Инжектор многозарядных ионов

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 324938, кл. Н 01 3 37/08, 1969. (54) (57)ИНЖЕКТОР МНОГОЗАРЯДНЫХ . ИОНОВ по авт.св. 324938, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения функциИзобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано на ускорителях заряженных частиц прямого действия или на ускорителях резонансного типа.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инжектора эа счет выделения ионов определенной заряд- ности и энергии,На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг,2 - распределение ионов по скоростям,Инжектор многозарядных ионов содержит оптический квантовый генератор ОКГ 1, оптически связанные с ним фокусирующую линзу 2, вакуумное окно 3 для пропускания сфокусированного излучения в источник ионов 4, твердую мишень 5, расположенную в источнике ионов, выводной канал 6 для сопряжения источника с дрейфовым каналом, дрейфовый канал 7, расположенный между источником ионов и запирающей сеткой 8, экранирующую сетку 9, выходной канал 10, служащий для сопряжения с ускорительной системой, систему синхронного питания запирающей сетки, содержаональных возможностей за счет выделения ионов определенной зарядности и энергии, в него дополнительно введены запирающая сетка, изолированная от выводного канала экранирующей сеткой, и система подачи импульсов напряжения на запирающую сетку, содержащая полупрозрачное зеркало, расположенное на пути излучения квантового генератора и оптически связанное с фотоприемником, подключенным через линию задержки к управляемому блоку питания, соединенному с запирающей сеткой,щей полупрозрачное зеркало 11, оптически связанный с ним фотоприемник 12, регулируемую линию 13 задержки, электрически связанную с фотоприемником, управляемый блок 14 питания запирающей сетки, электрически связанный с регулируемой линией задержки,Предложенное устройство работает следующим образом, излучение ОКГ 1, пройдя через полупрозрачное зеркало 11, фокусирующую линзу 2 и входное окно 3, фокусируегся на твердой мишени 5, расположенной в источнике 4. Под действием этого излучения на поверхности мишени образуется лазерная плазма, состоящая из ионов и электронов (при плотности потока лазерного излучения выше критической, например, для СО 2-лазера критическая плотность потока излучения составляет о = 10 Вт/см для мишени из свинца РЬ 08). Возник 2шие при об);учении мишени ионы интенсивно вылетают с поверхности мишени в виде плазменного факела. При этом ионы разных зарядностей имеют различные распределения по скоростям благодаря явлению ускорения ионов горячими электронами в плазменномфакеле (на фиг.2 приведено распределение по скоростям ионов свинца различных зарядностей при облучении излучением ( 02- лазера с плотностью потока 10 Вт/см ).1 ОПри дальнейшем разлете ионов в дрейфовом канале 7 длинойпроисходит временное разделение ионов различных зарядностей благодаря наличию сдвигов максимумов распределений ионов разных эарядностей по скоростям, Так, например, скорость максимума распределения ионов свинца с зарядом 7 = 1 равна У 1 = 1,3 106 см/с, а скорость максимума распределения ионов с зарядом Е = 7 равна 6 =5 10 см/с,б Тогда по выходе из дрейфового канала максимальное количество ионов с зарядностью Ебудет через т 1- ОЧ 1 с, а максимальное количество ионов с Е = 7 через р - ОЧт с, т,е, разница во времени составит ЛО,7 =- Е (1 ч 1-1 ч 7),Таким образом, если поставить на выходе из дрейфового канала запирающую сетку, на которую подано положительное запирающее напряжение больше, чем Е 1 Ямзке(энергия ионов, деленная на заряд любых ионов), и снимать запирающее напряжение в момент прихода к ней максимума ионов определенной зарядности на время прохода этого максимума, т о на выходе выходного канала получим пучок ионов определенной зарядности и энергии. Чтобы исключить влияние запирающего потенциала на свободный разлет ионов в дрейфовом канале, которое приведет к такому смещению максимумов распределений ионов по скоростям для разных зарядностей, что станет абсолютно невозможным разделить ионы по зарядам и скоростям, установлена экранирующая сетка 9.Сигнал управления на блок питания запирающей сетки снимается с полупрозрачного 5 зеркала 11 и поступает в фотоприемник 12,формирующий электрический импульс, который через регулируемую линию 13 задержки, осуществляющую необходимый сдвиг во времени между моментом образования плазмен ного факела и моментом прилета максимумаионов нужной зарядности к запирающей сетке, В момент прилета максимума ионов нужной зарядности к запирающей сетке с линии задержки приходит сигнал синхрони эации на управляемый блок питания запирающей сетки, который снимает запирающее напряжение на время пролета .ионов нужной зарядности и энергии.Таким образом, введение в устройство 20 дрейфового канала, запирающей сетки, системы синхронного питания запирающей сетки выгодно отличает инжектор от прототипаявляющегося также базовым образцомтак как позволяет расширить функциональные воэможности данного устройства путем выделения ионов определенной эарядности и энергии. В реэульгате изменяется величина паразитнога тока ионов от инжектора в 20 - 30 раз, по сравнению с базовым образцом, что позволяет довести величину тока ускорителя до 0,2 А при заданной эарядности без перегрузки ускорителя. Это снижает расходы на разработку и совершенствование ускорительных устройств, рассчитанных на большие входные токи (5-10 А),1145902Составитель Ю.Лап итцкийРедактор Техред М.Моргентал Корректор А,Козори Заказ 1958 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10