Резонаторный ускоритель положительных ионов

 

РЕЗОНАТОРНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, содержащий коаксиальный четвертьволновый резонатор, на электродах которого расположены соответственно ионный источник и мишень, отличающийся там, что, с целью уменьшения радиальных габаритов ускорителя и уско- 'рения положительных ионов с разным отношением заряда к .их массе, внутренний и внешний центральный электрод, коаксиально расположенные относительно друг друга, скреплены между собой диэлектрической вставкой, внешний из электродов прикреплен к свободному концу центрального электрода резонатора га внутренний,являкхдийся мишенью, выполнен выступающим игл поверхностью внешнего электрода со стороны, обращенной к ионному источнику так, что перекрывает попадание ионов на внешний электрод.6'tС?-S<ЛС^ 1* •* ^-Uсос^СХ)оJ-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„493180

3(58 Н 05 Н 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ (21) 2018932j26-25 (22) 18.04.74 (46) 07.12.83. Бюл. М 45 (72) B.Ô.Ðîìàíîâñêèé и А.М.Овчаров (53) 621.3.038 ° 628(088.8) (54)(57) РЕЗОНАТОРНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, содержащий коаксиальный четвертьволновый резонатор, на электродах которого расположены соответственно ионный источник и мишень, отличающийся тем, что, с целью уменьшения радиальных габаритов ускорителя и ускорения положительных ионов с разным отношением заряда к .их массе, внутренний и внешний центральный электроц, коаксиально расположенные относительно друг друга, скреплены между собой диэлектрической вставкой, внешний иэ электродов прикреплен к свободному концу центрального электрода резонатора,а внутренний,являкчаийсямишенью, выполнен выступающим над поверхностью внешнего электрода со стороны, обращенной к ионному источнику так, что перекрывает попадание ионов на внешний электрод.

493180 вставкой, внешний иэ электродов прикреплен к свободному концу центрального электрода резонатора, а внутренний, являющийся мишенью, выполнен выступающим над поверхностью внешнего электрода в сторону ионного источника так, что перекрывает попадание ионов на внешнии электрод, причем длина внутреннего и внешнего электродов выбрана таким образом, чтобы емкость между ними была много больше емкости между внутренним электродом и корпусом резонатора для получения эффекта удвоения напряже55 ния в ускоряющем промежутке мишень ионный источник.

Ионный источник может эммитировать как положительные ионы, так и электроны в зависимости от полярности элект- 0 рического поля в промежутке мишень ионный источник.

Размеры диэлектрической вставки, расстояние между внешним и внутоенним электродами, а также между ними 65

Изоб1етение относится к технической физике и может быть использовано при конструировании ускорителей ионов на энергии порядка 0,1-1 МэВ, например генераторов нейтронов на ДТ-реакции.

Известны двухзазорные четвертьволновые резонаторные ускорители ионов, в которых ионы могут ускоряться до энергий, близких к удвоенной амплитуде напряжения между корпусом резона- I0 тора и свободным концом его центрального электрода.

Однако в известных ускорителях имеется дрейфовая трубка, длина которой больше ускоряющего зазора, что увеличивает поперечные размеры ускорителя. Известные ускорители не обеспечивают ускорение ионов, имеющих разное отношение заряда к массе, так как дпя них время пролета через дрейфовую трубку также будет различным. Все это, во-первых, мешает применению известных ускорителей в малогабаритных по диаметру устройствах, например в геофизической аппаратуредля 25 исследования скважин и, во-вторых, уменьшает универсальность ускорителей в случае их использования для исследовательских целей.

Целью изобретения является уменьшение радиальных габаритов ускорителя и ускорение положительных ионов с разным отношением заряда к их массе.

Для этого в зазоре между свободным концом центрального электрода резона- 35 тора и торцом корпуса резонатора с расположенным на нем ионным источником размещены коаксиально вдоль оси резонатора два замкнутых со стороны противоположной ионному источнику электро- 40 да, внутренний и внушний, скрепленные между собой диэлектрической и корпусом резонатора выбирают из соображений обеспечения электрической прочности.

Максимальное напряжение между внешним и внутренним электродом, а также между внешним электродом и корпусом резонатора составляет около половины максимального напряжения между внутренним электродом и ионным источником.

На чертеже приведена схема конструкции ускорителя.

Резонаторный ускоритель положительных ионов содержит корпус 1 четвертьволнового резонатора, внутри которого на свободном конце центрального электрода 2 коаксиально вдоль оси резонатора закреплен внешний электрод 3. Внутри электрода 3 помещен внутренний электрод 4, являющийся мишенью, он прикреплен к электроду 3 при помощи диэлектрической вставки 5.

На торце корпуса 1 резонатора размещен ионный источник 6. Электрод

4 выступает над поверхностью электрода 3 таким образом, что перекрывает попадание на него ионов из ионного источника 6.

На чертеже границы телесного угла, перекрываемого электродом 4, обозначены двумя пунктирными линиями.

Ускоритель работает следующим образом.

При возбуждении резонатора между электродом 3 и корпусом 1 резонатора возникает переменное напряжение с амплитудой Uo. В положительные полупериоды напряжения на электроде 3 ионныи источник действует, как катод, при этом конструктивный конденсатор, образованный электродом 3 и внутренним электродом (мишенью) 4, заряжается до значения, близкого к U< .

В отрицательный полупериод напряжение на конденсаторе складывается с напряжением между электродом 3 и корпусом 1 резонатора.

Таким образом, между мишенью 4 и ионным источником 6 возникает разность потенциалов, по амплитуде близкая к 2 U . Этой разностью потенциалов ускоряются положительные ионы ионного источника 6 и бомбардируют мишень 4.

Ионныи и электронный токи не могут замкнуться на электрод 3, так как этот электрод находится в тени выступающей части электрода 4, не мешают описанной выше работе ускорителя и не создают дополнительной нагрузки дпя резонатора, i3 установившемся режиме, когда средние заряды. переносимые на мишень 4 электронами и положительными ионами, будут равны, амплитуда отри»

493180

Редактор П. Горькова Танкред R.Êóçüìà

Ко, ректор М. Шароши

Тираж 845

Заказ 10776/5

Подл и си ое

BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 цательного потенциала мишени 4 по отношению к источнику 6 будет близка к 200, а амплитуда положительного потенциала по мишени 4 по отношению к ионному источнику будет много меньше, чем 0, так как эквивалентные сопротивления Я и Р промее жутка: ионный источник — мишень для электронного и ионного тока относят ся как

R е

Р ° где Фе — масса электрона, any - масса иона.

Таким образом будет осуцествляться обычное удвоение напряжений,