Источник многозарядных ионов для циклотрона

( 9) ( 1) Р 1)4 Н 01 Д 27/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1:-: ".;,: АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ поля, о т л и ч а ю щ и йчто, с целью увеличения ва ускоряемых ионов эа оди лазера, поверхность мишени относительно эмиссионной нитного Я количес импульс смещен нитным силовым линияь(71) Объединенный институт ядерныхисследований и Московский инженернофизический институт(56) 1. Письма в ЖЭТФ. Ананьин О.Б.и др. Осуществление ускорения ионовлазерной плазмы на циклотроне. Т, 17В.9, 1973с. 460-463.2. Авторское свидетельство СССР9 908194, кл. Н 01 Л 27/24, 1980(54)(57) 1 ИСТОЧНИК МНОГОЗАРЯДНЫХИОНОВ ДЛЯ ЦИКЛОТРОНА, содержащий лазер, устройство для проводки и фокусировки .лазерного излучения, корпусс эмиссионной щелью и закрепленнойвнутри корпуса мишенью, источник маг щели в сторону одного из полюсов,причем нормаль к ней параллельна.магнитным силовым линиям, а у поверх..ности мишени установлена трубка иэпроводящего материала с разрезомвдоль. образующей в месте прохождениялазерного излучения и отверстиемдля извлечения ионов таким образом,что ось трубки совпадает с нормальюк поверхности мишени в точке фокуси- щФровки лазерного излучения,2. Источник. по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью умень- (ффщения потерь материала мишени, увеличения ресурса работы источника, ми-, дшень выполнена в форме полого цилиндра, ось которого перпендикулярна маг- ффффф45 Изобретение относится к источникам многозарядных ионов для циклотронов. .Известен лазерный источник ионов для циклотрона 1, содержащий лазер, устройство,для проводки и фокусировки лазерного луча, мишень, расположенную между полюсами циклотрона, .причем нормаль к поверхности мишени в точке фокусировки лазерного луча направлена вдоль ускоряющего зазора между дуантами.Недостатками источника являются малое количество ионов, извлекаемых и ускоряемых за один импульс лазера; малый ресурс работы источника :из-эа быстрого испарения материала мишени; ненадежность работы устройства из"эа электрических пробоев в ускорительной системе цикл 1 трона; сложный сбор и регенерации испарен" 20 ного лазерным излучением материала мишени после распыления его внутри . циклотрона.Наиболее близким техническим решением к изобретению является источник многозарядных ионов для циклотрона 2, содержащий лазер, корпус с эмиссионной щелью, устройство для проводки и фокусировки лазерного излучения, бипризму, делящую З 0 лазерное излучение на два пучка, направляемых на две мишени, размещенные в корпусе, нормали в точку Фокусировки у которых совпадают.Недостатком источника является 35 то, что основная часть ионов, образованных при воздействии лазерного излучения на мишень, будет осаждаться внутри источника и циклотрона.К недостаткам источника следует 40 также отнести сравнительно малый ресурс работы из-эа быстрого испарения материала мишени.Целью изобретения является увеличение количества ускоряемых ионов эа один импульс лазера, увеличение ресурса работы источника, уменьшение потерь материала мишени.Цель достигается тем, что в источнике многозарядных ионбв, напри мер, для циклотрона, содержащем лазер, устройство для проводки и фокусировки лазерного излучения, корпус.с .эмиссионной щелью и закрепленной внутри корпуса мишенью, источник 55 магнитного поля, поверхность мишени смещена относительно эмиссионной. щели в сторону одного иэ полюсов ис точника магнитного поля, причем нормаль к ней параллельна магнитным силовым линиям, а у поверхности мишени установлена трубка из проводника с разрезом ее части вдоль образующей в месте прохождения лазерного излучения и отверстием для извлечения ионов таким образом, что ось трубки совпадает с нормалью к поверх ности мишени в точке фокусировки лазерного излучения, причем мишень выполнена в форме полого цилиндра, ось которого перпендикулярна магнитным силовым линиям.На чертеже изображена схема предложенного источника многозарядныхионов для циклотрона.Источник ионов содержит лазер 1, устройство 2 для проводки и Фокусировки лазерного излучения. Подложкамишени изготовлена в виде четыреходинаковых колец 3 - 6, соединенныхмежду собой беэ зазора, имеющих одну ось, перпендикулярную оси полюсов циклотрона. Материал, предназначенный для ионизации, нанесен на внутреннюю поверхность колец. По диаметру без касания колец закреплена трубка 7 из проводника, ось которой совпадает с нормалью к поверхности мишени в точке фокусировки лазерного излучения. Трубка 7 имеет разрез для прохождения лазерного излучения, продолженный до области равенства между гаэокинетическим давлением плазмы и магнитным давлением, а также отверстие, совпадающее с эмиссионной щелью.Между эмиссионной щелью в корпусе 8 источника и дуантом 9 размещен электрод 10 с сеткой 11 из проводника. Источник расположен между. полюсами 12 электромагнита циклотрона.Источник работает следующим образом. Излучение лазера 1 с помощью устройства 2 для проводки и фокусировки лазерного излучения проходит через отверстие в трубке 7 и воздействует на кольца 4 или 5 мишени. Блок колец 3 - 6 вращается вокруг своей оси и одновременно смещается вдоль нее. Полная длина смещения блока колец вдоль своей оси равна ширине двух колец, причем сдвиг эа один оборот равен диаметру пятна фокусировки лазерного излучения.В результате воздействия сфокусированного лазерного излучения на поверхность мишени возникает плазма,которая содержит многозарядные ионы.Параметры лазерного излучения подбираются такими, чтобы коэффициентионизации испаренного материала быпблизок к единице. Магнитное поле,в котором разлетается плазменныйсгусток, приводит к образованиюплазменного шнура, параллельногомагнитным силовым линиям, с радиусом, определяемым величиной магнитного поля и параметрами плазмы. Расширение плазмы поперек магнитныхсиловых линий происходит до наступления равновесия между газокинетическим давлением плазмы и магнитнымдавлением (область разреза в трубке7). Наведенные в трубке 7 (эа областью с разрезом) токи, обусловленные вытесненным из движущейсяплазмы внешним магнитным полем, создают конфигурацию магнитного полятипа магнитного "зеркала", что приводит к торможению плазмы, движущейся вдоль магнитных силовых линий.Извлечение ионов из плазмы (плотность которой уменьшается за счетрастяжки плазменного столба в трубке 7), расширяющейся вдоль магнитныхсиловых линий, в области эмиссионнойщели осуществляется импульсным напряжением, прикладываемым к электро"ду 10. Момент подачи высоковольтно 143249 фго импульса и его длительность соответствуют времени прохождения ионовс нужным Е в области эмиссионнойщели в корпусе 8 источника. Для предотвращения извлечения ионов иэплазмы при отсутствии в ппаэме ионовс нужным зарядом на электроде 10 установлена сетка 11 из проводника,которая экранирует плазму от электри.1 О ческого поля, создаваемого дуантом9. Двигаясь вдоль магнитных силовыхлиний после прохождения области эмиссионной щели, плазма достигает внут"ренней поверхности колец 4 и 5. На пыление ионизированного материала(и нейтральных атомов) происходитна внутреннюю поверхность трубки 7 иколец 4 и 5. Кольца 3 и 6 предотвращают осаждение ионизированного мате риала (нейтральных атомов) на корпус8 источника при испарении и ионизации материала, находящегося на границе колец 4 и 5, Применение предложенного источника многозарядных ио нов позволяет время пребывания плазмы в области эмиссионной щели увеличить не менее чем в 2 раза, что позволяет во столько же раз увеличитьи количество извлекаемых иэ плазмы ЗО ионов за один импульс. Ресурс работыисточника увеличивается не менее чемв 1 О раз. Возрастает электропрочностьциклотрона.1143249 Составитель В.Спиридоноведактор О, Юркова Техред Т.Фанта Корректор А, Тяско аказ 5774/4 4/ илиал ППП "Пат г. Ужгород, ул ектн Тираж 67 ИИПИ Государст по делам изоб 3035, Иосква, Подпенного комите етений и откр -35, Раушская сноеа СССРтийнаб., д