Электростатическая электронная линза

(51) 5 Н ОБРЕТЕН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ тенко, Р.ФЛо(56) Бенфорд А, Транспортировка пучков заряженных частиц, М.: Атомиздат, 1969, с. 116-133,Стравкевич А.М. Электростатические системы со спиральной симметрией. Радиотехника и электроника, 1965, т. 10, 1 Ф 2, с. 341. (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛИНЗАЩ Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем транспортирови пучков заряженных частиц. Целью изобретения явГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(72) В,И,Татусь, В,М,Лисляшенко и В.М.Солоница 2ляется расширение диапазона регулировки параметров фокусируемого пучка. Электроды 2, 3, 4, 5 расположены внутри корпуса 1 цилиндрической формы и разделены в продольном направлении на группы, повернутые относительно друг друга в азимутальном направлении, Электроды 2, 3, 4, 5 в каждой группе изогнуты по винтовой линии и подключены к источникам напряжения с различным значением среднего потенциала, Внутри каждой из групп создается мультипольное электростатическое поле, обеспечивающее поперечную фокусировку заряженных частиц, а изменение среднего потенциала от одной группы электродов к соседней обеспечивает их продольное ускорение. 3 ил.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано приразработке систем транспортировки пучковзаряженных частиц.Целью изобретения является расширениэ диапазона регулировки параметров фокусируемого пучка.На фиг. 1 представлен общий вид линзы; на флг, 2 показана схема подключенияэлектродов линзы к источникам питания; 1 Она фиг, 3 - эааисиф 4 ость силы тока пучкаионов аргона от ускоряющего напряженияВ одном из эксперимвитальнык вариантовлинзы,Лииза содержит корпус 1, внутри котогюго расположены метэллическэВЭ элвктроД 442,3,4,5,Лииза содержит е плоскости ХУ. пврДЕИДИКУЛЯРНОЙ ОСИ У ЛИИЗЬ, НЕСКОЛЬКОгрупп электродов и может быть емучеиэ из 26ВИНТОВОЙ ЛИНЗМ, ЕСЛИ ПОСЛЕДНОК 3 РЭССЕ 4 ЪЙлоскостями, параллельными плоскостиХУ, нэ четное число чередуощюаса частейдлиной 1. и Ь, э затем части 4 и удалить.Тж 9 м Образом получится линза, состбяяая 25из усеченных конусов (колеф каждьВ иэкоторых содержит группу Электродов и имеет Высоту (тол щит 1-м. Эти кольф 9 мэдфлеим:4 ежду собой расстояниями 4, Вебойиз электродов этОЙ линзы Окружен ив 648 нее ЗОчем тремя ближэйвими сосаэиими электродами и между ними и соседними электжщами прикладываются разности потенциалоа,как показано нэ фиг. 2, из (Оторэз 86 щн 9,что между электродами 2, Э, 4 ищвиажв- ТзНЪ 3 СООТВФТСТВУИЗЩИ 6 РЭЗНОСТИ ПОГОИЦИЭЛОВОж Ои, Он с помощьо источяикое пита.ний О, Рэзежти потенциалов могут соэдаВЭТЬСЯ ОТДЕЛЬНЫМИ ИСТОЧНИКЭМИнащРяже 4 ия иян с йбмощыо резисти 645 мк 49делит 6 лей нэщюжяиия,Линза, прааедэиизя на фщ, 1, содержитзлектродц, расзюлбжеинме нэ поверхностиВТОРОГО ТТУЛДЩЭ, ПРЭДФ 1 ЭВЛ ЛЕЩЕЙ СОбойконус, диаметр кбтербгб ФФньщввтся 9 на бпраалееми Оси Е, ИО даамвтр может и уввлифВююъся или же Остэоаты:я нф 4 змвнимм(получим цилинщфЮаг винта ааце может изменяться еаирокик аредеаа, и э ередельном случае 86Яма стремлении его к бесконечности злект"роды линзь будут линейными,лииза работает следующим образом,Между всеми ближайшими соседнимиэлектродами сОздавтся разности потвнци- %алое. Разности потенциалов, йриложенныек электродам, расположенным в одномкольце, создакю радиальные градиенты потенциалоа,а разности потенциалов, приложенные между кольцами, создают осевой градиент потенциала, Таким Образам, вектор напряженности паля создается за счет суперпозиции двух полей, векторы напряженности которых взаимна перпендикулярны, Изменения разностей потенциалов между электродами приводят к изменениям векторов напряженностей электростатических полей, чта равносильно изменениям силовых характеристик электронной линзы,Линза может работать и как известныезлектростатичес(ие электронные линзы.Линза работает как иммерсианная, еслиразнОсть пОтенциалав прилОжена тОлькОмежду кольцами, электроды же одного кольца должны иметь Одинаковый потенциал,Линза может работать и как Одиночная, если пО нескОлько колец с Однои и другоисоран линзы (начало и конец линзы) имеютОдинаковый ПОтенциала средние кольцалинзы - потенциалотличный От крайних.Линза может работать и как винтовой квадруполь, В этом случае элеи роды, расположенные на одной четверти кольца, должныиметь Одинаковый потенциал, при этом всечетверти колец имеютодинаковые потенциалы пративОположнога знака, а между кбльцаи раЗнос гь ФО надаов равна пулковКомбинижя потеиц 19 лы на э,"г"ктрадах Рин"зы можно пол, ,дть.,:.дед,. известныеСТРУКТУРЫ ЗЛГЧ(ТОПф"татн 1 Е" И" ПОЛЕИ ИСлользуемьВ для трзнсгяргиравания пучкзвзаряженных частиц, В случае, когда разности потенциалов прикладываю ся междуВС 8 ММ СОСЕЛНИМИ ЭЛЕКТДОЦЭМИ, О 88 РИЗУЮТД ,1 МкГОгядП Д.ВЫ 3 Зоа Ндтгряженнос ги и ля, т.е, создав ся новаяличная о изв с 1 нь ис ьзуецх валектрастЭтическик элеГГпнньх линзах,Структура поля,На фиг, Э представлены зависими; и тока п 4 чкв ионов аргона вч Олнаго из экспериментальных вй)иантов линзы, в(аторойв каждой группе содержится по четыре электроде, установленных в кольцевом (орпусе,и эле(тродь в каждой группе повернуты нат 8 ф Относительна электродов соседнейгруппы. 8 целомповорот групп электродовпо всей длине линзы составляет 36 ОО,Таким Образам, данную линзу можноназвать иммерсионной спиральной квадруйольной линзой лли квадрупольна-винтаВОЙ ускоряющей трубкой, создающейэлектростатическое поле с вращательна-усКОРЯЮЩЕЙ СТРУктУРОй.Испытание модели линзы проводилосьследующим Образом,Пучок донов а; прямоугольнога сечения О,бх 3,5 СюР пропуСкали через ллнзу нацилиндр Фарадея, диаметр которого са 16129 б 30ставлял 0,5 см. Цилиндр Фарадея находился на расстоянии 35 см от вцхода линзы.Линзу включали как квадрупольно-винтовую ускорительную трубку или как обычную ускорительную трубку, Необхсдимо отметить, что питание линзы и в одном, и в другом случае Осуществлялось от однОГО источника питания - вцсоковольтнОГО выпрямителя ВС, Разности потенциалов между электродами прикладывали с помощью делителей напряжения. собранных на резисторах типа МЛТ, Разности потенциалов, создаваемь 8 в круГовом направлении, т,е, между электродами, образующими квадрупольную структуру поля, состае 3 яли "0,1 от напряжения, прикладываемого к линзе в осевом наГ 3 равлении. Такое аквочение линзы должно сохранять его оптическую силу при увеличении знерФъИ ионов, Это и наблюдалось в экспериментах.Снятые зависимости силы тока пучка ионов от Велиуин насряждняя нч линзе ПРЕДСТЗВЙЕНЫ На фИГ. м. ь"Р 1 ВЗЯ 3 ПОЯУЧЕНа щи ВклиЗчеиии электропитания жВззьФ мк В обычной ускорительной трубке, а кривая И - как В кващфГФойьио-ВинтоВОЙ ускб 376 льиой трубке,Аэ ф(ФГ, Э МАЗО, что криВзй Ф ииит мм симум при нзйря 3 кени 4 Б 6 3 ТОЛ 39 щимщЙФР 2 К 3, ФФОСЗФВ ФФОФбрОГО .нй щи 676 Ф 3 яд СФюд 9- ет. Кривая ) тзк жб, как Й цив 8 я 1, Ви 4 жзйе рВСТВт, дОСТИГзет мВВИВщм 9 щи эийчВФи 6 ЙВГЦЭяжения Моего 2 кв, зим ФФдют Фщзййлельно юсщ иаФФря 3 кений. МВФ(ФиаюуФФ жрмяай ззметиО ФФюже и с 4 жтаЯФЗФИГТ ФФЯ 45 ЯРФФО 6.65 бт максииума крФФвой Н.Тзййй 388 ияимость силы убкз иВНИОГО щчжз От зл 9 ктдмфФВСКОГО яотэнцизВВ, ГФяийф" жВФФФФюб к моду 3 Фю ускорительной тщеки (крФФВВВ ф свидетельствует о там. что апефВЧНЬИ 3 ЗЗЗМ 6 РЬ 3 ИОННОГО ПУЧКЗ НЙ ЦИЛИНДРЕ ФЬФЙд 63 Ф заметно изменяются при изменении потеФФциала трубки, А то; что максимум кг;ивоьН,.вх(8 ФФакси:,ума кри-,"О ( св,детйлсствует О том, что Обычная ускор 3 тельная трубка транспортирует на цили,;. р Ф) 1 Лая К(ЕНЬИЗУЮ ЧЭСТ ИОННОГО ПУЧКа, ЧОМ 5 квЗ, ьу.Ольно-винтовая ускорительнаяТО 1;Г.к,; С, что Сила тока Гочка ИОНОВ На .г:ли:Д:;:8 (;3 арадея после достижения мак- Г 1 дУг:.".,"щактнес(И НЕ Фщ НЯЕТСЯ П(.:; Р ксчен",и линзы как квадрупольно-я Фнт(Звал 10 ус О;3 ительной трубки (крива. - ; ", показь:ает, что максимальный линейный разь(ер;"в(3- п 838 чноГО сечения ИОННОГО пу ка " а цилиндре Фарадея Остается не болсе ;е 40,;= см,1 аким образом из Графиков 1:.ь ;.ии.ли" зяб 3 ладает лучя ими О 1 тичр ск 3 вуг,г %М(ф Л Ф 16 ДСТЧЬ., тРк-РЦР-Ц:3 РНОГО наэначйн 11 Г,1-, г, ; у л а н з о б р 8 т е н л с,л.:",.:трсстатическая электр(3 ая лин"зе. со,эрхкацая изолированные Один ОГРъв"(ЗГИ- З 3,; ТООЦЫ Вю ПОЛНЕННЬ(О В ВлДЕ ПО2 д следовательно рзсположеннь.х идейтич:;цх1".в.,1:",:ЦЕ Нс ъ На сЛ;,аНД,-цЕ О;";Р.:;, Е х,ъРКЛ ЧАГИН У , г 3 л. ь-И,1.3з 1те, ч.О. "; цедмб оасширения д"-",паз(3 наФ "3 1г,: ( ";.,",33 ая послевующая Гоуппа электро.35 ч-:" ." Г" т" "3 ЗИ ГЗЛЬНО НЕГР.Лг"рг. ффс,", - , ф ч) ,.ъацафЬЧЕйО,1 ПЬ ЗЛВКТОО".; ,;О 1ГаУ(ЦО 3,1РУОПЕ ИЗГЗГНВТЫвинтГ 3 як ,",Р 7 и, ось которой совпадает ср 1.ь.: ".ц-"- ц 8(Кой ПОВ рХНОСТ. ПОИЩ .р;Вл;:ррдъ ;,Ъ 5 К 1."псч Р каЯЦОй 1 р 1 ппе неМгцж.фг "У 13 ЧЕжэеРОРа 3 В КВУВО ГОУПП 8ПдкрнРНЬу юг НьТОЧ .4 ГФюгаМ.3 мър 31(кир р фщРаЗРоа ."34 ьаЧЕНИЕМ СП(ъ;вНЕ Р РО гРН ИРЛИПроПодписноеЬсударственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР113035, Москва, )К-ЗБ, Раушская наб., 4/5Ъстввнно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10