Способ измерения эффективных сечений перезарядки многозарядных ионов Советский патент 1983 года по МПК H01J3/04 

Изобретение относится к автономной физике и может быть использован6 при получений физ&4ескЬйи . ии о вероятностях взаимной перезаядки многозарядных ионов.

Известен способ, основанный на 5

вытягивании ионов различной; зарядностииз .ионного истЬчника с их последующим совместным ускорением L1J« Согласно такому способу фОрййруётся пучок из ионов различной заряд- Ю ности, в котором ионы более высоких зарядностей- непрерывно догоняют и бомбардируют ионы более низких зарядностей. Указанный пучокнапр;&вляютв камеру взаимрой перезарядки j и после ее прохождения разделяют .

ё лёйтрЬмагнитным способой йвны раз- личных зарядностей. По результатам , перезарядки вычисляют эффективные попереЧные сечения взаимной перезарядки ионов.,20

Недостатком известного способа является низкая чувствительность, что значительно увеличивает время

измерения при- исследовании мйогозарядных ионов, получаемых, напри 25 мер,-в. электронно-лучевых источни- . ках. , ..,.,..

Наиболее близким к предлагаемому : способу является способ измерения зффёктйвнУх сеч,ения перезарядки - 30 многоэарядных ионов, основа н-ный на получении исследуемых ионов вэлектронно-лучевом источнике- с последующим смешиванием двух групп йсследуейых ионов и сравнении их зарадовых спект-35 ров до и после смешивания 2j.

,:Согласно известному способу после получения ионов в электронналучевом

источнике и извлечения их из него может быть осуществлено смешивание дп двух групп ио,нов в ускоренном пучке, что обеспечивает их взаимный обгон, соударение и iiepeзарядку. После сов-, местного дрейфа сменный пучок раз- . деляют электромагнитным способом и . определяют зарядовый спектр, на осковании чего вычисляют эффективные сечения перезарядки.

Недостатком такого способа является большая длительность процесса

измерения, что обусловлено импульс- 50 ным режимом работы эЛектронно-луче- . вых источников.

Целью изобретения является сокращен ие времени измерения. ,

.Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа измерения эффективных сечений перезарядки многозарядных ионов, осно ванного на гголучёнйй исследуемых ионов в электронно-лучевом источни- 60 ке ионов с пЬследу1бщим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их зарядовых спектров до и после смешивания, в средней части продольной потенциальной ловушки 65

одного электронно-лучевого источника создают дополнительный потенциальный барьер, по обе стороны от которого получают и накапливают две группы подлежащих исследованию ионо после чего эти группы ионов смешивают в этом же электронно-лучевом источнике путем повышения потенциал с-одной из сторон дополнительного потенциалbHpt-o барьера. Кроме тогЬ, измерения проводят при различных величинах дополнительного пот.енциального барьера.

После завершения накопления Ионов по обе стороны дополнительного потециального барьера энергию электронного луча в источнике предпочтительно снижак)т ниже порога ионизации исследуемых ионов электронным ударом. .

На чертеже приведены кривые распределения продольного потенциала в электронно-лучевом источнике мног-зйрядных ионов , где кривая 1-о т момента начала накопления до момента его завершения кривая 2 от момента t до момента завершения процесса перезарядки t J кри-вая 3 - от момента t до момен- . та завершения прбцесса вывода частиц из источника в анализатор зарядбвого спектра. Ловушки по обе стороны дополйительного потенциальйого барьера обозначены позициями 4 и 5. . . .

Согласно предлагаемому способу операция получения ионов осуществляется импульсной инжекцией атомов , рабочего -вещества в соо.тветствующие области электронного пучка и их иЬнизацией в пучке . Существенно, чтобы к моменту времени tg ионы были лишь в приаксиальных областях электронного пучка, а не во всем его объеме. Это достигается тем, что процесс ионизации ведут при значениях аксиальных барьеров, существенно меньших радиального про- ви.сания: потенциала электронного пучка, свободного от ионов. .

Операция смешивания ионов различных сортов в ловугике 4 выполняется подъемом потенциала соответствующих секций трубки дрейфа, расположенных на длине ловушки 5. П.осле смешиванйя ионы, полученные в ловушке 5, с энергией, равной их зарядностям, умноженным на высоту, разделяющую лоВушки. барьера, бомбардируют ионы , которые получены в. ловушке 4 и происходит взаимная перезарядка ионов. Поскольку ионы были сосредо рчены лишь в приаксиальных областях электронного пучка, то всегда :найДется такая высота раэделяющёго барьера, при которой ионы из ловушки 5, перейдя в ловушку 4, не покинут ее в радиальнсм направлении,Измерение зарядового состава ионов обоих сортов в зависимости от време.ни ионионного взаимодействия ведут, например, с помощью анализа зарядностей по времени пролета вывода ионов из электронного пучка. Для чего создается распределение потенциалов. Измерение зарядового состава, ион в зависимости от времени ион-электронного взаимодействия, эффект кото рого должен быть учтен, так как пре ставляет собойсвоего рода фон, вед аналогично, но с той разницей, что в течение всего времени указанного взаимодействия ионы различных сорто находятся в отдельных ловушках, а процесс смешивания производится непосредственно перед выводом ионов и электронного пучка. Далее следует операция сравнения полученных зависимостей и получает.ся чистый эффект ион-ионного взаимо действия, из которого могут быть найдены величины эффективных поперечных сечений различных процессов взаимной перезарядки многозарядных ионов. I Как отмечалось выше, энергия ион ионной бомбардировки определяется высотой разделяющего ловушки потенциального барьера. Поэтому энергетические зависимости указанных сечений могут быть получены после вьтолнения измерений при различных высотах указанного барьера. Обработка экспериментальных данных, а также и процесс измерений, значительно упрощаются, если ионы в процессе ионных взаимодействий не изменяют своих зарядностей из-за столкновений сэлектронами пучка, т.е. указанный фон близок к нулю. Это может быть достигнуто, если после получения исследуемых ионов энергию уменьшить ниже по.рогов их дальнейшей ионизации электронным ударом. Применение предлагаемого способа в сравнении с известным С2 3 позволяет значительно повысить чувствительность при исследовании взаимной перезарядки высокозарядных ионов, Действительно, если исследуемые ионы получают импульсным электроннолучевым методом, то в известном способе Сз время взаимодействия ионов догоняющего пучка с ионами пучка-мишени равно линейному размеру/зоны взаимодействия, деленному на скорость ионов, т.е. Kff- 10 с, В предлага.емо.м способе это время принципиально не ограничено и может достигать 0,1-1 с. В обоих случаях плотность ионных мишеней и пучков может быть одинаковой. - , Таким образом, существенно расширяется диапазон исследуемых.сортов ионов.

1. СПОСОБ ИЗМЕРЁНЖЭФФЕКТИВНЫХ СЕЧЕНИЙ ПЕРЕЗАРЯДКИ МНОГО- . ЗАРЯДНЫХ ИОНОВ основанный на получении исследуемых ионов в электроннолучевом .источнике ионов/.с пос ёдующим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их зарядовых спектров до и после сМешиВанйя, о .тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью сок а 1дёнйй врёмёнй йзМё{ е11Йя; i в средней части продольной потенциальной ловушки одного электройнолучевого источника соэдаЙт дополнительный потенциальный барьер, по обе стороны от которого получаюти накапливают две группуttOjJViejKamHX исследбвайию ИОНОЙ , после ier6 эти ; группы ионрв смешивают i зтЬм лее электронно-лучейомйстс)Ч:нике путём повышения потенциала с Ъдной из сторон дополнительного потенциального барьера. 2.Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что, измерения проводят при раэлйч:ных величинах дополнительного потенциального барьера. (Л 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что после завершений накоплёййя ионов ПО обе стороны дополнительного йотёйцйальнЬ о барь-. ера энергию элё«т|)ойМЫгЬ луч а S йс- g точникё СййМйт нШе пЬр1Ога иЪнизации иСследуемах йойОв эйёктрОййым ударом. : . : . « со сз