Лазерный источник высокозарядных ионов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 44549 А 91 .ъЖ. 01 3 27/2 ЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬС АВТО ЧНИК ВЫСОКО- ержащий лазер, линдрический выщийся тем,что, и пучка ионов по о введены сверх- нное в выводном его оси, и приемго потока,зарядных ионов при мы, в результате чего 2 - 4 порядка низкое, чем высокозарядционные потери высокоразлете лазерной плазв пучке наблюдается нзарядных ионов большных,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССРМ 375708, кл. Н 01 3 3/04, 1969.Авторское свидетельства СССРМ 324938, кл. Н 01 3 37/08, 1969,Изобретение относится к ускорительной технике, а точнее, к лазерным истачникам ионов, и может быть использовано в качестве интенсивного источника высокоэарядных ионов. в ускорителях заряженных частиц,Известны источники высокозарядныхионов с осциллирующими электронами, вкоторых образование ионов происходитэлектронным ударом,Эти источники невысокой интенсивности чрезвычайно сложны в работе, так кактребуют для своего нормального функционирования очень высокое магнитное поле.Ближайшим техническим решением кизобретению является лазерный источниквысокозарядных ионов, содержащий лазер,фокусирующую линзу и цилиндрический выводной канал.Мишень в известном источнике является твердой, В горячей лазерной плазма существует 10- 10 высокозарядных ионов с15 . 17зарядностями 2 10-20, Однако извлечь. удается лишь 10 -10 ионов за импульс,10 12Причиной являются огромные рекомбина(54)(57) ЛАЗЕРНЫЙ ИСТО ЗАРЯДНЫХ ИОНОВ, сод фокусирующую линзу и ци водной канал, о т л и ч а ю с целью монокроматиэаци зарядовому составу, в нег звуковое сопла, установле канале перпендикулярно ник сверхзвукового гаэово Целью изобретения является монохроматизация пучка ионов по заряд 9 вому со- д ставу.пюеьЦель достигается тем, что в предлагае- р мый лазерный источник высокозарядныхионов, содержащий лазер, фокусирующую линзу и цилиндрический выводной канал, введены сверхзвуковое сопла, установлен- Дь ное в выводном канале перпендикулярно О его оси, и приемник сверхзвукового газовоГо потока. На чертеже схематично изображенюй 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 6.Составитель К,КузьминТехред М.Моргентал Корректор Н,Гун е,цактор Е,Гиринская Подписноебретениям и открытиаушская наб 4/5 Заказ 4058 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, москва, Ж, при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 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 С 02-лазера критическая плотность составляет пс = 1019-3см ), поэтому начальная концентрация атомов в мишени долкна быть порядка пс,Как показывают расчеты, выполненные по квазидвумерной гидродинамической программе, при толщине газовой струи 0,5 мм и диаметре пятна, фокусировки 0,5 мм излучением С 02-лазера с энергией 3-10 Дк и длительностью импульса 50 нс можно образовать 10 ионов тяжелых газов Кг, Хе с15зарядностью Е 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 количе ства частиц в пучке,Проведенные на азотной и ксеноновоймишенях эксперименты по масс-спектрометрическому и коллекторному измерению 10 зарядного состава плазмы, образующейсяпри нагреве излучением СО 2-лазера,.с длительностью импульса 1,5 мкс и энергией 30 Дж, полностью подтвердили выводы теории.15 Изобретение позволяет создавать монохроматичный лазерный источник, высокозарядных ионов (Е 10 - 15), которыйпри использовании С 02-лазера, работающего в частотном режиме с частотой повто рения импульсов 10 - 10 Гц и среднеймощностью 1 - 10 кВт, обеспечивает интенсивность пучка 1016-1017 ч/с.