Выпускное окно ускорителя электронов Советский патент 1988 года по МПК H05H5/02 

Изобретение относится к области ускорительной техники, более конкретно к устройствам вывода пучка ускоренных электронов в атмосферу через фольгу выпускного окна, и может быть использовано в устройствах ионизации электроионизационных jfa3e pioB или в ускорителях для радиацион ной технологии. Известны конструкции выпускных окон, в которых вывод в атмосферу пучка ускоренных электронов большого сечения осуществляется через фольгу, вакуумноплотно установленную на опорную решетку, укрепленную на вакуумной камере ускорителя. Недостатком известных устройств является то, что на торцевой и боковой поверхности опорной решетки происходят значительные потери пучка. Кроме того, эти потери усложняю т эадачу отвода тепла от фольги ок на и предъявляют специфические требования по теплопроводности к материалу решетки Обычно опорные решётки выполняются из меди. Наиболее близким техническим решением является выпускное окно, содержащее опорную решетку с каналами, укрепленную на вакуумной каме ре, и фольгу, вакуумноплотно установленную НА решетку. Обеспечение требований высокой геометрической прозрачности и доста точной механической прочности при значительной ширине вьтускного окна достигающей нескольких десятков сан тиметров, приводит к необходимости выполнения опорной решетки значител ной толщины (20-40 мм). В этом случае увеличиваются потери пучка на опорной решетке и, как следствие, снижается эффективность вывода пучк ускоренных электронов. Коэффициент вывода пучка для такой конструкции превьшает 0,3-0,4 при геометрическо прозрачности опорной решетки 0,60,7, Указанный недостаток обусловлен потерями расходящегося электрон ного пучка на поверхности каналов в .опорной решетке, служащих для прохо дения пучка. Цепью изобретения является увели чение коэффициента выхода пуч1са. Поставленная цель достигается те что на поверхности каналов опорной рещетки нанесена пленка металла с атомный номером большим, чем атомный номер материала решетки. Поставленная цель достигается тем, что в известном выпускном окне ускорителя электронов, содержащем опорную решетку с каналами, укрепленную на вакуумной камере, и фольгу, вакуумплотно установленную на решетку, поверхности-каналов, выполнены наклонными. Пленка одного металла, нанесенная на поверхность другого, начиная с толщин, равных нескольким атомарным слоям, определяет его вторичноэмиссионные свойства. Пленка тяжелого металла с большим атомным номером (Ag, Snj W, Pb), нанесенная на поверхность каналов медноопорной решетки, ведет к увеличению относительной доли наиболее быстрых неуп-i руго отраженных электронов, т.е. в спектре вторичных частиц увеличивается число частиц с энергией, близкой или равной энергии первич- ного пучка, пригодных для вывода сквозь фольгу.в атмосферу. На фиг. 1 изображено выпускное окно ускорителя электронов; на фиг. 2 - элементы опорной решетки одного из конструктивных вариантов. Выпускное окно содержит опорцую решетку 1, с каналами 2, на поверхности 3 которых нанесена пленка металла 4 с атомным номером большим, чем атомный номер материала решетки. Опорная решетка 1 установлена на фла-нец 5 вакуумной камеры 6. Фольга 7 вакуумноплотно закреплена с внешней опорной решетки с помощью уплотнителя 8, прижимного фланца 9 и крепежных элементов 10. Вьшускное окно работает следующим образом. При рабо.те ускорителя его электронно-оптическая система (ЭОС) форирует электронный поток, падаюшрй на выпускное окно. При этом на поверхность фольги 7 падает поток электронов, прошедших непосредственно через отверстия каналов 2 и поток вторичных электронов, отраженных от пленки металла 4. Отражение от пленки металла с большим значением атомного номера приводит к увеличению относительной доли быстрых электронов в спектре вторичных частиц, что ведет к общему увеличению коэффициента вывода пучка.

Наиболее эффективно применение предложенного выпускного, окна (фиг, 1) для ЭДС, формирующей равномерный по плотности электронньй поток, падающий на выпускное окно, для конструктивного варианта элементы опорной решеткикоторого изображены на фиг. 2, для ЭОС, формирующей совокупность отдельных расходящихся пучков, проходящих преимущественно внутри каналов опорной решетки, для снижения потерь пучка на торцевой поверхности опорной решетки. Некоторое уменьщение геометрической прозрачности опорной решетки для такого способа формирования почти не влияет на коэффициент вывода .пучка, а увеличение угла падения электронов пучка на наклонную поверхность каналов 2 на угол d дополнительно ведет к росту интегрального коэффициента отражения, к увеличеншо коэффициента вывода пучка (о/ - угол между нормалью к поверхности фольги и образующей наклонной поверхности каналов).

Нанесение пленки металла с большим атомным номером на поверхность каналов медной опорной решетки технологически наиболее легко осуществимо для (Ag, Sn, Pb) электролитическим способом Пленка такого металла толщиной 10-30 мк, нанесенная на поверхность каналов медной опорной решетки, пoвьшIaef интегральный коэффициент отражения в указанной области энергий в среднем на 1015%. Увеличение среднего угла падения пучка на поверхность каналов

5 опорной решетки на 3-5 повышает интегральный коэффициент отражения в среднем на 5-7%.

Применение предложенного технического решения в ускорителях прямого действия с большой площадью сечения пучка позволяет поднять коэффициент вывода пучка в среднем на 5-;-10%, повысить КПД ускрри геля, снизить тепловые нагрузки на фольгу выпускного окна и повысить срок ее службы.

1. ВЫПУСКНОЕ ОКНО УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащее опорную решетку с каналами, укрепленную на вакуумной камере, и фольгу, вакуумНОШ1ОТНО1 установленную на решетку, отличающееся тем, что, с целью увеличения коэффициента вывода пучка, на поверхности каналов опорной решетки нанесена пленка металла с атомным номером большим, чем атомный номер материала решетки. 2. Бьтускное окно по п. 1, отличающееся тем, что пот верхности каналов опорной решетки выполнены наклонными. 00 СП сх