Способ ускорения ионов

О П И С А Н И Е 434 И 5ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскииСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ1 (21) 1 18518/2 явл заявкис присоединение осударстаениыи конитеСовета Министров СССРпа делан изоорвтенийи открытий 3) Приоритет3) Опубликовано 25,05. 76.Бюллетень1 53) ЭДК 621.384.) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ осится к ускорительн Гть использовано в лт о корения ионов, о и ионовмы", соз их движении аваемые электм по оси си аеГ р р лцзации такого методабольшие электрические пэля, ускоряющие ионы, одноврелтенно приводят к сильному расталкиванию электронов сгустка. Для преодоления этогэ необходимо значительное усложцецие конструкции ускорителя,цель изэбрете нпя - разработка способаускореня иоцэв, практическое осу:пествление котор ого эбеспечцвает сэзпацце более компактных и экономичных ускорителейЭто постигается тем, что вдоль эсц линейного ускорителя, представляюшегэ сэбэй провопяший экран, диаметр кэтэр тэ периодически меняется вцэш пацравГГеця ускэоентя ионов с мэцэтэпцэ рас 1,.пцм соответственно 11 рпр 11 пет 1111 ГГ ск рэс Гп ускоряемого иэца прес ГГГацГтвецц;,Гм 1 ОГ;и:к 1, и 1 ески изображен лиреалпзации предлаения ионов (три пелем Н2, расго экра и соленэцпэ аваемым системтраняется вдоль1 ровэпяшцй экраЫ Э,эзп оси проводя Ц ВГГПЭЛ 1 ГЕЦ ГР Гд Га,уб КОЛЕЦ 4 ныпего в котэрэц прп цомэци экранные трубки 5О репл аме Изобретение отнтехнике и может бнейных ускорителяхИзвестен способванный на ускорещв "потенциальные яронным пэтоком, прс темы.Однако и и еа пример ускоритель с ускоряюшей структутипа резонаторов Альвареца, пропускаютпучок электронов, удерживаемый продольным постоянным магнитным полем и промодулированный по . интенсивности такчто период модуляции равен времени пролета ионов пространственного периодаструктуры,На фиг, 1 схематичнейный ускоритель длягаемого способа ускорриопа),Пусть электроццый пучок 1 с круглымпоперечным сечеш 1 ем, удерживаемый продольным постэяцным магнитным по Если в таком Гтрэвэпяшем экране цет электронного пу ш 1, тэ потеГци:1 л какдо тэчкГ внутри экГп 1 ца равен ГтэтеГГГц 131 ту ст НОК И ЭЛЕКТР 11 Ч - .СКП, 1 ИГЯ ОТСУ Т( 1 ВУГЭТ,нецти 11111 элек тр эннсг О пу чк а и Отени 11 а,1 на Оси с 11 стемы становится ниже 1 стенциа 11 а стенок экрана. Это прэвисе 1 ние потенциалаа м еньше внутри экранных труб ок, где стенки экр 1 на размещены близко от под5 верхности электронного пучка, и больше в пространстве между экранными трубками, где экранирующие поверхности располо. - жены дальше. Таким образом, когда в прэводя 1 цем экране описанной конструкцииО имеется электронньгй пучок, в пространстве между экранными трубками находятся потен: циальные ямы.Электронный пучок на входе в системупрол 1 одулирован по интенсивности. Для про=5стоть 1 положим, чтэ закон модуляции такэй,как зто изображено на фиг, 2. Электронныйток равен 3 в течение первой половиныпериода и нулю во второй половине периода.3)Густь в момент начала очередного цикла прохождения электронного тока на оси системы в центре первой (слева на фиг. 3.) эк-рваной трубки находится ион, скорость коЯ торого направлена слева направо вдоль оси и гораздо меньше скорости электронов,Период Т модуляции интенсивности - электронного потока, начальная скорость иона, форма и глубина потенциальной ямы и расстояние 1 от центра первой экранной трубки до точки, расположенной посередине между первой и второй экранными трубками, выбраны таким образом., что расстояние Ь ион проходит за время цТогда при этом движении ион, скатываясв в потенциальную яму, увеличиваетсвою энергию на некоторую величину ьУ/ В момент времени Т/2, когда ион находит- д ся на дне потенциальной ямы, электронный пучок исчезает. Движение иона во второй половине периода происходит тогда, когда электронный пучок отсутствует, энергия иона больше не меняется и при соответствующем подборе расстояния , до центра второй экранной трубки ион достигает ее центра к концу второй половины периода модуляции, т. е, в момент времени Т. Возникающая ситуация аналогична той, кото 5 О рая имела место в начале прошедшего периода леодуляции. Он с некэтэрэй начальной скоростью нахэдится в момент начала очередного цикла прохождения электронного тэка в центре экранной трубки. Если вы 55 полнены оговоренные условия ц соответственно подобраны величины , и 12 2 то к концу второго 1 н рцода модуляции иоц оказывается в цент и 1 е г 1 е и : апнс 1 е Щ трубки и егэ энергия опять возрастает наЬФТак 1 гм ооразом, в предлагаемой системепри соогветственно подобранных параметрахионы ускоряются электрическими полями,возбуждаемыми эб ьем ным зарядом электронного пучка, Продольные поля в электрон-ном пучке создаются за счет неоднородно-сти гранинных условий, а именна благодарятому, что при перемещении вдоль направле 1 п 1 я движения электронов меняется расстояние ст границы пучка до поверхностипроводя 1 дего экрана, В связи с зтлм приведенная в качестве примера конструкцияэкрана - лишь частный случай систем, вкоторых может быть реализован предлагаемый способ ускорения ионов, еотъемлемсйособенностью ускоряю 1 цей системы являетсялишь периодическое с монотонно растущимсоответственно приращению скорости ускоряемого иона пространственным периодомизменение расстояния от проводящей поверхности до поверхности электронного пучка,Приведенный в качестве примера законизменения во времени интенсивности электронного пучка также является лишь однимиз возможных случаев. В принципе, ускорение возможно при любом периодическомизменении интенсивности.При предлагаемом способе ускорениянаибольшие электрические поля сосредото-,чены в области, занимаемой электроннымпучком, и вблизи этой области, т. е. вобъеме, который не намного больше объема, занимаемого ускоряемым пучком ионовПоэтому можно считать, что процесс ускорения требует относительно небольших затрат высокочастотной мощности.Присутствие отрицатльного объемногозаряда в области ускорения ионов обеспечивает радиальную фокусировку ускоряемогопучка, Таким образом, предлагаемый способ ускорения ионов не нуждается в дополнительных фокусирующих средствах,Используемые для ускорения и фскусирсвки ионов электрические поля возле поверх 4ное ги проводящего экрана всюду направлены внутрь области, занимаемой пучком,Это значит, что система не имеет элект-:ронной эмиссии, а именно она обычно является первопричиной пробоев при пэвьпцении напряжения между проводящими поверхностями в вакууме.Формула изобретенияСпособ ускорения ионов в периодаских структурах, например в струк 1 ц .:лтипа резонатэр Альвареца, с 11;ва иСоставитель П.ДОмнин Релактс Р 1,:, (1 у;,о, о КорректорМ.Л и; .; гн ТехредМ.Семенов Зава., -1 Э 1 Тираж 102 сг Цо .нн но. 11111111(а рственного комитета Совета Миннстрон (".( (. н: лслак( изобретений н открытий Г 1 н кнн, 113035, Раушскал наб., 4 н с( И ПП "Патент", г. Ужтород, ул. Проектная, 4 на ускорении ионов при их движении в г"потенциальные ямы", создаваемые элект-ронным потоком, направляемым по оси структуры, отли ч а юшийс я тем,что, с целью повышения эффективностиускорения и сокрашения размеров ускорители, интенсивность электронног.о потокапериодически изменяют во времени такимобразом, чтобы она была максимальна прпвыходе ускоряемых ионов из трубок дрейфа и минимальна при входе ускоряемых .ионов в трубки дрейфа.