Устройство для удержания и транспортировки заряженных макрочастиц

Э

Мтвд но; =,...-„-..., „,, "Т- Ж И Е

Союз Советских

Социвлистических

Республик (и)690568

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. вид-ву— (22) Заявлено 2305.77(21) 2488000/18-25

Ж / (51)м. к .

G 21 В 1/02 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений открытий (23) Приоритет—.Опубликовано 05.1079. Бюллетень Nо 37

Дата опубликования описания 10. 10. 79 (53) УДК 533. 9 (088.8) (72) Автор изоб эетения

В . П . Фед яков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ И TPAH IIOPTHP0BKH

ЭАРЯЖЕННЫК МИКРОЧАСТИЦ

Изобретение относится к области инженерных.проблем по лазерному термоядерному синтезу (ЛТС) и может быть использовано для подъема микрочастицы, служащей мишенью, с лотка, транспортировки ее в подвешенном состояHHH либо к отверстию и инжектированию через него в какое-либо устройство (например, термоядерное), либо в область, где электроды минимально затеняют мишень при всестороннем ее облучении сфокусированным лазером.

Наиболее широко в настоящее время используется подвеска мишеней на тонких нитях или пленках размером неско- 35 лько микрон (1).

Однако при таком решении толщина нити (пленки) сравнима с радиусом мищени (100 мкм), что нарушает симметрин облучения и распределения мас- 20 сы и затрудняет выполнение условий симметричного сжатия. Кроме того, операция облучения мишени на носителе и установки в заданную точку недостаточно точны, что затрудняет поиск ми- 25 шени в камере облучения и установку ее в точку фокуса лазерного излучения.

Известно устройство для электродинамического удержания заряженных частиц (2), содержащее три пары кольце- 30

У вых электродов, расположенных на поверхностях, на которые подается комбинация постоянного и переменного напряжений. При этом в центре куба создается потенциальная яма, в которой выполнены условия динамического равновесия заряженной частицы. Заряженные частицы инжектируются в центр куба из контейнера, находящегося ниже, путем включения электрического поля, подбрасывающего частицы вверх. Попавшие в область динамического равновесия частицы захватываются в потенциальную яму. Регулировкой постоянного электрического поля более тяжелые и более легкие, чем требуется, частицы выводятся из области динамического равновесия вниз и вверх, соответственно н выпадают из устройства. Оставшаяся частица описывает траекторию, напоминающую фигуру Лиссажу. Эта траектория может быть сведена к прямой линии с амплитудой до 10 диаметров частицы. Положительный эффект устройства — подвеска частицы на значительном расстоянии от держателей устройства.

Недостатками устройства являются: неопределенность положения частицы, вследствие чего луч лазера фоку69056ß

Такая форма электродов позволяет осуществить подвеску мишени в заданной

1 ируется не на .частицу, а на область, н которой она движется, что приводит к значительным потерям лазерной энер- точке (на линии равновесия) с прймегии (до днух порядков); нением регулировки только по одной наличие большого количества элект- координате — вертикальной. Для автородон и массивного инжектирующего 5 матизации регулировки положения часустройства, затеняющих область фоку- тицы устройство может быть снабженО са, что недопустимо при нсестороннем И1точником света и фотодатчиком, расобл ении учении мишени: положенным так, что их оптическая ось пересекает линию равновесия.. Сигнал с фотодатчика воздействует.на регулятор, который управляет напряжеласти динамического равновесия лишних н„, на л р д частиц (первые два недостатка являют- Схе устройства изображена на ся принципиальными IIPH ИсПОЛьэОВании . ° ЧеРтеже ГДЕ обозначены фотодатчик

У р с в для ЛТС) 1, лазер 2, заряженная частица устройства для ЛТС вест Устро ство для Удержания нижний электрод 4, выступ 5, верхний

1 1 . у заряженных микрочастиц, содержащее -" злйктрод 6 регулятор 7 и источник источник напРЯжениЯ с РегУлЯтоРом, „апр ж н - -В напряжения 8. че к двум электродам. Рас устройство работает следующим облюд емо в микрочкоп ка- ... - : После включения устройства фотопельки .осуществляется регулиРовкой . датчик 1 Освещается лазером 2, и к напряжения ка обкладках конденсатора электродам прикладывается напряжение, ВРУЧНУ > С ПОМОЩЬЮ ПОтЕНЦИОМЕтра. ПОЛО-.. достаточное для подъема заряженной

- -е Я возмож сть подвески микрочасти- 25 "äåêòpoäå 4 заря ка а тиц ц на удалении от материальных тел -- ocyuleствляться электрическим полем

НЕдОСтатКаМИ УСтройотна ЯНЛЯЮтСЯ- ..: или другЙми известными методами. при ручная регулировка которая допус подъеме мишень стремится к выступу тима только при значительной вЯзкости 5 на верхнем электроде 6 и попав в среды (вМду, частицы малых разме- ЗО область оптической ос 1 источника и ров), замедляющей движение частиц. фотодатчика, затеняет фотодатчик.

Движением более кРупных частиЦ и час- Посл ц ний вклю тен таким образом, что тиц помешенных в вакуум управлять ..при его затенении (полном или частичневозможность подвески частицы в 35 источи ка 8 прилож нно заданной точке и горизонтального ее перемещения, поскольку поле однород ет па ать и от ы а ет падать и открынает фотодатчик, что

НО В ВСЕЙ Об С ЕЖДУ ОбКЛаДКаМИ приводит ic" óIIåëè÷åíèþ напряжения на

КОНДЕНСатОРа И РЕГУЛИРОВКа ОСУЩЕС™ЛЯ- :-.Электродах. Введенная в схему искусетсЯ только по одной коордийате, яро- 4 ств»енная йоко ть ид Rc- фф н ) ме тогб, пРисУтствие человека в непо- цирующей цейочки .приводит к быстрому сРеДственной близости от.зоны облУЧЕ- затуханию колебаний Мишень т на колебаний е .ишень Висит

НИЯ МИШЕНИ МОЩНЫМ ИМПУЛЬСОМ ЛаЗЕРа НЕ-- m HHH равновесия, частично заменяя желательно или допустимо вследствие фотодатчйк. При отключении мишени от наличия излучения практически всех лииии равновесия (где E не параллель-. ноф вследствйе неоднородности поля

Эти неДОстатки обУсловпены РУчным . возникает резулЬтирующая сила возвраР

РегУлиРованием Положен иЯ мишени, а.. щающая мишень на линию равновесия. таКжЕ. ВЫбРаННОй фОРМОй ЭЛЕКтРОДОН.- Схема регулировки положения мишени

Цель "изобретения — повышение точ-: вертикальные и горизонтальные колебаности установки микрочастиц и их тран и искусственная вязкость успокаивают спортиров ка . .ния, поскольку последние в неоднородПоставленная цель достигается тем. Иом пол СОПР ном поле сопровождаются вертикальнычто в предложенном," устройстве верх- ми переМещенйями мишени. ний"эл»ектрбд снабжен обращейнйм вниз

Для перемещения мишени достаточно выстУпсм. ВыстУп соединен с перемеща- 55 ви а передвигать выступ вдоль оптической ющим еГо.механизмом. Электроды в обоси системы. ласти точки равновесия выполнены в виде параллельных проводов. Верхний электрод 6 может быть выПри этом условие равновесия выпал- полнен в виде провода диаметром поняЕтся только пбд вйступом», где -с»уще- ц) рядка диаметра мишени (B данном слустнует единственная линия, в любой чае ф = 0,5 мм) или ножа с закругленточке которой направления векторов на- ной нижней кромкой, расположенного пряженности электрического поля и ус- горизонтально над нижним электродом корения свободного падения строго сов- 4 в виде горизонтальной плоской плападает (линия возможного равновесия), стины, переходящей н провод, Размещен-!

690568

Формула изобретения

Составитель В. Рыжков

Редактор Л. Утехина Техред ).Фанта Корректор Г. Назарова

Заказ 6491/59 Тираж 516

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ный над верхним проводом параллельно ему °

Боковое отклонение мишени (перпендикулярно плоскости симметрии) сопровождается увеличением освещенности фотодатчика и увеличением напряженности электрического поля, которое вне плоскости симметрии имеет составляющую, возвращающую мишень в плоскость симметрии. Таким образом, устройство в некоторых пределах значе- Щ ний E работает так же, как и при вертикальном отклонении мишени. Истбчник света (лазер) 2 и фотодатчик располо" жены на оптической оси, лежащей в вертикальной плоскости симметрии, Линия равновесия проходит вдоль луча света в плоскости симметрии электродов, возмущающие силы, действующие вдоль этой линии, ничем не компенсируются, и мишень может перемещаться 2 вдоль верхнего электрода, пока не начнут проявляться краевые эффекты.Например, если верхний электрод короче нижнего, на его концах возникают силы, возвращающие мишень в пространство между электродами (как и при бо- ковом отклонении мишени) . для остановки мишени s нужной точке на верхнем проводе сделан выступ

5. При этом перепад высот в точке подвески мишени не должен превышать раз-.ЗО меров выступа. В этом случае мишень автоматически останавливается под вы- . ступом.

Таким образом, устройство позволя- ет осуществить подъем мишени с плос- 35 кой части нижнего электрода (лотка), I который является хранилищем нескольких мишеней, и транспортировку ее в область излучения, минимально затененную электродами..

Для нахождения точки подвески мишени находят верхний электрод, выступ на нем, затем расположенную вертикально внизу подвешенную мишень.

1. Устройство для удержания и транспортировки заряженных микрочастиц, содержащее источник напряжения с регулятором, подключенный к двум электродам, расположенным горизонтально, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности установки микрочастиц на горизонтальной плоскости, верхний электрод снабжен обращенным вниз выступом.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью транспортировки микрочастиц, выступ соединен с перемещающим его мехайизмом.

3. Устройство по п. 1„ о т л ич а ю щ е е с я тем, что электроды в области точки равновесия выполнены в виде параллельных проводов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Laser Programm of LASL. Prepr.

L A5919 PR 1974, с, 72.

2. R. F Wuerker et oI J . ApI.

Phys. 30, М 3, 1959, с. 441.

3. Борн М. Атомная физика, М., Мир, 1967, с. 32 (прототип).