками, обеспешвающими механическую прочность фольги 4.

В таких устройствах вывода пучка в рабочую область имеются большие потери его на решетке. Это ограничивает предельную мощность ускорителя и снижает его КПД.

В предлагаемом ускорителе это устранено выполнением магнитной системы протяженной от выхода до источника заряженных частиц, охватывающей эмиттер, который снабжен маской, повторяющей в уменьшенном масштабе конфигурацию решетки выходного окна.

Принципиальная схема предлагаемого ускорителя приведена на фиг. 1. Принвдп действия устройства поясняется фиг. 2, 3. На фиг. 2, а дано распределение продольной составляющей магнитного поля вдоль ускорителя; на фиг. 2,6 - траектории заряже1шых частиц в плоскости, прО ходящей через продольную ось ускорителя; на фиг. 3 - траектории заряженных частиц в плоскости, перпендикулярной продольной оси ускорителя.

Ускоритель содержит источник 1 заряженны частиц, эмиттер 2 которого снабжен маской 3, обеспечивающей многолучевую структуру эмиттируемого пучка, ускоряющую систему 4, транспортирующий канал 5, выводное устройство 6 с решеткой 7, повторяющей в увеличенном масштабе конфигурацию катодной маски, и магнитную систему 8, обеспечивающую сохранение многолучевой структуры пучка в ускоряющей системе и подобное увеличение в заданном масштабе поперечного сечения пучка на выходе ускорителя с сохранением его многолучевой структуры. При наличии в месте расположения эмиттера достаточно сильного магнитного поля заряженны частицы движутся, вращаясь вокруг снловых лиНИИ магнитного поля так, что их взаимное пространственное расположение не изменяется. На выходе ускорителя силовые линии магнитного поля расходятся, вызывая тем самым увеличение поперечных размеров пучка. В области, где магнитного поля нет, заряженные частицы движутся прямолинейно, под теми углами, которые они приобрели на выходе ускорителя. При достаточно малом начальном энергетическом разбросе частиц и при линейной зависимости радиальной составляющей индукции магнитного поля от радиальной координаты эти углы зависят линейно от радиального положения частицы, что обеспечивает сохранение подобного изображения катода практически на любом расстоянии от ускорителя. Масштаб увеличения изображения катода н углы заряженных частиц на выходе ускорителя определяются в основном величиной магнитного поля в области эмиттера заряженных частиц и характером спада магнитного поля на выходе ускорителя. Угол поворота изоб ражения катода можно регулировать дополнительной магнитной катушкой, расположенной в ускорительном тракте. Магнитное поле, создавае мое зтои катушкой, влияет лишь на угол поворота изображения эмиттера, не оказывая влияни на масштаб увеличения изображения эмиттера. Регулируя распределением магнитного поля разIIмер и угол поворота изображения катода, можно добиться точного соответствия изображения эмиттера конфигурации фольги между элементами решетки выводного устройства, благодаря чему потери пучка на решетке, поддерживающей фольгу, будут минимальны (теоретически потери могут быть сведены к нулю). Формула изобретения Ускоритель заряженных частиц, содержащий источник заряженных частиц, ускоряющую систему, выводное устройство с магнитной системой расширения пучка и выходное фольговое окно с решеткой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь пучка в выходном окне, магнитная система выполнена протяженной от выхода до источника заряженных частиц, охватывающей эмиттер, который снабжен маской, повторяющей в уменьшенном масштабе конфигурацию решетки выходного окна. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ N 1204342, кл. 21 д. 21/01, опублик. 1966. 2.Патент США N 3469139, кл. 313-74, опублик. 1969. 3.Патент США N 3013154, кл. 250-4L5., опублик. 1961. 4.Патент Швеции № 309634, кл. 21 D 13/29, опублик. 1969.