Способ измерения эффективных сечений перезарядки многозарядных ионов
1. СПОСОБ ИЗМЕРЁНЖЭФФЕКТИВНЫХ СЕЧЕНИЙ ПЕРЕЗАРЯДКИ МНОГО- . ЗАРЯДНЫХ ИОНОВ основанный на получении исследуемых ионов в электроннолучевом .источнике ионов/.с пос ёдующим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их зарядовых спектров до и после сМешиВанйя, о .тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью сок а 1дёнйй врёмёнй йзМё{ е11Йя; i в средней части продольной потенциальной ловушки одного электройнолучевого источника соэдаЙт дополнительный потенциальный барьер, по обе стороны от которого получаюти накапливают две группуttOjJViejKamHX исследбвайию ИОНОЙ , после ier6 эти ; группы ионрв смешивают i зтЬм лее электронно-лучейомйстс)Ч:нике путём повышения потенциала с Ъдной из сторон дополнительного потенциального барьера. 2.Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что, измерения проводят при раэлйч:ных величинах дополнительного потенциального барьера. (Л 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что после завершений накоплёййя ионов ПО обе стороны дополнительного йотёйцйальнЬ о барь-. ера энергию элё«т|)ойМЫгЬ луч а S йс- g точникё СййМйт нШе пЬр1Ога иЪнизации иСследуемах йойОв эйёктрОййым ударом. : . : . « со сз
— 1 ««
СОЮЗ СОВЕТСНИХ «««««И«« РЕСПУБЛИК
3(Я) Н 01 J 3 04. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2782995/18-25 (22) 31.05.79 (46) 30.10.83. Бюл. Р 40 (72) Е.Д.Донец (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 621.384.6 (088.8) (56) 1. F.Ðãînillavd, Т.M,Deli oss
VICPEAC, Leningrad. "Nauka", 1967, . р.. 159.
2. Альперт B.A., Воробьев Е.Д. и др. Электронно-лучевой источник многоразрядных ионов. Труды второго Всесоюзного совешания rto ускорителям заряженных частиц. М., "Наука", 1972, т. 1, с. 119 121 (прототип). (54)(57) 1 ° СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕК-
ТИВНЫХ СЕЧЕНИЙ ПЕРЕЗАРЯДКИ МНОГО-
ЗАРЯДНЫХ ИОНОВ основанный на полуЭ чении исследуемых ионов в электроннолучевом. источнике ионов с последующим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их зарядовых спектров до и после смешивания, о т-
„.SUÄÄ 361 А
Ф л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью сок аления«" временй «изм«ер« единия", в средней части продольной потенци" альной ловушки одного электронно- лучевого источника создают дополнительный потенциальный барьер, по обе стороны от которого получают и на капливают две групйы"tioipieæàöèõ исследованию ионов, после чего "эти группы ионов смешивают в зтом же электронно-лучевом источнике путем
1 повышения потенциала с одной из сторон дополнительного потенциального барьера.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, измерения проводят при различных величинах допол- е нительного потенциального барьера.
3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- ф (3 ш и и с я тем, что после завершения накопления ионов по обе стороны С дополнительного йотенциапь«ного барьера энергию электронйо1 о луча в ис-точнике сниж«от ййж«™е пброга ионизации исследуеьМх ионбв электронным ударом.
776361
Изобретение относится к автономной физике и может быть использовано при получений физической ийформации о вероятностях взаимной перезарядки многозарядных ионов.
Известен способ, основанный на 5 .вытягивании ионов различной зарядности из .ионного источника с их последующим совместным ускорением (1 3.
Согласно такому способу формйруется пу ок из ионов различной зарядности, в котором ионы более высоких зарядностей непрерывно догоняют и бомбардируют ионы более низких зарядностей. Указанный пучок" йаправляют в камеру взаимной перезарядки и после ее прохождения разделяют электромагнитным способом ионы различных зарядностей. По результатам перезарядки вычисляют эффективные поперечные сечения взаимной перезарядки ионов.
Недостатком известного способа является низкая чувствительность, что значительно увеличивает время иэмерения при. исследовании многозарядных ионов, получаемых, например, в электронно-лучевых источниках.
Наиболее близким к .предлагаемому
I способу является способ измерения эффективных сечения перезарядкй многозарядных ионов, основанный на получении исследуемых ионов в электронно-лучевом истбчнике. с последующим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их зарадовых спект-35 ров до и после смешивания (2).
Согласно известному способу после получения ионов в электроннсн учевом источнике н извлечения их из него может быть осуществлено смешивание 40 двух групп ионов в ускоренном пучке, что обеспечивает их взаимный обгон, соударение и перезарядку. После совместного дрейфа сменный пучок раз-. деляют электромагнитным способом и определяют зарядовый спектр, на основании чего вычисляют эффективные сечения перезарядки.
Недостатком такого способа является большая длительность процесса измерения, что обусловлено импульс- 50 ным режимом работы электронно-лучевых источников
Целью изобретения является сокра"щение времени измерения.
Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа измерения эффективных сечений перезарядки многозарядных ионов, основанного на полученйи исследуемых ионов в электронно-лучевом источни- 60 ке ионов с последующим смешиванием двух групп исследуемых ионов и сравнении их. зарядовых спектров до и после смешивания, в средней части продольной потенциальной ловушки одного электронно-лучевого источника создают дополнительный потенциальный барьер, по обе стороны от которого получают и накапливают две группы подлежащих исследованию ионов, после чего эти группы ионов смешивают в этом же электронно-лучевом источнике путем повышения потенциала с одной из сторон дополнительного потенциального барьера.
Кроме того, измерения проводят при различных величинах дополнительного потенциального барьера.
После завершения накопления ионов по обе стороны дополнительного потенциального барьера энергию электронного луча в источнике предпочтительно снижают ниже порога ионизации исследуемых ионов электронным ударом.
На чертеже приведены кривые распределения продольного потенциала в электронно-лучевом источнике много.зарядных ионов, где кривая 1- от момента начала накопления до момента его завершения 1, кривая 2 от момента р до момейта завершения процесса перезарядки 1, кри-, вая 3 - от момента t до момента завершения прЬцесса вывода частиц из источника в анализатор зарядового спектра. Ловушки по обе стороны дополнительного потенциального барьера обозначены позициями
4 и5.
Согласно предлагаемому способу операция получения ионов осуществляется импульсной инжекцией атомов рабочего вещества в соответствующие области электронного пучка и их иониэацией в пучке. Существенно, чтобы к моменту времени д ионы были лишь в приаксиальных областях электронного пучка, а не во всем его объеме. Это достигается тем, что процесс ионизации ведут при значениях аксиальных. барьеров, су-щественно меньших радиального про- . висания потенциала электронного пучка, свободного от ионов.
Операция смешивания ионов различных сортов в ловушке 4 выполняется подъемом потенциала соответствующих секций трубки дрейфа, расположенных на длине ловушки 5. После смешива- ния ионы, полученные в ловушке 5, с энергией, равной их зарядностям, умноженным на высоту, разделяющую ловушки. барьера, бомбардируют ионы, которые получены в. ловушке 4 и проис? ходит взаимная перезарядка ионов.
Поскольку ионы были сосредо1рчены лишь в приаксиальных областях электронного пучка, то всегда найдется такая высота разделяющего барьера, при которой ионы из ловушки 5, перейдя в ловушку 4, не покинут ее в радиальном направлении. Измерение
776361
Составитель В.Краснопольский
Texpett И.Яетелева Корректор A.Tÿñêî
Редактор Вородкина Заказ 8166/4 Тираж 703 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ай@ филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 зарядового состава ионов обоих сортов в зависимости от времени ионионного взаимодействия ведут, например, с помощью анализа зарядностей по времени пролета вывода ионов из электронного пучка для чего соз- 5 дается распределение потенциалов.
Измерение зарядового состава, ионов в зависимости от времени ион-электронного взаимодействия, эффект которого должен быть учтен, так как пред- )p ставляет собой своего рода фон, ведут аналогично, но с той разницей, что в течение всего времени указанного взаимодействия ионы различных сортов находятся в отдельных ловушках, а процесс смешивания производится непосредственно перед выводом ионов из электронного пучка.
Далее следует операция сравнения полученных зависимостей и получает.ся чистый эффект ион-ионного взаимодействия, из которого могут быть найдены величины эффективных поперечных сечений различных процессов взаимной перезарядки многозарядных ионов, 25
Как отмечалось выше, энергия ионионной бомбардировки определяется высотой разделяющего ловушки потенциального барьера. Поэтому энергетические зависимости указан- gp ных сечений могут быть получены после выполнения измерений при различных высотах указанного барьера, Обработка экспериментальных данных, а также и процесс измерений значительно упрощаются, если ионы в процессе ионных взаимодействий не изменяют своих зарядностей из-за столкновений с электронами пучка, т.е, укаэанный фон близок к нулю.
Это может быть достигнуто, если после получения исследуемых ионов энергию пучка уменьшить ниже порогов их дальнейшей ионизации лектронным ударом.
Применение предлагаемого способа в сравнении с известным (2 ) позволяет значительно повысить чувствительность при исследовании взаимной перезарядки высокозарядных ионов.
Действительно, если исследуемые ионы получают импульсным электроннолучевым методом, то в известном способе f2 ) время взаимодействия ионов догоняющего пучка с ибнами пучка-мишени равно линейному размеру;зоны взаимодействия, деленному на скорость конов, т."е. 1(Г>- 10 с
В предлагаемом способе это время принципиально не ограничено и может достигать 0,1-1 с. В обоих случаях плотность ионных мишеней и пучков может быть одинаковой.
Таким образом, существенно расширяется диапазон исследуемых. сортов ионов °
