Источник ионных пучков

СОЮЗ СОВКтСНИСОЦИАЛИСТИЧНАР 1":СПУЬЛИН 63 О 51 1 Л 27 0 УДАРС ГННт ННЙ НОМИТЕТИЯМ И О 1 НЯЫтИЯ САНИЕ ИЗОБРЕТ ствам длуправлениувеличени ойст оотМУ СИИДЕТЕЯЬСТВУ(71) Ленинградский институт ядернойфизики им. Б.П.Константинова и Ленинградский политехнический институт им. И.И,Калинина(54) источник ионных пучкоВ етение относится к устройполучения ионных пучков иими. Цель изобретенияинтенсивности, уменьшение Изобретение относи стрвам для получения ион учков иуправления ими.Целью изобретения является увели-,чение интенсивности сформированногоионного пучка при одновременном уменьшении энергетического разброса, угловой расходимости и спектра зарядовых состояний ионов в пучке, а также повышение экономичности расходарабочего вещества,На Фиг. 1 представлена конструктивная схема, поясняющая работу пред.лагаемого источника ионных пучков сжидкометаллическим иониэатором 1 нафиг. 2 - то же, с твердым рабочимвеществом. энергетического разброса и угловой расходимости ионного пучка, уменьшения потерь рабочего вещества. Источ- . ник содержит иониэатор рабочего вещества, сверхзвуковое сопло с камерой напуска газа-носителяКорпус ионизатора рабочего вещества расположен на оси сопла, проходит через камеру напуска газа-носителя и кри" тическое сечение сопла. При истечении газа-носителя иэ камеры напуска через сопло в вакуум образуется сверхзвуковая струя газа, которая обтекает корпус ионизатора и смыкается за его торцом, образуя разрежение, которое позволяет ионам рабочего вещества попадать в сверхзвука- - вую струю газа где прн столкновениях с атомами (молекулами) происходит их перемещение. 2 ил. С" Источник состоит иэ сверэвуковог 1 р сопла 1, камеры 2 напуска отверсти 3 для подачи газа-носителя, корпуса .ионизатора 4 рабочего вещества, соцла 5, имеющего критическое сечение, ф резервуара 6 с жидким металлом, острия 7, изолятора 8 нагревателя 9, отверстия 1 О в корпусе ионнэатора (экстрактор). Корпус ионизатора 4 рабочено вещества расположен на оси сверхзвукового сопла 1 и проходит через критическое сечение сопла 5ей в область сверхзвукового режима истечения газа-носителя, который и дается в камеру 2 напуска через верстие 3.гВнутри корпуса ионизатора 4 помещен резервуар 6 с жидким металлом, иэ которого выступает острие 7 из вольфрама, покрытое тонкой пленкой жидкогометалла. Резервуар 6 окружен изолятором 8, на который намотал нагреватель 9. 11 а острие 7 через резервуар 6 с жидким .металлом подается напряжение порядка 3"1 О кВ отцосительно заземленного сверхзвукового сопла 1 и корпуса иоцизатора 4, Острие 7 является анодом, а отверстие 10 в торце корпуса ионизатора выполняет роль экстрактора ионов.Работает источник ионов следующим образом.При истечении нейтрального газа- носителя (водород, гелий, неон, азот, аргон, криптон, ксеноц, воздух) из камеры 2 цапуска через сверх звуковое сопло 1 в вакуум образуется сверхзвуковая струя газа, Сверхзвуковая струя гаэа-носителя обтекает корпус иоциэатора 4 и смыкается за его торцом, образуя в области зкстрактора разрежение. Таким образом реализуются условия, позволяющие поддерживать разность потенциалов между экстрактором и острием 7. Ионы рабочего вещества, вылетающие через отверстие 10 в торце корпуса ионизатора, попадают в сверхзвуковую струя газа, где при столкновениях с атомами (молекулами) сверхзвуковой струи происходит их термализация с газом-носителем. В реэультатс Формируется пучок ионов рабочего вещества, имеющих скорость, равную скорости сверхзвуковой струи. Описанный источник ионных пучков с жидкометаллическим иоиизатором позволяет получать интенсивные .пучки однозарядных ионов металлов с малым энергетическим разбросом и угловой расходимостью. Для того, что" Сы получать пучки ионов иэ практически любых твердых веществ следуетиз обр етения ФормулаИсточник ионных пучков, содержащий ионизатор рабочего вещества,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с цел ью увеличения и нтенси в нос ти,уменьшения энергетического разбросан угловой расходнмости ионного пучка, сужения спектра зарядовых сос" 40 таяний ионов в пучке, а также уменьшения потерь рабочего вещества, ондополнительно снабжен сверхзвуковымсоплом с камерой напуска газа-носителя, причем корпус ионцзатора рабо чего вещества расположен внутрикамеры напуска газа-цосителя на осисопла так, .что вьмодной торец ионизатора находится в сверхзвуковойчасти сопла. испольэовать иоцизаою рабочего вещества лучом лазера, Конструктивнаясхема такого варианта источника ионных пучков представлена на Фиг. 2.Впутал корпуса иоциэатора 4 помещено твердое рабочее вещество в видестержня 11, ца торец которого с помощью оптических линз 12 Фокусирует 10 сл луч мощного лазера 13,При взаимодействии сфокусированного лазерного луча с твердым вещест вом происходит испарение и образование плазмы рабочего вещества. Так,при плотности потока излучения лазера л 10 Вт/см с длительностью имВ-тпульса 10 с практически все ис-чпарившиеся атомы рабочего веществаоказываются ионизированцыми, Палее20 испаривиыеся цоцы с энергией до нескольких КэВ энергетическим разбросом до сотен электровольт и с боль"шой угловой расходимостью попадаютв сверхзвуковую струю газа-носителя,где Формирование пучка ионов происходит таким же образом, как описа.но выше для варианта источника сжидкометаллическим иоцизатором (см.Фиг. 1) .301463051 Редактор Т, Горячева Техред ц,дидык Тираж 398 Подписное комитета по иэобретениям и открытиям Иосква, Ж-З 5, Рауаская наб., д. 4/5 ЕНТ СССР оибинат "Патент", г. Уагород, ул агарина,1 ивводственно-издатедъс Заказ 433 НИЯ Го ственно 11303 орректорЛ.Пилипенко