DE959302C

DE959302C - Ion source

Info

Publication number: DE959302C
Application number: DEW15695A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Weimer
Original assignee: KARL WEIMER DIPL ING
Current assignee: KARL WEIMER DIPL ING
Priority date: 1955-01-07
Filing date: 1955-01-08
Publication date: 1957-03-07

Description

Die bisher bekannten Ionenquelle^ beispielsweise Kanalstrahl-, Glühkathoden- und Hochfrequenzionenquellen, haben den Nachteil, daß zwischen dem Ionenratun und dem benachbarten Nachbeschleunigungsraum ein verhältnismäßig enger Kanal notwendig ist. Dieser Kanal dient als Strömungswiderstand, damit der Druckunterschied zwischen Ionisatibnsraum (io~² Torr) und' Nachbeschleunigungsraum (io~~⁵ Torr) aufrechterhalten werden kann. Für die Leistungsfähigkeit der Ionenquelle wirkt sich der genannte Kanal jedoch nachteilig aus, da er auch für den Ionenstrom einen Widerstand darstellt und diesen begrenzt.The previously known ion sources, for example channel beam, hot cathode and high frequency ion sources, have the disadvantage that a relatively narrow channel is necessary between the ion rate and the adjacent post-acceleration space. This channel serves as a flow resistance so that the pressure difference between the ionization space (10 ~ ² Torr) and the post-acceleration space ( ¹⁰ ~~ 5 Torr) can be maintained. However, said channel has a disadvantageous effect on the efficiency of the ion source, since it also represents a resistance for the ion current and limits it.

Durch die Ionenquelle- nach der Erfindung läßt sich der angeführte Nachteil vermeiden. Bei der erfindungsgemäßen· Ionenquelle tritt ein Gasstrahl, vorteilhaft mit Überschallgeschwindigkeit, in einen evakuierten Raum, in dem Mittel¹ zur Ionisation der Teilchen dbs Gasstrahls vorgesehen sind ao und in dem die Gasatome von den ionisierten Teilchen getrennt werden, ein. Zur Vermeidung einer schädlichen Erhöhung des Gasdruckes ist es zweckmäßig, im Ionisationsraum, -insbesondere gegenüber dem Gaseititritt, Mittel zur Entfernung der eintretenden gasförmigen Stoffe vorzusehen. Zur Ionisation, die zweckmäßig in den Knotenpunkten der Gasdichte erfolgt, kann irgendein ionisierender Vorgang verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die gasförmigen Stoffe durch Hochfrequenz ionisiert. In eilner anderen bevor-The disadvantage mentioned can be avoided by the ion source according to the invention. In the ion source according to the invention, a gas jet, advantageously at supersonic speed, enters an evacuated space in which means ¹ are provided for ionizing the particles dbs gas jet and in which the gas atoms are separated from the ionized particles. In order to avoid a harmful increase in the gas pressure, it is expedient to provide means for removing the gaseous substances entering the ionization chamber, especially in relation to the gas inlet. Any ionizing process can be used for ionization, which expediently takes place in the nodal points of the gas density. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the gaseous substances are ionized by high frequency. In some other preferred

zugten Ausführungsform erfolgt die Ionisation durch Elektronenstoß. Zweckmäßig können auch oszillierende Elektronen verwendet werden.In the preferred embodiment, the ionization takes place by electron impact. Oscillating electrons can also expediently be used.

Das Herausziehen der im Gasstrahl erzeugten Ionen, erfolgt vorteilhaft durch elektrische und/ oder magnetische Felder. Durch eine große öffnung können die Ionen dann iiu 'einen NachbescMeuniigungsraum gelangen. Das erfindungsgemäße Verfahren, zur Ionisation gasförmiger ίο Stoffe soll im folgenden an Hand einer in einer Figur schematisch dargestellten beispielsweieen Anordnung zur Ausübung des Verfahrens näher erläutert werden.The extraction of the ions generated in the gas jet is advantageously carried out by electrical and / or magnetic fields. The ions can then use a large opening in a post-clearance space reach. The inventive method for ionizing gaseous ίο In the following, substances should be referred to as one in one Figure schematically illustrated example of an arrangement for performing the method in more detail explained.

Ia den Ionisationsraum ι tritt aus einer Lavaldüse 2, vorteilhaft mit Überschallgeschwindigkeit, ein Gasstrahl 3 ein. Besitzt der Gasstrahl eine genügend hohe Geschwindigkeit, so bleibt er auch im Vakuum über eine verhältnismäßig lange Strecke geschlossen. An der dem Gaseimtritt gegen» ao überliegenden Seite des Ionisationsraumes befindet sich eine öffnung 4, auf die der Gasstrahl 3 zweckmäßig gerichtet ist. Diese öffnung 4 führt zu einer Diffusionspumpe 5. Es ist vorteilhaft, die der öffnung 4 benachbarten Wände 6 und/oder die Rohrwandungen 7 zu kühlten, damit durch gestreute Atome keine Verschlechterung des Vakuums eintritt.Ia the ionization chamber ι emerges from a Laval nozzle 2, advantageously at supersonic speed, a gas jet 3. Does the gas jet have a sufficiently high speed, it remains in the vacuum for a relatively long time Route closed. Located on the side of the ionization space opposite the gas inlet an opening 4, onto which the gas jet 3 expediently is directed. This opening 4 leads to a diffusion pump 5. It is advantageous to have the to cool the walls 6 adjacent to the opening 4 and / or the pipe walls 7, so through scattered atoms no vacuum deterioration occurs.

In der Figur ist durch Knoten 8 eine beispielsweise Einstellung des Gasstrahls 3 angedeutet, derart, daß sich Stoßwellen, die einer stehenden Welle gleichen, ausbilden.In the figure, an example setting of the gas jet 3 is indicated by node 8, in such a way that shock waves that resemble a standing wave are formed.

Zur Erzielung einer ergiebigen Ionenbildung wird beispielsweise an einer Stelle 8 eine Hochfrequenzspule 9 angeordnet, durch· die die Ionisation bewirkt wird.In order to achieve a high level of ion formation, a high-frequency coil is used, for example, at one point 8 9 arranged through which the ionization is effected.

Die Ionen werden vorteilhaft durch nicht dargestellte elektrische und/oder magnetische. Felder aus dem Gasstrahl herausgezogen und können dann durch eine öffnung 10 in das Beschleunigungsrohr 11 gelangen. Durch Anwendung dies ■ erfindungsgemäßen Ioniisationsverfahrens kann die öffnung 10 sehr groß bemessen werden, und eine störende Verminderung der Ergiebigkeit der Ionenquelle durch die öffnung 10 wird damit vermieden. Erreicht wird dies vor allem, durch die erfindungsgemäße Ionisation in einem geschlossenen Gasstrahl, wodurch im Gegensatz zu den bekannten Verfahren sich bereits im Ionisationsraum ι ein gutes Vakuum aufrechterhalten läßt.The ions are advantageous by not shown electric and / or magnetic. Fields pulled out of the gas jet and can then through an opening 10 into the acceleration tube 11 arrive. By using this ■ ionization method according to the invention, the Opening 10 are very large, and a disruptive reduction in the productivity of the An ion source through the opening 10 is thus avoided. This is mainly achieved through the inventive ionization in a closed gas jet, which in contrast to With the known processes, a good vacuum can already be maintained in the ionization chamber.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Ion source, characterized in that a gas jet enters an evacuated space, Means for ionizing the particles of the gas jet are provided in this space and the unionized gas atoms are separated from the ions.

2. Ion source according to claim 1, characterized characterized that 'the gas jet at supersonic speed enters the ionization chamber.

3. Ion source according to claim 1 or 2, characterized in that means for removal the gaseous substances entering said ionization space, in particular 6g opposite the gas inlet are provided.

4. ion source according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the ionization takes place by high frequency.

5. Ion source according to claim 1 or one of the following claims, characterized by * - shows that the ionization occurs through electron impact.

6. Ion source according to claim 1 or one of the following claims, in particular according to Claim 4 or 5, characterized in that the ionization in 'nodes csr Gas tightness takes place.

7. Ion source according to claim 1 or buckets of the following claims, characterized in that that the ions by electric and / or magnetic fields from the gas jet pulled out.

8. Ion source according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the gas jet from a Laval nozzle enters the vacuum chamber.

9. Ion source according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that that on the side of the ionization space opposite the Laval nozzle there is a is located leading to a pump opening. IjO.

Ion source according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that 'in the vicinity of said opening lying walls of the ionization chamber and / or the pipe walls leading to the pump are cooled ·.

11. Ion source according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the gas jet after exiting passes from the Laval nozzle through a high frequency coil.

12. Use of an ion source according to claim ι or one of the following claims in devices for isotope separation.

1 sheet of drawings