Способ получения высокозарядных ионов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕаЪВЛИН
„„SU„„ I 225420 (51)4 Н 01 J 27/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ NSOEPETEHHP,: .И АВ 7СРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 07.12.89. Бюл. У 45 (21) 3764533/24=25 (22) 02.07.84 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Е.Д.Донец и Г.Д.Ширков (53) 625.381(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 248860, кл. Н 01 3 3/04, 1967.
Авторское свидетельство СССР
Р 741760, кл. Н 01 J 27/04, 1979. (54) «57) СПОСОБ ПСЛУЧЕЫМ ВЫСОКОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ, включающий формирование электронного потока и ввод низко арядных ионов рабочего вещества в потенциальную ловушку, образованную электронным потокам, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения зарядности ионов путем повышения времени их пребывания в потенциальной ловушке, в потенциальную ловушку непрерывно или периодически дополнительно вводят ионы меньшей эарядности того иге или меньшего атомного .веса с энергией, меньшей сред- . ней энергии многозарядных ионов в потенциальной ловушке в таком количестве, чтобы объемный заряд низкозарядных ионов составлял не меньше 1Х от объемного заряда получаемых ионов.
1225420
Составитель 3.Обух<
Техред Д,Алиев рректор A.Обручар
Редактор H. Каменская
Тираж 696
Заказ 8252
ВНИИПИ Государственного комите-а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва„ Е-35, Раушская наб., д. 4/5
i.„дписн ое
Производственно-издательский комбинат "Патен"", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
Изобретение относится к технике получеHHH пучков многoçàðÿäíûõ ионов и может быть использовано для получения пучков ядер всех элементов, включая уран, полностью лишенных электронной оболочки, Целью изобретения является повышение зарядности ионов путем повышения времени их пребывания в потенциальной ловушке.
Способ осуществляется следующим образом.
Пусть, например, протяженный элект. ронный пучок цилиндрической формы используется для получения ядер ксенона, полностью лишенных электронной оболочки.
Известным способом в такой пучок вводят определенное количество низкозарядных ионов ксенона и удерживают их в потенциальной ловушке, образуемой в радиальном направлении пространственным зарядом электронного пучка„ создающего радиальный потенциальный барьер ЬЧ„, а в аксиальном прикладывают потенциальныЕ барьеры h,V на оконечных участках пучка. В процессе удержания за счет ионизации электро ;— ным ударом ионы к".åêîíà становятся многозарядными.
Для того, чтобы полнос-. ью лияп их злеKYpoHHQA оболочки„ т,с .„ Пол7 с ."<, гить ядра Хе, необходимо удержание в пучке оптимальной энергии (80 кэВ) и плотности, например, 10 A/смг g тече-.,ие 10
В процессе удержания за счет кулоновских столкновений с электронами, а также возможных других причин, происходит нагрев многозарядншх ионов,, т.е. увеличение их средней энергии Еь, Как только Е становится
Ю
Ь сравнимой с q е ьЧ„, где q — средний
9 Ь заряд ионов в пучке„начинаются потери ионов в радиальном направлении.
Чтобы этого не происходило, в пучок постоянно или периодически, например, от какого-либо ионного источника вводят низкозарядные ионы са. средним зарядом q меньшим q u и ь средней энергией Е„, меньшей E>. Тогда, за счет кулоновских столкновений между низкозарядными и высакозарядными ионами происходит. быстрое выравнивание средних энергий этих двух видов ионов. Но так как для низкозарядных ионов условие ухода из пучка через радиальный потенциальный барьер наступает при меньшей средней
15 энергии
Е„==q е, 7„, чем для высокозарядных, то из пучка будут уходить низкоз"óÿä;tûå ионы унося энергию, перецаваемую элект20 ронами высокозавядным ионам. Расчет показывает, что . реаль. ых условиях выравнивание энерг двух видов ионов происходит за времена 0,,1 I мс; так что нагревом низкозарядР ных ионов электронами за это время можно пренебречь.
Таким образом можно удерживать высокозарядные ионы в пучке электро-..ов неопределенно долго, отбирая у
""..< энергию, полученную от электро::.:н., - то увеличивает предельно достиж 1 ую эарядность ионов и сокращает их потери из пучка., Рас.ет гоказыва=т, что для эффективного охлаждения ионов ксеиона
3 и длительного их удержания в электронном пучке достаточно вводить в пу о р + чок ионы,, например С. или Н так, чтобы их суммарный заряд в пучке был > 0,0 1 от пространственного заряда высокозарядных ионов рабочего вещества (например ксенона). Это означает„ что ввод низкозарядных ионов практически не снижает емкость ,1е электростатической ионной ловушки в области электронного пучка.
