DE1941659A1

DE1941659A1 - Device for generating an ion beam

Info

Publication number: DE1941659A1
Application number: DE19691941659
Authority: DE
Inventors: Pater Dr Maximilian
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1966-10-21
Filing date: 1969-08-16
Publication date: 1970-07-02
Also published as: GB1176257A; BE705157A; FR2022129A6; BE737733A; GB1248332A; DE1589547A1

Description

Böhler * Co. AktiengeSeilschaft, WienBöhler * Co. AktiengeSeilschaft, Vienna Vorrichtung zur Erzeugung eines IonenstrahlsDevice for generating an ion beam

Gegenstand des Hauptpatentes ( Anmeldung P 15 89 547*3-33 ) ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstrahls, bestehend au· einer ringförmigenelektrode, einer in aie hineinragenden, von ihr isoliert angeordneten stabförmigen Elektrode und min« destene einer Zuleitung für das zu ionisierende Medium zu dem Baum zwischen den Elektroden, zwischen denen eine kegelmantelförmige Gasentladung entsteht, deren elektrische Feldlinien «ur Strömungsr.ichtung des durch die Gasentladung geführten plasma·* bildenden Mediums geneigt sind·Subject of the main patent (application P 15 89 547 * 3-33) is a device for generating an ion beam, consisting of an annular electrode, a rod-shaped electrode arranged isolated from it and min « least one supply line for the medium to be ionized to the Tree between the electrodes, between which a cone-shaped gas discharge arises, whose electric field lines «ur Direction of flow of the plasma guided by the gas discharge * forming medium are inclined

Sämtliche Geräte, welche Ionen verwerten, wie Massenepaktro» graphen, Ionenbesohleuniger usw., arbeiten im Vakuum· Au· diesem Grund hat man bisher auch nur Ionenquellen verwenden können, die bei niedrigen Gasdrücken arbeiten und damit auch nur geringe spezifische Ionendichten erreicht* Die Ionisierung erfolgt für gewöhnlich mittels einer Gasentladung in dem zu ionisierenden Medium, wobei einerseits «ur Aufrechterhaltung der Entladung ein gewisser Mindestgasdruck im Ionenerzeuger nicht unterschritten werden darf und andererseits aus den schon erwähnten Gründen der sulässige Gasdruck auch naoh obenhin begrenzt ist· Eine Regelung der Ionendiohte war daher nur innerhalb enger Bereiche möglich, bei gleichzeitig geringen erzielten Ionendichten·All devices that utilize ions, such as mass par » graphs, ion accelerators, etc., work in a vacuum Au for this reason one has so far only used ion sources that work at low gas pressures and thus also only low specific ion densities achieved * The ionization usually takes place by means of a gas discharge in the to ionizing medium, being on the one hand «ur maintenance the discharge must not fall below a certain minimum gas pressure in the ion generator and on the other hand from the already The reasons mentioned above, the sulphurous gas pressure, too is limited · A regulation of the Ionendiohte was therefore only possible within narrow areas, with low ion densities achieved at the same time

Se ist bereits vorgeschlagen worden, zur Regelung der Ionendiol»-It has already been proposed to regulate the ionic diol »-

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te ein Magnetfeld mit einen axialen Gradierten zu verwenden, nobel der Feldgradient so einzustellen ist_t daß-einerseits-.-eine, bestimmte Anzahl von Ionen aus dem Ionenerzeuger austreten kann und andererseits eine bestimmte Gasinenge zwecks Auf rechter haltung der Gasentladung in ihm zurückgehalten wird· Dooh auch bei dieser Vorrichtung war es nötig, mit niedrigen Gasdrücken zu arbeiten, so daß nur relativ niedrige spezifische Ionendichten erreicht werden konnten·te a magnetic field having an axial graded to use, nobel the field gradient is set so _t that-on the one hand can -.- leak a certain number of ions from the ion generator and on the other hand a certain Gasinenge is for the purpose on the right attitude of the gas discharge retained therein · Dooh also with this device it was necessary to work with low gas pressures, so that only relatively low specific ion densities could be achieved.

Sine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstrahls, weIohes es erlaubt, hohe Druckdifferenzen zwischen Ionenerzeuger und Ionen— verwert er aufrechtzuerhalten, besteht gemäß dem Haupt patent ( Anmeldung J? 15 89 547·3-33 ) aus einem parallel zur Ströaungsriohtung des Mediusse materiell begrenzten Entladungeraum mit geerdeten, elektrisch leitenden Begrenzungsflächen·Its device for generating an ion beam, white it allows high pressure differences between ion generator and ions— if it is used to maintain it exists according to the main patent (Registration J? 15 89 547 · 3-33) from a parallel to the flow direction of the medium's materially limited discharge space with grounded, electrically conductive boundary surfaces

In der kegelmanteiförmigen Gasentladung, deren elektrische Feldlinien zur Strömungsrichtung des zu ionisierenden ^e·· diums geneigt sind* erfolgt infolge der bekannten Wechselwirkung iwischen geladenen Teilchen und elektromagnetischen Feldern eine Anreicherung der positiven Ionen im Zentrum des Bntlsduxtgsraums»f während die Elektronen nach außen abgelenkt und durch die geerdeten, elektrisch leitende» Begrenzung»·· fläohen abgeleitet werden· Hierbei wird einerseits eine im I dealfall vollständige Ionisation und Ladungetrennung bewirkt^ andererseits wirkt die kegelmanteiförmige Gasentladung als ei· ne Art elektromagnetischea Reduzierventil, welches es erlaubt, große BruaMiffereasen swiachen lonenerzeuger und Ionenverwerter aufrechtzuerhalten· fein» Wirksamlreit ist so grofi, daß ee bei· »pieleweise möglieh ist, den lonenerzeuger bei Atmosphärdruck arbeiten au lassen und ihn an den Ion«nverwerter unmittelbar anzusohlieitnj ohne äaS ss hierdurch im Ionenverwerter 8tt einem uasulässigen Druckanstieg kommt· Die Möglichkeit, ö«el Xöneners@uger bei hohen Brücken arbeite» zu lassen» .erl^ibit di®In the cone-shaped gas discharge, its electrical Field lines for the direction of flow of the ^ e to be ionized diums are inclined * occurs as a result of the well-known interaction between charged particles and electromagnetic particles Fields an enrichment of the positive ions in the center of the Bntlsduxtgsraums »f while the electrons are deflected outwards and through the grounded, electrically conductive »delimitation» ·· flähen are derived · Here, on the one hand, an im I dealfall causes complete ionization and charge separation ^ on the other hand, the cone-shaped gas discharge acts as an egg a kind of electromagnetic reducing valve, which allows large bruamiffereases are ion generators and ion recyclers to be maintained · fine »effective speed is so great that ee “Perhaps it is possible to use the ion generator at atmospheric pressure let it work and send it to the ion recycler directly anzusohlieitnj without äaS ss thereby in the ion processor 8tt an unavoidable increase in pressure comes · The possibility of oil Xöneners @ uger work on high bridges »to let» .erl ^ ibit di®

w©sentlieli höherer ionendichten als bisher· Wenn, Sie sptiisale erssielbare Ionendiohte In der von 10^:^ Xb»»ii pr@'eä^ lag, .so kann sie ©it der -extis.w © sentlieli higher ion densities than hitherto · If, later, you can find ion diohtes in the range of 10 ^: ^ Xb »» ii pr @ 'eä ^, .so it can © it der -ext is.

©isf 3· 10* ^: Xoaea / c®- uäi^ »@iit;weitet ge«-; 0σ·827//1124 ■ ,-:. ; ^; - !/ © isf 3 · 10 * ^: Xoaea / c®- uäi ^ "@iit; widens ge"-; 0σ · 827 // 1124 ■, - :. ; ^; -! /

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steigert werden· Eine einfache Regelbarkeit der Ionendichte ergibt aich aus der Veränderung des Gasdruckes und der Stromstärke der Gasentladung, welche "bei höheren Drücken als lichtbogen brennt sowie durch die Wahl eines geeigneten Querschnitts des Ionenstroms· .can be increased · A simple controllability of the ion density aich results from the change in gas pressure and current strength the gas discharge, which "arises at higher pressures than burns as well as by the choice of a suitable cross-section of the ionic current ·.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung "besteht darin, daß die kegel·· mantelförmige Gasentladung infolge ihrer ablenkenden Wirkung bereits zu einer gewissen Massentrennung führt, was bei der Verwendung der Ionen in einem Massenepektrographen, etwa bei der Erzeugung von Üp35 ^aufl tfranhexafluorid,. ^v°ⁿ Bedeutung sein kann· Another advantage of the invention "is that the cone · due to its deflecting effect leads jacket-shaped gas discharge already to a certain mass separation, resulting in the use of the ions in a Massenepektrographen, such as in the production of Üp35 ^ed tfranhexafluorid ,. ^v ° ⁿ Meaning can be

Sie vorliegend· Erfindung besteht nun in den Vorschlag, gegen» über dem Entladung·raum mindestens eine Gegenelektrode anzuordnen, deren Ladung jeweils ein' der Ladung der erzeugten Ionen entgegengesetztes Vorzeichen besitzt, so daß die Ionen aus dem Ionenerzeuger abgesaugt werden· Ir Felle einer beabsichtigten Isotopentrennung kann beispielsweise als Auffangvorrichtung für jede Isotopenart mindestens eine separate Gegenelektrode Anwendung finden· Ss kann aber auch mit einer einzigen Gegenelektrode gearbeitet werden, auf welcher sich die verschiedenen Isotopenarten radial voneinander getrennt niederschlagen·You present · invention consists in the proposal against » to arrange at least one counterelectrode above the discharge space, the charge of which is one of the charge of the generated Ions have opposite signs, so that the ions are sucked out of the ion generator. In cases of an intended isotope separation, at least one separate collection device can be used, for example, for each type of isotope Counterelectrode can be used · Ss can also be used with a single counterelectrode can be worked on, on which the different types of isotopes are radially separated from each other knock down·

line bevorzugte AuftTührungsform der Erfindung besteht darin, die Gegenelektroden gleichzeitig als Bezugspotenial für die Erdung der den-Bntladungsraum begrenzenden elektrisch leitenden flKchen zu verwenden» so dafl sich ζ·Β· die durch die Begrenzungsflfiahen abgeleiteten Elektronen auf der Gegenelektro·» de mit den dort aufgefangenen Ionen wieder zu neutralen Atomen vereinigen können·line preferred embodiment of the invention is the counter electrodes at the same time as a reference potential for the Earthing of the electrically conductive surfaces delimiting the discharge space should be used »so that de can reunite to neutral atoms with the ions trapped there

Darüber hinaus können alle im Hauptpatent beschriebenen Aus» £tihrusgsformen in sinnvoller Entsprechung auch i» falle diener Zuaatsanmeldung Anwendung finden·In addition, all of the features described in the main patent can be used. Forms of duty in a meaningful correspondence also in the case of servants Apply for additional registration

Gegenstand der Anmeldung ist daher eine Vorrichtung zur Er-The subject of the application is therefore a device for creating

009827/1124009827/1124

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Ma 15-0 l/Z ■Ma 15-0 l / Z ■

,19A 1659, 19A 1659

zeugung eines Ionenstrahls gemäß dem Hauptpatent ( Anmeldung P T 5 89 54-7.3-53 ) und die Erfindung "besteht d-?.rin_f daß
gegenüber dem Entladungsraum mindestens eine Gegenelektrode
angeordnet ist, deren Ladung jeweils ein der Ladung der erzeugten Ionen entgegengesetztes Torzeichen "besitzt*generation of an ion beam according to the main patent (application PT 5 89 54-7.3-53) and the invention "consists d - ?. rin _f that
at least one counter-electrode opposite the discharge space
is arranged, the charge of which has a gate sign opposite the charge of the generated ions "*

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Claims

Patent claims

Apparatus for generating a xon beam according to the main patent (application E 15 89 547 »3-33), thereby marked ic h η et that compared to the discharge space mineatena a counter electrode is arranged, whose Charge the opposite of the charge of the generated ions Has a sign

2 »Correction according to claim 1, characterized in that that the (place electrode j ^ le as a reference potential for the determination of the electrical "delimiting the discharge space" serves leading plans

Ge. br »Boh- 1-er A / 6 o · AG · f Patent office V ^

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009827/1124009827/1124

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