Электростатический ускоритель ионов с автофокусировкой

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Электростатический ускоритель ионов с автофокусировкой содержит камеру 1 для образования ионов, в которую введеН анод 2 и осасимметричный втягивающий электрод (ОСВЭ) 3, одновременно являющийся катодом. ОСВЭ имеет канап 4 для транспортировки ионов и 4ameo6pa3fiyra полость (ЧОП) 5 со стороны выхода канала 4 с поверхностью 6. В ЧОП 5 частично введен ускоряющий электрод 7 инжектора ионов. Ускоряющая система и система автоматического поддержания постоянства отношения энергии ускоренных ионов к энергии ионов на входе в Ускоряющую систему образована электродами 8 ускоряющей трубки, выводом 9, резисторами 10-12. Поверхность дна ЧОП 5 Имеет форму конуса, образующая которого составляет с осью системы внутри ЧОП 5 тупой угол 4, не менее 108 . Улучшается стабильн ость фокусировки пучка ускоренных ионов при изменении их энергии на выходе . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 Н 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (46) 23,09.90.Бюл. 9 35 (21) 4092483/24-21 (22) 14.07.86 (72) А.В.Симоненко и Ю.Ç.Левченко (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Алмазов А.В., Иынцев.Ф.Ф.

Высокочастотный ионный источник с автофокусировкой. ПТЭ, У 5, 1964, с. 43.

2. Крейндель Ю.E. Плазменные источники электронов. М.s Атомиэдат, 1977, с. 55.

3. Романов В.А., Сербинов А.И..

Ионный источник с автофокусировкой для электростатических ускорителей.

ПТЭ, Р 5, 1965, с. 34. (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ

ИОНОВ С АВТОФОКУСИРОВКОЙ (57) Изобретение относится к ускорительной технике. Электростатический ускоритель ионов с автофокусировкой содержит камеру 1 для образования.SU 93 A1 ионов, в которую введен анод 2 и осесимметричный втягивающий электрод (ОСВЭ) 3, одновременно являющийся катодом. ОСВЭ имеет канал 4 для транс- портировки ионов и чашеобраэную полость (ЧОП) 5 со стороны выхода канала 4 с поверхностью 6. В ЧОП 5 час" тично введен ускоряющий электрод 7 июкектора ионов. Ускоряющая система и система автоматического поддеркания постоянства отношения энергии ускоренных ионов к энергии ионов на входе в ускоряющую систему образована электродами 8 ускоряющей трубки, выводом 9, резисторами 10- 12. Поверхность дна ЧОП 5 имеет форму конуса, образующая которого составляет с осью системы внутри ЧОП 5 тупой угол 4, не менее 108 . Улучшается стабильность фокусировки пучка ускоренных С ионов при изменении их энергии на вы" ходе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1438593

1 !

Изобретение относится к ускори(.тельной технике и может быть исполь зовано в электростатических ускорителях (ЗСУ) с автофокусировкой.

Целью изобретения яВляется улучше ние стабильности фокусировки пучка ускоренных HGHOB при изменении их ,энергии на выходе ускорителя.

На фиг. 1 изображена конструктив- 10 нпя схема электростатического ускорителя ионов с афтофокусировкой; на фиг. 2 - графическое представление результатов расчета положения 1 мнимого кроссовера пучка относительно положения его реального кроссовера при различных, режимах работы устрой,ства и разных. углах (y) образующей конуса поверхности дна чашеобразной полости вытягивающего электрода; на фиг. 3 — зависимость .изменения положения кроссовера 1 от угла(у для режима. с определенным интервалом И=10 изменения отношений напряжений ускоряющего к вытягивающему.

Ускоритель содержит камеру 1 для образования ионов, в которую введен анод 2 и осесимметричный вытягивающий электрод 3, одновременно являющийся катодом. Вытягивающий электрод ,.:3 имеет канал 4 для транспортировки ионов и чашеобразную полость 5 — со стороны выхода канала 4 с поверхностью 6.

В полость 5 частично введен уско ряющийй осесимметричный электрод 7 ин::жектора ионов. Ускоряющая система и система автоматического поддержания постоянства отношения энергии уско, ренных ионов к энергии ионов на вхо- 40 .i де в ускоряющую систему образована электродами о ускоряющей трубки, вы.-.

,.водом 9, электрически связанным с кондуктором (на фиг. 1 нв показано),, резисторами 10, подключенными к злект- g5 родам трубки и имеющими постоянное и одинаковое сопротивление, а также резисторами 1 1 и 12.

Источник 13 электропитания подключен положительным (+) полюсом к ано- .5 ду 2, а отрицательным (-) — с вытягивающему электроду 3. Поверхность дна чашеобразной полости 5 выполнена в форме конуса, образующая которого составляет .с осью системы внутри чашеобразной полости 5 тупой угол1р .

Угол (составляет не менее 108o.

Устройство работает следующим образом.

Включают источник 13 электропитания, а на вывод 9 подают высокое напряжение. Ионы, образовавшиеся в камере 1, поступают в канал 4 вытягивающего электрода 3, при этом в канале 4 образуется кроссовер пучка ионов. Энергия ионов в канале соответствует напряжению источника 13 электропитания (1 кВ). Попав .в чашеобраэную полость 5, ионы ускоряются полем ускоряющего электрода 7 и, приобретя соответствующую энергию перед входом в ускоряющую трубку (электроды 8), ускоряются и фокусируются полем трубки, образуя на некотором удалении кроссовер. Энергия, которую имеют. ускоренные ионы на выходе из ускорителя. пропорциональна, в конечном счете, току, проходящему через делитель, Поскольку сопротивления резисторов в процессе работы ускорителя не изменяются, тем самым создается пропорциональность изменения напряжения между электродами. Влияние изменяющегося напряжения вытягивания на линейное изменение энергии ионов перед входом в трубку, в зависимости от напряжения на трубке, исключается вычитанием напряжения вытягивания из напряжения между вытягивающим и ускоряющим электродами, что осуществляется на резисторе 12. Тем самым выполняется условие автофокусировки. Благодаря тому, что образующая дна чашеобразной полости составляет с осью систео мы тупой угол ((p=108 ), создается такое распределение поля между вытягивающнм и ускоряющим электродами, что совокупное действие фокусирующим и дефокусирующей части. оказывается почти независящим от изменения величины иск отношения М=-11-- для используемых рыг на практике значений ускоряющего (U„ „ ) и вытягиваюшегс (U „ „) напряжейий (см. фиг. 2, фиг. 3). То же касается определения изменения радиуса пучка ускоренных ионов в произвольной фиксированной точке системы.

Если для определения местоположе ния кроссовера в районе нытягивающего электрода использовалась методика расчета траекторий с предварительными расчетами распределения поля, путем численного решения уравнения Лапласа н последующим интегрированием уравнения траектории, что довольно

3 формула з 142859 трудремко и возможно на крупных ЭВМ, то для определения изменяющегося положения кроссовера на выходе, при из вестном изменении положения кроссовера входного, достаточно для соответ5 ствующих оценок воспользоваться пред ставлением ускоряющей трубки как трехэлементной системы, состоящей из входной AoKycHpymmeA линзы, выходной дефокусирующей линзы и области постоянного поля между ними.

Когда образующая вытягивающего электрода перпендикулярна оси системы, как в известном ускорителе, изменение местоположения -кроссовера пучка ускоренных в ЭСУ ионов составляет

В рассматриваемом же устройстве для того же интервала напряжений на труб- 25 ке изменение составляет Д Ь450 мм.

Такое малое изменение положения кроссовера на выходе из ЭСУ даже экспериментально определить затруднительно, изобретения

1. Электростатический ускоритель ионов с автофокусировкой, содержащий инжектор ионов, включающий камеру ллл образования ионов, осесимметричный вытягивающий электрод с каналом для транспортировки ионов и с чашеобраз" ной полостью со стороны выхода канала, а также ускоряющий осесимметричный электрод инжектора ионов, частично введенный в упомянутую полость, ускоряющую систему и систему автоматического поддержания постоянства отношения энергии ускоренных ионов к энергии ионов на входе в ускоряющую систему, отличающийся тем, что, с целью улучшения стабильности фокусировки пучка ускоренных ионов при изменении их энергии на выходе ускорителя, поверхность дна чашеобраэной полости выполнена в Форме конуса, образующая которого составляет с осью системы внутри чашеобраэной полости тупой угол.

2. Ускоритель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что тупой угол о составляет не менее !08

1438593

Редактор А.Хмелинина

Заказ 3328 . Тираж 664 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13Î35, Москва, )К-35, Раушскав наб., д, 4/5 т ° °

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектнай, 4

Ъ м

Ф ОР @6 vd РУЯ

Состанигель А.Самокенков

Техред A.Кравчук Корректор Н.Король