CS229250B1 - Electric quadruipole for transport of charged particles - Google Patents

Electric quadruipole for transport of charged particles Download PDF

Info

Publication number
CS229250B1
CS229250B1 CS120583A CS120583A CS229250B1 CS 229250 B1 CS229250 B1 CS 229250B1 CS 120583 A CS120583 A CS 120583A CS 120583 A CS120583 A CS 120583A CS 229250 B1 CS229250 B1 CS 229250B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
radius
cross
helix
quadrupole
electrodes
Prior art date
Application number
CS120583A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Zdenek Trejbal
Original Assignee
Zdenek Trejbal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zdenek Trejbal filed Critical Zdenek Trejbal
Priority to CS120583A priority Critical patent/CS229250B1/en
Publication of CS229250B1 publication Critical patent/CS229250B1/en

Links

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

Vynález se týká elektrického kvadrupolu pro transport nabitých částic na libovolné vzdálenosti. Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že elektrody jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, přičemž dutina šroubovici vymezená tvoří praoovní prostor, hodnota poměru stoupání šroubovice k poloměru příčného průřezu pracovního prostoru je dána vztahem 6 < j < /40. / , kde L je stoupání šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, V. jo napětí, jímž byly transportované cástice urychleny,„a V je napětí na elektrodách kvadrupolu. Dále může být stř9dnice tohoto elektrostatického kvadrupolu v podélném směru zakřivena, přičemž poloměr křivosti je roven řádově nejméně 10a násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru. Elektrického kvadrupolu je možné použit k efektivnímu transportu iontového svazku na libovolné vzdálenosti, např. při injekci iontů do urychlovačů nabitých částic, v hmotnostních soparátorech aj.The invention relates to an electric quadrupole for transporting charged particles over an arbitrary distance. The essence of the device according to the invention lies in the fact that the electrodes are arranged in the shape of a four-turn helix, while the cavity defined by the helix forms a rectangular space, the value of the ratio of the helix pitch to the radius of the cross-sectional area of the working space is given by the relation 6 < j < /40. / , where L is the pitch of the helix, r is the radius of the cross-section of the working space, V is the voltage with which the transported particles were accelerated, and V is the voltage on the quadrupole electrodes. Furthermore, the center of this electrostatic quadrupole can be curved in the longitudinal direction, with the radius of curvature being equal to at least 10 times the radius of the cross-section of the working space. The electric quadrupole can be used for the effective transport of an ion beam over any distance, e.g. when injecting ions into charged particle accelerators, in mass separators, etc.

Description

Vynález se týká elektrického kvadrupólu pro transport nabitých částic na libovolné vzdálenosti.The invention relates to an electric quadrupole for transporting charged particles over any distance.

Dosud známé způsoby transportu nabitých částic na vzdálenosti velké v porovnáni s ohniskovými vzdálenostmi iontooptických prvků použivaji sérii elektrických nebo magnetických čoček, jejichž uspořádáni a parametry jsou obvykle voleny tak, aby zobrazovací podmínka předmět-obraz byla podél osy transportu vyplněna několikrát. Tim je dosaženo kvalitního bezeztrátového přenosu iontů v mezích akceptance iontooptického zařízeni. Nevýhodou tohoto způsobu je relativní složitost potřebného zařízeni a jeho velké příčné rozměry, zejména při použiti magnetických prvků.The prior art methods for transporting charged particles over long distances compared to the focal lengths of ion-optical elements employ a series of electric or magnetic lenses, the arrangement and parameters of which are usually selected such that the object-image imaging condition is filled several times along the transport axis. This achieves high-quality lossless ion transfer within the acceptance of the ion-optical device. The disadvantage of this method is the relative complexity of the equipment required and its large transverse dimensions, especially when using magnetic elements.

Uvedené nedostatky řeži elektricky kvadrupól podle vynálezu, který je tvořen čtyřmi napěťovými elektrodami, jejichž průřez je s výhodou kruhový nebo obdélníkový.These drawbacks are resolved electrically by the quadrupole of the invention, which consists of four voltage electrodes, the cross section of which is preferably circular or rectangular.

Podstata zařízeni podle vynálezu spočívá v tom, že elektrody jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, přičemž dutina šroubovící vymezená tvoři pracovní prostor, hodnota poměru stoupáni šroubovice k poloměru při£&ého průřezu pracovního prostoru je dána vztahem /64^4 kde l je stoupáni šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, je napětí, jímž byly transportované částice urychleny, VQ je napětí na elektrodách kvadrupólu. Dále může být střednice tohoto elektrostatického kvadrupólu v podélném směru zakřivena, přičemž poloměr křivosti je ro3 ven řádově nejméně 10 násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru.The principle of the device according to the invention consists in that the electrodes are arranged in the shape of a four-way helix, wherein the helical cavity delimits the working space, the value of the helix to radius ratio at the cross section of the working space is given by. r is the cross-sectional radius of the working space, is the voltage by which the transported particles were accelerated, V Q is the voltage at the quadrupole electrodes. Further, the center line of the electrostatic quadrupole may be curved in the longitudinal direction, the radius of curvature being out of the order of at least 10 times the radius of the cross-section of the working space.

229 250229 250

Na elektrody elektrtc kvadrupolu podle vynálezu, které jsou tvořeny vodičem jednoduchého, např. kruhového nebo obdélníkového průřezu se přivedou stejnosměrná napětí se střidajicí se polaritou V pracovním prostoru omezeném šroubovici se tak vytvoří kvadrupólové elektrostatické pole, které v širokém rozsahu parametrů kvadrupolu a ěástic zajišíuje příčnou stabilitu transportovaných částic. Podle analytických výpočtů maximální stabilizační účinek lze očekávat při následujících vztazích mezi poloměrem příčného průřezu pracovního prostoru r, stoupáním šroubovice L, potenciálem na elektrodách kvadrupolu + VQ a napětím V., jimž byly transportované částice urychleny:The quadrupole electrodes according to the invention, which consist of a conductor of a simple, eg circular or rectangular cross-section, are subjected to alternating voltages of alternating polarity. transported particles. According to the analytical calculations, the maximum stabilizing effect can be expected in the following relations between the radius of the cross-section of the working space r, the helix L, the potential at quadrupol + V Q electrodes and the voltage V, which accelerated the transported particles:

L = H rL = H r

V tomto případě je očekávaná akceptance kvadrupolu S. rovna:In this case, the expected acceptance of S. quadrupol is equal to:

S s 200 r /mm.rorad; mm/.S with 200 r / mm. Rad; mm /.

Osa elektr ického kvadrupolu nemusí být zcela přímková.The axis of the electric quadrupol may not be completely straight.

Přípustný poloměr zakřiveni osy, při němž zmenšení akceptan3 ce není ještě podstatné, je roven řádově 1.10 r. Zmenšeni poloměru zakřiveni pod tuto hodnotu povede ke snížení akceptance kvadrupolu.The permissible radius of curvature of the axis at which the reduction in acceptance is not yet substantial is of the order of 1.10 r. Reducing the radius of curvature below this value will lead to a reduction in quadrupol acceptance.

Hlavni výhody elektr. ického kvadrupolu pro transport urychlených iontů na velké vzdálenosti podle tohoto vynálezu spočívají v jeho jednoduchosti, v malých příčných rozměrech, daných kompaktnosti konstrukce, dále v tom, že ani akceptance ani žádná z uvedených výhod není závislá na délce kvadrupolu, á v tom, že osa kvadrupolu může být v jistých mezích zakřivena.Main advantages of electr. The quadrupol for long-range accelerated ion transport according to the present invention consists in its simplicity, small transverse dimensions due to the compactness of the structure, and in that neither the acceptance nor any of these advantages is dependent on the length of the quadrupol, The quadrupol may be curved within certain limits.

Elektrí<;^ kvadrupól podle vynálezu je znázorněn v nárysu na obr. 1, zatímco obr. 2 představuje řez rovinou A-A kolmou na podélný rozměr kvadrupolu.The electrical quadrupole of the invention is shown in elevation in Fig. 1, while Fig. 2 is a cross-sectional view of the line A-A perpendicular to the longitudinal dimension of the quadrupol.

Kvadrupól podle vynálezu znázorněný v nárysu na obr. 1 sestává ze čtyř elektrod 1, které jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šroubovice, v jejíž dutině je pracovní prostorThe quadrupole according to the invention shown in front view in FIG. 1 consists of four electrodes 1, which are arranged in the shape of a four-way helix, in the cavity of which there is a working space

229 250229 250

Obr. 2 představuje řez kvadrupólem v rovině A-A kolmé na jeho podélný rozměr, kde je jeho čtyřmi elektrodami J vymezena dutina tvořicí pracovní prostorGiant. 2 is a cross-sectional view of the quadrupole in the plane A-A perpendicular to its longitudinal dimension where its four electrodes J define the cavity forming the working space

Elektrické kí> kvadrupólu je možné použit k efektivnímu transportu svazku nabitých částic na libovolné vzdálenosti/ např. při injekci iontů do urychlovačů nabitých částic, v hmotnostních separátorech aj.The electrical quadrupole can be used to efficiently transport a charged particle beam over any distance (e.g., when injecting ions into charged particle accelerators, mass separators, etc.).

PřikladExample

Byl zhotoven elektric^ kvadrupol podle tohoto vynálezu, jehož geometrické parametry jsou: r = 5,5 mm, L = » 77 mm, průměr vodiče, z něhož jsou zhotoveny elektrody, je roven 5 mm. Při energii transportovaných protonů 30 keV a napětí na elektrodách VQ = 4,5 kV je vypočtená akceptance 1100 mm.mrad.An electric quadrupol according to the invention was produced, whose geometric parameters are: r = 5.5 mm, L = 77 mm, the diameter of the conductor from which the electrodes are made is equal to 5 mm. For transported proton energy of 30 keV and electrode voltage V Q = 4.5 kV, the calculated acceptance is 1100 mm.mrad.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 229 250229 250 1. Elektricky kvadrupól pro transport nabitých částic tvořený čtyřmi napěťovými elektrodami, jejichž průřez je s výhodou kruhový nebo obdélníkový, vyznačený tim, že elektrody /1/ jsou uspořádány do tvaru čtyřchodé šrouboví ce, přičemž dutina šroubovící vymezená tvoři pracovní prostor /2/, hodnota poměru stoupáni šroubovíce k poloměru příčného průřezu pracovního prostoru je dána vztahem 6 <. , kde L je stoupáni šroubovice, r je poloměr příčného průřezu pracovního prostoru, V., je napětí, jimž byly transportované částice urychleny, a VQ je napětí ná elektrodách kvedrupólu.An electrically quadrupole for transporting charged particles comprising four voltage electrodes, the cross-section of which is preferably circular or rectangular, characterized in that the electrodes (1) are arranged in the form of a four-screw helix, the helical cavity delimiting a working space (2). The ratio of helix pitch to the working area cross-section radius is given by 6 <. where L is the helix pitch, r is the working area cross-sectional radius, V., is the voltage with which the transported particles were accelerated, and V Q is the voltage to the quedrupole electrodes. 2. Elektrický kvadrupól podle bodu 1j vyznačený tim, že jeho střednice je zakřiven·, přičemž poloměr křivosti je roven řádově nejméně 10 násobku poloměru příčného průřezu pracovního prostoru /2/.An electric quadrupole according to claim 1, characterized in that its center line is curved, wherein the radius of curvature is of the order of at least 10 times the radius of the cross-section of the working space (2).
CS120583A 1983-02-22 1983-02-22 Electric quadruipole for transport of charged particles CS229250B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS120583A CS229250B1 (en) 1983-02-22 1983-02-22 Electric quadruipole for transport of charged particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS120583A CS229250B1 (en) 1983-02-22 1983-02-22 Electric quadruipole for transport of charged particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS229250B1 true CS229250B1 (en) 1984-06-18

Family

ID=5345867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS120583A CS229250B1 (en) 1983-02-22 1983-02-22 Electric quadruipole for transport of charged particles

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS229250B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chandezon et al. A new‐regime Wiley–McLaren time‐of‐flight mass spectrometer
KR100751594B1 (en) Plasma accelerator
DE102011109927B4 (en) Introduction of ions in Kingdon ion traps
US4287419A (en) Strong focus space charge
US3257579A (en) Particle-confining devices having magnetic mirrors
CS229250B1 (en) Electric quadruipole for transport of charged particles
Arianer et al. Cryebis, a multi-purpose ebis for the synchrotron SATURNE II
US3155593A (en) Apparatus for producing neutrons by collisions between ions
EP0430812B1 (en) Charged particle convergence device
Lombardi Overview of Linacs
US4737726A (en) Charged particle beam storage and circulation apparatus
Dreike et al. Selective focusing of different ion species produced by magnetically insulated ion beam diodes
DE3734620C1 (en) Electrostatic quadrupole lens system for focusing particle beams in a vacuum tube
Kester et al. The Frankfurt MEDEBIS: A prototype of an injector for a synchrotron dedicated for cancer therapya
SU1222055A1 (en) Faraday cylinder
SU743559A1 (en) Ionizing radiation generator
GB2070853A (en) Parallel-connected cathode segment arrangement for a hot cathode electron impact ion source
Elias et al. Design of the UCSB FEL (Free Electron Laser) Electron Beam System.
RU2212121C2 (en) Method and device for accelerating and focusing charged particles by constant field
Winkler et al. High current pulsed quadrupole lenses
Cavenago et al. Alice ion source and its high voltage platform
Grieser et al. Upgrading of the Heidelberg accelerator facility with a new high current injector
Faltens et al. Development of electrostatic quadrupoles for heavy ion fusion
Tang Correction of aberrations in a magnetic spectrometer by electric multipole lenses
SU638221A1 (en) Ion gun