Способ определения среднего заряда и времени накопления ионов в электронно-ионных сгустках

(51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВСЕО) ЮЗЮ й Т 1;,с .Я ВИЫИОТККА К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. У 25ный институт ядерных штей ентге онных е тя,Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(22) 14.05.82 (46) 07.07,86, (71) Объединен исследований (72) И.В.Кузнецов, Э.А.Перель и Г,Д,Яирков (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СС У 375708, кл. Н 01 Л 3/04, 1973Щорнак Г., Музиоль Г. Методи измерения характеристического р новского.излучения электронно-и колец на коллективном ускорител желых ионов ОИЯИ, ОИЯИ, Р 13-12 Дубна, 1979.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГОЗАРЯДА И ВРЕМЕНИ НАКОПЛЕНИЯ ИОНОВ ВЭЛЕКТРОННО-ИОННЫХ СГУСТКАХ, включающий формирование электронного сгустка, ионизацию атомов электронным ударом и регистрацию вторичных электронов, отличающийся тем,что, с. целью повышения быстродействия, измеряют функцию выхода вторичных электронов от времени, а среднийзаряд и время накопления ионов определяют в моменты резкого спада выхода вторичных электронов.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при изучении динамики накопления ионов в электронно-ионныхсгустках. 5Известен способ измерения времениобразования ионов разных зарядностейв электронном пучке, заключающийсяв том, что измеряют непосредственноспектры ионных зарядов в зависимости Оот времени.Однако использование данного способа сопровождается разрушением электронно-ионного сгустка.Наиболее близким является способ 5определения степени ионизации ионовв электронно-ионных кольцах, заключающийся в том, что формируют электронный сгусток, ионизируют атомыэлектронным ударом,измеряют характеристическое рентгеновское излучение ионов и по величине энергетического сдвига измеренных спектров относительно спектров нейтральных атомовсудят о среднем заряде ионов, достигаемом в определенный момент времениот начала накопления,Однако данный способ требует большого времени измерения.Целью изобретения является повышение быстродействия.Эта цель достигается тем, что вспособе, включающем формированиеэлектронного сгустка, ионизацию атомов электронным ударом и регистрацию 35вторичных электронов, измеряют функцию выхода вторичных электронов отвремени, а средний заряд и время накопления ионов определяют в моментырезкого спада выхода вторичных электронов.Сущность способа поясняется чертежом, на котором представлена зависимость выхода вторичных электронов отвремени.Осуществляется способ следующимобразом,Формируют сгусток (кольцевой пучок) электронов. После поступлениянейтральных атомов в электронный 50сгусток происходит образование ионовэлектронным ударом. Положительно заряженные ионы накапливаются, а освобождающиеся при этом вторичныеэлектроны выталкиваются собственным 55полем сгустка и регистрируются детектором электронов. За счет процесса Оже - ионизации изменение выхода вторичных электронов во времени имеет характерный ступенчатый вид для всех элементов периодической таблицы с Е18, Это обусловлено тем, что вклад ОЖе - ионизации в произ-. водство ионов резко уменьшается, когда из атома или иона удаляются все электроны внешней оболочки и начинается процесс ионизации с более глубокого уровня, Распределение электронов по атомным оболочкам хорошо известно для каждого элемента и потому резкие спады в измеренной временной зависимости выхода вторичных электронов однозначно определяют средний заряд ионов и время его достижения,В вакуумной камере с давлением)я момент в кольцо впрыскиваются 2 10 атомов критона и начинается процесс накопления ионов. Освобождающиеся в процессе ионизации вторичные электроны выталкиваются из кольца с энергией 100 кэВ и движутся вдоль магнитных силовых линил к детектору. За время накопления ионов освобождается -5 10 вторичных электронов.гПри эффективности регистрации электронов 10% ток вторичных электронов изменяется в пределах 10-0,01 мА,Представленная на чертеже времен,ная зависимость выхода вторичных электронов справедлива для рассмотренного примера с криптоном. По оси ординат отложен полный ток вторичных электронов в миллиамперах, а по оси абсцисс время накопления в миллисекундах, Верхняя кривая в правой части рисунка - суммарный выход вторичных электронов от ионизации криптона и остаточного газа при давлении 10 торр, нажняя кривая выход электронов только от криптона. Резким спадом в приведенной зависимости соответствуют достигаемые в эти моменты времени средние заряды ионов вместе с их дисперсиями соответственно8 + 1; 26 ф 1,1 единиц заряда. Эти величины средних зарядов соответствуют удалению электронов последовательно с М и М оболочек,атома криптона, Для других элементов места резких спадов в выходе вторич1 ОВО 77 чаются прежде всего в том, что онопозволяет значительно сократить время эксперимента (примерно в тысячураз по сравнечию с прототипом). Корректор В,Бутяга Редактор О.филиппова Техред Л.Олейник Заказ 3724/1 Тираж 728 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных электронов, будут характеризоваться своими известными числами электронов, удаляемых с оболочек.Точность определения времени достижения ионами характерных средних зарядов по месту окончания спада и выхода на плато составляет 103. Вычисленные дисперсии средних зарядов . составляют -1 единицу атомного заряда. 1 ОТаким образом, технические преимущества предложенного способа заклюПредложенный способ позволяет также измерять низкие зарядности ионов 2 с 20 даже в случае одного электронно-ионного сгустка, а интегрирование тока вторичных элементов позволяет оценить суммарный заряд ионов в сгустке.