Лазерный источник высокозарядных ионов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I1) (Я)5 Н 01 J 27/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3651571/25 . (22) 10.10.83 (46) 23.09.92. Бюл. ¹ 35 (72) А.А. Голубев. К.И. Кречет, К.И. Козловский, С,В. Латышев, Б.Ю . Шарков и А.В, Шумшуров (53) 621.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 375708, кл. Н 01 J 3/04, 1969.

Авторское свидетельства СССР № 324938, кл. Н 01 J 37/08, 1969.

Изобретение относится к ускорительной технике, а точнее, к лазерным источникам ионов, и мажет быть использовано в качестве интенсивного источника высокоэарядных ионов. в ускорителях заряженных частиц.

Известны источники высокозарядных ионов с осциллирующими электронами, в которых образование ионов происходит электронным ударом, Эти источники невысокой интенсивности черезвычайно сложны в работе, так как требуют для ceoего нормального функционирования очень высокое магнитное поле.

Ближайшим техническим решением к изобретению является лазерный источник высоказарядных ионов, содержащий лазер, факусирующую линзу и цилиндрический выводной канал.

Мишень в известном источнике является твердой. В горячей лазерной плазме существует 10 — 10 высокоэарядных ионов с

15 . 17 зарядностями Z 10-20. Однако извлечь удается лишь 10 -10 ионов за импульс.

10 12

Причиной являются огромные рекомбина(54)(57) ЛАЗЕРНЫЙ ИСТОЧНИК ВЫСОКОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ, содержащий лазер, фокусирующую линзу и цилиндрический выводной канал, отл и чающий с я тем, что, с целью монокроматиэации пучка ионов по зарядовому составу, в него введены сверхзвуковое сопла, установленное в выводном канале перпендикулярно его оси, и приемник сверхзвукового газового потока. ционные потери высокозарядных ионов при разлете лазерной плазмы, в результате чего в пучке наблюдается на 2 — 4 порядка низкозарядных ионов больше, чем высокозарядных.

Целью изобретения является монохроматизация пучка ионов по зарядовому составу.

Цель достигается тем, что в предлагаемый лазерный источник высокозарядных ионов, содержащий лазер. фокусирующую линзу и цилиндрический выводной канал, введены сверхзвуковое сопла, установленное в выводном канале перпендикулярно его аси, и приемник сверхзвукового газовоГо патака.

На чертеже схематично изображен предлагаемый лазерный источник.

Источник содержит лазер 1, систему фокусировки излучения (линзу) 2, выводной цилиндрический канал 3. В канале 3 установлены система формирования газовой мишени 4, содержащая сверхзвуковое сопла Лаваля 5; и приемник газового потока

Составитель К.Кузьмин

Рецактор Е.Гиринская Техред M.Ìñðãåíòàë Корректор Н.Гунько

Заказ 4058 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва,Ж-35, Раушская наб„ 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Источник работает следующим образом.

При фокусировке лазерного излучения на газовой мишени происходит сначала ее пробой, а затем начинается поглощение энергии лазерного излучения и нагрев вещества мишени, Для того, чтобы на стадии нагрева лазерное излучение эффективно поглощалось газовой мишенью, в ней должна возникнуть плотность электронов не ниже критической (для излучения С02-лазера критическая плотность составляет n = 10

19

-3 см ), поэтому начальная концентрация атомов в мишени дол>кна быть порядка пс.

Как показывают расчеты, выполненные по квазидвумерной гидродинамической программе, при толщине газовой струи 0,5 мм и диаметра пятна. фокусировки 0,5 мм излучением СО2-л".çåðà с энергией 3-10 Д>к и длительностью импульса 50 нс можно образовать 10 ионов тяжелых газов l(r, Xe c

15 зарядностью Z 10 — 15, которые будут разлетаться практически безрекомбинационно на расстояния 10 — 20 см от мишени, Таким образом, ионы с необходимой зарядностью будут составлять 10-30 / от общего количе5 ства частиц в пучке.

Проведенные на азотной и ксеноновой мишенях эксперименты по масс-спектрометрическому и коллекторному измерению

10 зарядного состава плазмы, образующейся при нагреве излучением СОг-лазера,.с длительностью импульса 1,5 мкс и энергией 30

Дж, полностью подтвердили выводы теории.

15 Изобретение позволяет создавать монохроматичный лазерный источник, высокозарядных ионов (Z 10 — 15), который при использовании СО2-лазера, работающего в частотном режиме с частотой повто20 рения импульсов 10 — 10 Гц и средней мощностью 1 — 10 кВт, обеспечивает интенсивность пучка 1016-101 ч/с.