Циклотронный источник многозарядных ионов Советский патент 1978 года по МПК H01J37/34 H05H13/00 

Изобретение относится к ускорительной технике. По основному авт. св. № 502422 из вестен источник многозарядных ионов, используемый для получения многозарядных ионов из твердых веществ, пре имущественно металлов. Практика использования на циклотроне ионных источников позволила выявить определенные недостатки в ег конструкции. Глубина регулировки подачи рабочего вещества в разряд недостаточна, так как при нулевом потенциале на распьшяемом электроде рабочее вешество продолжает поступать в разряд. Другим недостатком является сравнительно большой расход рабочего ве щества, а также нежелательный расход вещества при нулевом потенциале на электроде. Оба недостатка связаны с особенностями работы ионного источ ника в циклотроне. Целью изобретения является уменьшение расхода рабочего материала и улучшение регулировки расхода. Цель достигается тем, что распыля (ийлй электрод установлен в разрядной камере сбоку от эмиссионной щели со .стороны центра циклотрона, а охлажда емый съемный сборник распыленного рабочего вещества размещен с противоположной боковой стороны и на задней стенке разрядной камеры. Сущность изобретения поясняется чертежом, где 1 - центр начального участка орбиты (первого полуоборота), 2 - охлаждаемый подвижный держатель распыляемого электрода, 3 - разрядная камера, 4 - охлаждаемый сборник распылевного рабочего вещества, 5 - траектории ионов, вызывающих распыление деталей источника (обратная бомбардировка) , 6 - съемный вкладам с эмиссионной щелью, 7 - пуллер дуанта циклотрона, 8 - распыляемый электрод, 9 - траектория первого полуоборота. В ионном источнике предлагаемой конструкции распыляемый электрод 8 не подвержен обратной бомбардировке ионами 5 под действием высокочастотного напряжения на пуллере 7. Поэтому при нулевом потенциале на электроде рабочее вещество с электрода не поступает в разряд. Сборник 4 распыленного рабочего вещества расположен таким образом, что значительная часть его поверхности подвергается обратной бомбардировке ионами 5, которые не успели пересечь первый ускоряющий промежуток (источник - пуллер) при отрицательном напряжении на пуллере. Из плазменных источников многозарядньгх ионов вместе с ионами с нужным для ускорения зарядом извлекаются в десятки и сотни раз более интенсивные пучки ионов с меньшим зарядом и, следовательно, меньшей скоростью. В основном эти ионы распыляют поверхности деталей ионного источника (в предлагаемой конструкции - сборника. распыленного рабочего вещества) при включенном напряжении высокой частоты на дуантах циклотрона. Благодаря этом значительная часть рабочего вещества, со сборника снова поступает в разряд, и,таким образом, возможно поддержание оптимальной концентрации рабочего ве щества в разряде при меньшем расходе электрода. Боковое расположение электрода имеет и то преимущество, что даже те нейтральные атомы, которые покидают распыляемый электрод с большой скоростью и могут остаться не ионизованными, не выходят из источника через эмиссионное отверстие, а попадают на сборник 4.

В настоящее время для циклотрона многозарядных ионов ОИЯИ У-300 авторами разработана конструкция ионного источника с боковым расположением электрода. По сравнению с известным ионным источником новый прибор имеет меньшие размеры в направлении пуллера. Это позволяет уменьшись расстояние между дуантами (в классическом циклотроне У-300) и увеличить интенсивность ионного пучка на 30% при том же режиме ионного источника .

Формула изобретения

Циклотронный источник многозарядных ионов по авт.св. 502422, о тл и чающийся тем, что, с целью уменьшения расхода рабочего материала и улучшения регулировки расхода, рдспыляегллй электрод установлен в разрядной камере сбоку от эмиссионной щели со стороны центра циклотрона, а охлаждаемый съемный сборник распыленного рабочего вещества размещен с противоположной боковой стороны и на задней стенке разрядной камеры.