Ионно-оптическая система плазменного источника ионов

 

Изобретение относится к ускорительной технике.- Цель изобретения - упрощение конструкции за счет уменьшения Э1)фективного змнттанса пучка ионов, в одиночной лннзе ионно-оптнческой системы, содержащей три последовательно и соосно расположенных цилиндрических злектрода, в выходном торце последнего цилиндрического злектрода линзы расположена диафрагма с центральным отверстием, диаметр d которого и длина L злектрода удовлетв оряют соотношениям d 0,25-0,4D, L 0,2-0,31), где D - апертура линзы. I ил.

СО!Оэ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5I)5 Н 05 Н 7 00 Н 01 Х 3/04 I (46) 23. 11. 90, Бюл. Р 43 . (21) 42830)0/24-2! (22). 25.06.87 (7I) Московский инженерно-физический институт (72) А.А.Глазков и Н .Р.Ëîáàèîâ

{53) 621.384.6 (088.3), (56) Гура И.А. Расчет периодической электростатической фокусировки./ Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1967, !! ll..

Молоконскнй Р.И. и др. Интенсивные электронные и ионные пучки. — Л.:

Энергия, )972, с.94.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (Йй) ЫТИЯМ

ПРИ )КИТ СССР (54) ИОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Ш)АЗИЕННОГО ИСТОЧНИКА ИОНОВ

Изобретение относится к ускори" тельной технике, а именно к устрой, ствам, в которь!х происходит извлечение, формирование и ускорение пучка частиц в электростатическом поле.

Целью изобретения является упрощение конструкции эа счет уменьшения эффективного эмиттанса пучка ионов °

На чертеже схематично показана предлагаемая система.

Система содержит размещенные со осио в вакуумном кожухе одиночную линзу, состоящую из цилиндрических электродов 1,2 и 3. На выходе линзы расположена диафрагма 4. Крайние электроды 1 и 3 одиночной линзы находятся под потенциалом земли {ускоряющие электроды), а средний электрод 2.под потенциалом, тормозящим пучок. На выходе одиночной трубчатой линзы диаметром апертуры 80 мм

27»-89

„„SU„„34 3 А" (57) Изобретение относится к ускорительной технике; Цель изобретения упрощение конструкции за счет уменьшения эффективного эмиттанса пучка ионов. В одиночной линзе ионно-оптнческой системы, содержащей три последовательно и соосно расположенных цилиндрических электрода, н выходном торце последнего цплиндри1 ческого электрода линзы расположена диафрагма с центральным отверстием, диаметр d которого и длина Ь электрода удовлетворяют соотношениям

d 0,25-0,4П, L 0,2-0,31), где

D - апертура линзы. 1 ил . располагается диафрагма 4 с центральным отверстием диаметром 24 мм. а длина Ь ныходного ускоряющего электрода одиночной линзы ранна

20 мм.

В данной системе комбинация электродов приводит к такому распределению электрического поля в последнем ускоряющем зазоре, при котором эмиттанс пучка не искажается, и следонательно, эффективный эмиттанс не ноэрастает.

Если диаметр отверстия н диафрагме меньше 0,25D (D - апертура линзы), то возрастает, доля частиц пучка, попадающих на края диафрагмы, что приводит к увеличению нагрузки на высоковольтный источник питания, способствует пробою и межэлектродных промежутках и снижает надежность ра- ° боты ионно-оптической системы. При увеличении диаметра центрального отчто пучок проходит последний ускоряющий зазор в электрическом поле, характеризующемся определенным зако-. ном распределения радиальной компоненты электрического поля E(r,z)

Расчеты распределения электрического поля в последнем зазоре трубчатой линзы, траекторный анализ ионнооптической системы и ее эксперимен тальные исследования показали, что размещение на выходе одной линзы ди афрагмы с центральным отверстием диаметром d = 0,25-0,49 и выполне.ние выходного электрода линзы длиной .

L 0,2-0,39, где 9 - апертура линзы, приводят к такому распределению радиальной компоненты F. электрического

1 поля в последнем ускоряющем зазоре линзы, что осуществляется согласование пространства линзы с ионнооптическими характеристиками пучка, поступающего на ее вход. При этом формируется пучок с малым эффективным эмиттансом правильной эллиптической .формы. В то же время в аналогич" ных ионно-оптических системах, содержащих одиночные линзы, фазовый портрет пучка частиц имеет S-образную форму, что соответствует большему эффективному эмиттансу.

3 1496614 верстия в диафрагме до значений .больших 0,49 изменение распределения электрического поля н последнем ускоряющем зазоре проявляется недоста5 точно полно для согласования оптических параметров пучка на выходе линзы с последующим пространством одиночной линзы. Отмеченное обстоятельство справедливо также для диапазона длин выходного электрода оди- ночной линзы, болыпих О, 3D. Если длину выходного электрода выбрать меньшей 0,2D, то существенное изменение распределения радиальной компо- 15 ненты электрического поля приводит к тому„ что положительный эффект согласования пучка с пространством .линзы перекроется негативными последствиямч возросшего уровня аберраций оди" 20 ночной линзы.

Таким образом, в предложенной системе вводятся изменения в.распре.-. деление электрического поля в послед+ нем ускоряющем зазоре одиночной лин- 25 зы путем соответствующего выбора геометрических параметров ионно-оптической системы газоразрядного ионного источника, за счет чего осуществля- . ется согласование пространства линзы ЗО с оптическими характеристиками пучка, поступающего на ее вход.

Устройство работает следующим образом а

На вход линзы поступает нз источ" ника ионов слаборасходящийся пучок частиц, которые далее поступает в одиночную трубчатую линзу, крайние

;-электроды i и 3 которой находятся под потенциалом земли, т.е. они не меняют энергию пучка. В зазоре между электродами 1 и 2 одиночной линзы пучок теряет сво1о энергию (частицы тормозягся), а в зазоре между . электродами 2,и 3 пучок доускоряется 45 до энергии, равной энергии пучка на выходе в одиночную линзу. Выбор оптимальной длины выходного электрода

3 линзы и наличие диафрагмы 4 с цент-. ральным отверстием приводит к тому, 50

Формула и э о б р е т е и и я

Ионно-оптическая система плазменного источника ионов, выполненная в виде одиночной электростатической линлинзы, содержащей три последовательно и соосно расположенных цилиндричес-.. ких. электрода, о т л и ч а ю щ а я — .. с я тем, что, с целью упрощения конструкции за счет уменьшения эффективного эмиттанса пучка ионов, в выходном торце последнего цилиндрического электрода линзы расположена диафрагма с центральным отверстием, диаметр

d которого удовлетворяет соотношению

d = 0,25-0,49 а длина этого электрода L удовлетвор нег соотношению L

0,2-0,39, где 9 = апертура линзы.

1496614

Составитель Е.Громов

Редактор О.Стенина Техред Л,Кравчук . Корректор С.1Чекмар Заказ 4345 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101