Устройство для сепарации по массам трубчатых ионных пучков•- « •—i -«- «^в п 1 с»mm

(ii) 4I8266

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сецмелиетических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (э1) М. Кл. В 016 59411

G 01п 27/62 (22) Заявлено 12.01.72 (21) 1738154 26-25 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.384.8 (088.8) Опубликовано 05.03.74. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 17.03.75 (72) Авторы изобретснпя

А. И. Морозов и С. В. Лебедев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ ПО МАССАМ

ТРУБЧАТЫХ ИОННЫХ ПУЧКОВ

Изобретение относится к устройствам для разделения по массам ионных пучков.

Для разделения некомпенсированных ионных пучков применяется цилиндрический энергоанализатор, построенный на основе цилиндрического электростатического конденсатора с радиальным электричестоим полем и работающий при очень малых токах — порядка 10 — а; для разделения компенсированных ионных пучков — сепаратор с поперечным магнитным полем относительно на правления движения пучка. Магнитный сепаратор, хотя и работает в режиме компенсированного объемного заряда, но из-за отсутствия электрического поля не обеспечивает двойной фокусировки. и, =н,",1 — ", r

Е,=E,,— г

Предложенное устройство может работать с пучками практически любой плотности и обладает двойной фокусировкой, что позволяет увеличить его разрешающую способность.

Сущность изобретения заключается в том, что магнитная система выполнена в виде системы катушек с аксиально-симметричным ферромагнитным сердечником профилированной формы, в полости которого размещены оокладки цилиндрического конденсатора.

На чертеже показано предложенное устройство, осевое сечение.

Устройство содержит изолятор 1, ферромагнитный сердечник 2, соленоиды 3, цплиндрпн,=н,",>, r

Государственный комитет (32) Приоритет ческий конденсатор 4, корректирующие катушки 5.

Собственно сепаратор состоит из трех секций, Первая секция — азимутатор — имеет радиальное магнитное поле где Н,, — напряженность магнитного поля (Ц

10 на цилиндрической поверхности r=R, взятой в середине зазора.

Вторая секция — основной промежуток— имеет продольное однородное магнитное поле

Но и радиальное электрическое поле напря15 женностью где Е,, — напряженность электрического поля

20 на поверхности r=R.

Третья секция — деазимутатор — имеет и магнитное поле

25 где Н,,— напряженность магнитного поля на з1 цилиндрической поверхности r =R. Магнитные поля создаются с помощью системы катушек и акспально — симметричного ферромагнитного

30 сердечника. Электрическое поле создается с

418206

U:-— (mp+ Ыгт) с

Предмет изобретения е

F = еЕ„+ — jvH,t.

Составитель Ю. Сухарев

Техред 3. Тараненко

Корректор Л. Денисова

Редактор T. Орловская

Заказ 568/!9 Изд. № 293 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 помощью цилиндрического конденсатора, к обкладкам которого приложена разность потенциалов V.

Работает устройство:следующим образом.

Ионы массой mo и mo+Akm (mo — некоторая «основная» масса, соответствующая /г=0;

Akm — отклонение остальных масс ионов от основной; k= 1, 2) инжектируются из кольцевого источника ионов в азимутатор на радиус r=R. Проходя через азимуматор, ионы независимо от начальной скорости, приобретают азимутальную скорость где ф — магнитный поток азимутатора в угле

1 стер, В рабочий промежуток ионы попадают с аэимутальной скоростью, зависящей от массы ионов. Поля в рабочем промежутке подбираются таким образом, чтобы для ионов маст,оа сы центростремительная сила уравЯ новешивалась силой Лоренца

В этом случае ионы массы mo будут двигаться в «основном» промежутке Ilo цилиндрической поверхности радиуса r=R. Для ионов, масса которых отлична от та, условие равновесия не выполняется, и они смещаются в зависимости от массы на другие радиусы, что способствует разделению ионов по массам.

Поле деазимутатора направлен противоположно полю азимутатора, а абсолютные величины магнитных потоков в них одинаковы.

Таким образом, в деазимутаторе вращательный момент, приобретенный в азимутаторе, компенсируется и ионы выходят из сепаратора без азимутальной скорости, но разделенные по

5 массам. При такой структуре полей сепаратор обеспечивает фокусировку ионного пучка, имеющего расхождение в радиальном направлении. Кроме того, в сепараторе отсутствует хроматическая аберрация, связанная с наjQ чальным разбросом угловых скоростей vp ионов, выходящих из источника.

Существенной особенностью устройства является его транзитивность: оно работает как с комгпенсированнЬ ми, так и с некомпенсиро15 ванными пучками. Это связано с тем, что поля Е и Н ортогональны, т. е .выполняется условие эквипотенциальности силовых линий магнитного поля, и при работе с компенсированным пучком не происходит поляризации пучка, т. е. поле Е не изменяется.

25 Устройство для сепарации по массам трубчатых ионных пучков, содержащее магнитную систему и электростатический цилиндрический конденсатор, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения работы с компенсированным

35 и некомпенсированным объемными зарядами и увеличения разрешающей способности, магнитная система выполнена в виде системы катушек с аксиально-симметричным ферромагнитным сердечником профилированной формы, 40 в полости которого размещены обкладки цилиндрического конденсатора.