RU2011151095A - Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр - Google Patents

Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр Download PDF

Info

Publication number
RU2011151095A
RU2011151095A RU2011151095/02A RU2011151095A RU2011151095A RU 2011151095 A RU2011151095 A RU 2011151095A RU 2011151095/02 A RU2011151095/02 A RU 2011151095/02A RU 2011151095 A RU2011151095 A RU 2011151095A RU 2011151095 A RU2011151095 A RU 2011151095A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
ion source
ions
region
longitudinal axis
Prior art date
Application number
RU2011151095/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2526026C2 (ru
Inventor
Гленн Б. РОЗЕНТАЛЬ
Original Assignee
АЛЬФА СОРС ЭлЭлСи
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 АЛЬФА СОРС ЭлЭлСи filed Critical АЛЬФА СОРС ЭлЭлСи
Publication of RU2011151095A publication Critical patent/RU2011151095A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2526026C2 publication Critical patent/RU2526026C2/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • G21C17/112Measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H01J27/18Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02Details of handling arrangements
    • G21C19/10Lifting devices or pulling devices adapted for co-operation with fuel elements or with control elements
    • G21C19/105Lifting devices or pulling devices adapted for co-operation with fuel elements or with control elements with grasping or spreading coupling elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00Radioactive sources
    • G21G4/04Radioactive sources other than neutron sources
    • G21G4/06Radioactive sources other than neutron sources characterised by constructional features
    • G21G4/08Radioactive sources other than neutron sources characterised by constructional features specially adapted for medical application
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • H05H1/10Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball
    • H05H1/14Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied magnetic fields only, e.g. Q-machines, Yin-Yang, base-ball wherein the containment vessel is straight and has magnetic mirrors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

1. Источник ионов, содержащий:камеру, расположенную вокруг продольной оси и содержащую газ,систему магнитного удержания, предназначенную для создания магнитного поля в области удержания в камере, причем область удержания расположена вокруг оси и проходит вдоль оси от ближнего конца к дальнему концу, и магнитное поле содержитпервое магнитное зеркало, находящееся на ближнем конце области удержания,второе магнитное зеркало, находящееся на дальнем конце области удержания,по существу, однородное магнитное поле, расположенное вокруг продольной оси и направленное, по существу, параллельно ей, причем, по существу, однородное магнитное поле находится между первым и вторым магнитными зеркалами, ивозбудитель электронно-циклотронного резонанса, который создает переменное во времени электрическое поле, которое возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания, причем возбужденные электроны взаимодействуют с газом, образуя удерживаемую плазму,причем в ходе эксплуатации система магнитного удержания удерживает плазму в области удержания, благодаря чему, часть атомов в плазме испытывают многократно ионизирующие взаимодействия с возбужденными электронами для образования многократно ионизированных ионов, имеющих выбранное конечное состояние ионизации.2. Источник ионов по п.1, в котором каждое из первого и второго магнитных зеркал содержит неоднородное магнитное поле, причем поле:направлено, по существу, вдоль продольной оси, и имеет величину, которая возрастает как функция осевого расстояния от, по существу, однородного магнитного поля до пиковой величины, превышающей величину, по суще

Claims (96)

1. Источник ионов, содержащий:
камеру, расположенную вокруг продольной оси и содержащую газ,
систему магнитного удержания, предназначенную для создания магнитного поля в области удержания в камере, причем область удержания расположена вокруг оси и проходит вдоль оси от ближнего конца к дальнему концу, и магнитное поле содержит
первое магнитное зеркало, находящееся на ближнем конце области удержания,
второе магнитное зеркало, находящееся на дальнем конце области удержания,
по существу, однородное магнитное поле, расположенное вокруг продольной оси и направленное, по существу, параллельно ей, причем, по существу, однородное магнитное поле находится между первым и вторым магнитными зеркалами, и
возбудитель электронно-циклотронного резонанса, который создает переменное во времени электрическое поле, которое возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания, причем возбужденные электроны взаимодействуют с газом, образуя удерживаемую плазму,
причем в ходе эксплуатации система магнитного удержания удерживает плазму в области удержания, благодаря чему, часть атомов в плазме испытывают многократно ионизирующие взаимодействия с возбужденными электронами для образования многократно ионизированных ионов, имеющих выбранное конечное состояние ионизации.
2. Источник ионов по п.1, в котором каждое из первого и второго магнитных зеркал содержит неоднородное магнитное поле, причем поле:
направлено, по существу, вдоль продольной оси, и имеет величину, которая возрастает как функция осевого расстояния от, по существу, однородного магнитного поля до пиковой величины, превышающей величину, по существу, однородного магнитного поля, и
пиковая величина первого магнитного зеркала превышает пиковую величину второго магнитного зеркала.
3. Источник ионов по п.2, в котором пиковая величина каждого из первого и второго магнитных зеркал более чем вдвое превышает величину, по существу, однородного магнитного поля.
4. Источник ионов по п.1, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля составляет локальный аксиальный минимум магнитного поля в области удержания.
5. Источник ионов по п.1, дополнительно содержащий экстрактор для извлечения пучка ионов из области удержания, причем пучок содержит часть многократно ионизированных ионов в выбранном конечном состоянии ионизации.
6. Источник ионов по п.5, в котором ток ионного пучка составляет 1 мА или более.
7. Источник ионов по п.5, в котором ток ионного пучка составляет 10 мА или более.
8. Источник ионов по п.5, в котором ток ионного пучка составляет 20 мА или более.
9. Источник ионов по п.5, в котором ток ионного пучка составляет 50 мА или более.
10. Источник ионов по п.6, в котором, по меньшей мере, 50% ионов в пучке находится в выбранном конечном состоянии ионизации.
11. Источник ионов по п.10, в котором, по меньшей мере, 70% ионов в пучке находится в выбранном конечном состоянии ионизации.
12. Источник ионов по п.1, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса создает переменное во времени электрическое поле, имеющее частоту, по существу, настроенную на частоту электронно-циклотронного резонанса, соответствующую, по существу, однородному магнитному полю.
13. Источник ионов по п.12, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в объеме, содержащем, по существу, однородное магнитное поле.
14. Источник ионов по п.1, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 10% по области, расположенной вокруг продольной оси, причем область находится посередине между первым и вторым магнитными зеркалами и проходит вдоль продольной оси на расстояние, равное, по меньшей мере, около 25% осевого расстояния между первым и вторым магнитными зеркалами.
15. Источник ионов по п.1, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 1% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
16. Источник ионов по п.1, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 5% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
17. Источник ионов по п.1, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 10% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
18. Источник ионов по п.1, в котором магнитное поле обладает азимутальной симметрией относительно продольной оси по области удержания.
19. Источник ионов по п.1, в котором время электронно-циклотронной декорреляции для электронов, возбуждаемых возбудителем электронно-циклотронного резонанса, равно, по меньшей мере, по порядку величины, среднему времени удержания нагретого электрона в области удержания.
20. Источник ионов по п.12, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает, по меньшей мере, часть электронов в объеме до энергии около 200 эВ или более.
21. Источник ионов по п.12, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает, по меньшей мере, часть электронов в объеме до энергии около 300 эВ или более.
22. Источник ионов по п.12, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает, по меньшей мере, часть электронов в объеме до энергии около 1 кэВ или более.
23. Источник ионов по п.1, дополнительно содержащий ионно-циклотронный возбудитель, который направляет излучение в область удержания для предпочтительного возбуждения циклотронного движения ионов в плазме, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации, для увеличения кинетической энергии ионов в направлениях, перпендикулярных продольной оси.
24. Источник ионов по п.23, в котором ионно-циклотронный возбудитель, предпочтительно, увеличивает время удержания в области удержания ионов, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации, тем самым, увеличивая количество ионов, испытывающих дополнительные ионизирующие взаимодействия с электронами в области удержания, для образования ионов, имеющих выбранное конечное состояние ионизации.
25. Источник ионов по п.24, в котором ионно-циклотронный возбудитель направляет в область удержания излучение, имеющее частоту, по существу, настроенную на ионно-циклотронную частоту ионов, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации в, по существу, однородном магнитном поле.
26. Источник ионов по п.25, в котором выбранное возбужденное состояние ионизации является единично ионизированным состоянием.
27. Источник ионов по п.25, в котором выбранное возбужденное состояние ионизации является многократно ионизированным состоянием, степень ионизации которого меньше, чем у конечного состояния ионизации.
28. Источник ионов по п.24, в котором ионно-циклотронный возбудитель направляет излучение в область удержания на совокупности частот, каждая из которых, по существу, настроена на ионно-циклотронную частоту ионов, имеющих соответствующее выбранное возбужденное состояние ионизации в, по существу, однородном магнитном поле.
29. Источник ионов по п.25, в котором ионно-циклотронный возбудитель содержит антенну, выбранную из группы, состоящей из невитой бифилярной антенны и невитой филярной антенны.
30. Источник ионов по п.1, в котором:
по меньшей мере, одно магнитное зеркало содержит магнитное поле, выходящее из области удержания,
электронно-циклотронный возбудитель настроен на электронно-циклотронную частоту, соответствующую части магнитного поля, выходящей из области удержания, для возбуждения циклотронного движения неудерживаемых электронов в части поля, причем неудерживаемые электроны взаимодействуют с газом, образуя неудерживаемую плазму, и
источник ионов дополнительно содержит распыляемую мишень, находящуюся в камере ближе к части магнитного поля, на которую подается напряжение смещения для притяжения ионов из неудерживаемой плазмы, в результате столкновений с притягиваемыми ионами, распылительный источник испускает нейтральные частицы, образующие, по меньшей мере, часть атомарного газа.
31. Источник ионов по п.30, в котором, по меньшей мере, часть испущенных нейтральных частиц взаимодействует с неудерживаемыми электронами для образования ионов, которые притягиваются обратно к распылительному источнику.
32. Источник ионов по п.31, в котором распыляемая мишень содержит, по меньшей мере, одно, выбранное из списка, состоящего из кольца из материала, расположенного вокруг продольной оси, кольца из материала, расположенного вокруг продольной оси и имеющего поверхность мишени, наклоненную относительно продольной оси, и материала мишени, размещенного вокруг продольной оси и проходящего вдоль нее.
33. Источник ионов по п.1, в котором газ содержит атомы He, и система магнитного удержания удерживает плазму в области удержания, благодаря чему, часть атомов He в плазме испытывает два единично ионизирующих взаимодействия с возбужденными электронами с образованием альфа-частиц или ионов 3He++.
34. Источник ионов по п.33, дополнительно содержащий экстрактор для извлечения пучка ионов He из области удержания, причем пучок содержит альфа-частицы или ионы 3He++.
35. Источник ионов по п.34, в котором ток пучка ионов He составляет 1 мА или более.
36. Источник ионов по п.34, в котором ток пучка ионов He составляет 20 мА или более.
37. Источник ионов по п.35, в котором, по меньшей мере, 50% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
38. Источник ионов по п.35, в котором, по меньшей мере, 70% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
39. Источник ионов по п.35, в котором, по меньшей мере, 90% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
40. Источник ионов по п.1, в котором система магнитного удержания дополнительно предназначена для создания магнитного поля радиального удержания, которое ограничивает радиальное движение плазмы от продольной оси,
причем магнитное поле радиального удержания, по существу, не проходит в, по существу, однородное магнитное поле.
41. Источник ионов по п.40, в котором система магнитного удержания содержит многополюсный магнит радиального удержания, расположенный вокруг продольной оси, который создает магнитное поле, направленное азимутально к продольной оси и имеющее величину, которая радиально уменьшается с увеличением близости к оси, но не вдоль одной или нескольких переходных областей.
42. Источник ионов по п.40, в котором многополюсный магнит содержит 8 или более полюсов.
43. Источник ионов по п.1, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса создает переменное во времени электрическое поле, имеющее частоту, по существу, расстроенную по отношению к частоте электронно-циклотронного резонанса, соответствующей, по существу, однородному магнитному полю.
44. Источник ионов по п.43, в котором:
возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в первой области неоднородного магнитного поля, удаленной от, по существу, однородного магнитного поля вдоль продольной оси, и во второй области неоднородного магнитного поля, ближней к, по существу, однородному магнитному полю вдоль продольной оси.
45. Источник ионов по п.43, в котором каждая из первой и второй областей неоднородного магнитного поля содержит поверхность, образованную точками, отличающимися тем, что частота переменного во времени электрического поля настроена на частоту электронно-циклотронного резонанса неоднородного магнитного поля в точках.
46. Источник ионов по п.1, в котором, по существу, однородное магнитное поле имеет величину около .5 Т или более.
47. Источник ионов по п.1, в котором, по существу, однородное магнитное поле имеет величину около .6 Т или более.
48. Источник ионов по п.1, в котором газ содержит молекулы, и возбужденные электроны взаимодействуют с газом для диссоциации молекул с образованием удерживаемой плазмы.
49. Способ генерации ионного пучка, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают камеру, расположенную вокруг продольной оси и содержащую газ,
создают магнитное поле в области удержания в камере, причем область удержания расположена вокруг оси и проходит вдоль оси от ближнего конца к дальнему концу, и магнитное поле содержит
первое магнитное зеркало, находящееся на ближнем конце области удержания,
второе магнитное зеркало, находящееся на дальнем конце области удержания,
по существу, однородное магнитное поле, расположенное вокруг продольной оси и направленное, по существу, параллельно ей, причем, по существу, однородное магнитное поле находится между первым и вторым магнитными зеркалами,
создают переменное во времени электрическое поле для возбуждения циклотронного движения электронов, находящихся в области удержания,
обеспечивают взаимодействие возбужденных электронов с газом для формирования удерживаемой плазмы, и
удерживают плазму в области удержания, благодаря чему, часть атомов в плазме испытывает многократно ионизирующие взаимодействия с возбужденными электронами для образования многократно ионизированных ионов, имеющих выбранное конечное состояние ионизации.
50. Способ по п.49, в котором каждое из первого и второго магнитных зеркал содержит неоднородное магнитное поле, причем поле:
направлено, по существу, вдоль продольной оси и
имеет величину, которая возрастает как функция осевого расстояния от, по существу, однородного магнитного поля до пиковой величины, превышающей величину, по существу, однородного магнитного поля, и
пиковая величина первого магнитного зеркала превышает пиковую величину второго магнитного зеркала.
51. Способ по п.49, в котором пиковая величина каждого из первого и второго магнитных зеркал более чем вдвое превышает величину, по существу, однородного магнитного поля.
52. Способ по п.49, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля составляет локальный аксиальный минимум магнитного поля в области удержания.
53. Способ по п.49, дополнительно содержащий этап, на котором извлекают ионный пучок из области удержания, причем пучок содержит часть ионов, находящихся в выбранном конечном состоянии ионизации.
54. Способ по п.53, в котором ток ионного пучка составляет 1 мА или более.
55. Способ по п.53, в котором ток ионного пучка составляет 10 мА или более.
56. Способ по п.53, в котором ток ионного пучка составляет 20 мА или более.
57. Способ по п.53, в котором ток ионного пучка составляет 50 мА или более.
58. Способ по п.54, в котором, по меньшей мере, 70% ионов находится в выбранном конечном состоянии ионизации.
59. Способ по п.54, в котором, по меньшей мере, 80% ионов в пучке находится в выбранном конечном состоянии ионизации.
60. Способ по п.49, в котором переменное во времени электрическое поле имеет частоту, по существу, настроенную на частоту электронно-циклотронного резонанса, соответствующую, по существу, однородному магнитному полю.
61. Способ по п.60, в котором возбудитель электронно-циклотронного резонанса возбуждает циклотронное движение электронов, находящихся в объеме, окружающем, по существу, однородное магнитное поле.
62. Способ по п.49, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 10% по области, расположенной вокруг продольной оси, причем область находится посередине между первым и вторым магнитными зеркалами и проходит вдоль продольной оси на расстояние, равное, по меньшей мере, около 25% осевого расстояния между первым и вторым магнитными зеркалами.
63. Способ по п.49, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 1% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
64. Способ по п.49, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 5% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
65. Способ по п.49, в котором величина, по существу, однородного магнитного поля изменяется менее чем на 10% по области, проходящей, по меньшей мере, на 15 см вдоль продольной оси.
66. Способ по п.49, в котором магнитное поле обладает азимутальной симметрией относительно продольной оси по области удержания.
67. Способ по п.49, в котором время электронно-циклотронной декорреляции для возбужденных электронов равно, по меньшей мере, по порядку величины, среднему времени удержания нагретого электрона в области удержания.
68. Способ по п.49, содержащий этап, на котором возбуждают циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания для сообщения электрону энергии около 200 эВ или более.
69. Способ по п.49, содержащий этап, на котором возбуждают циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания для сообщения электрону энергии около 300 эВ или более.
70. Способ по п.49, содержащий этап, на котором возбуждают циклотронное движение электронов, находящихся в области удержания для сообщения электрону энергии около 1 кэВ или более.
71. Способ по п.49, дополнительно содержащий этап, на котором направляют излучение в область удержания для предпочтительного возбуждения циклотронного движения ионов в плазме, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации, для увеличения кинетической энергии ионов в направлениях, перпендикулярных продольной оси.
72. Способ по п.71, в котором на этапе направления излучения в область удержания для предпочтительного возбуждения циклотронного движения ионов в плазме, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации
предпочтительно, увеличивают время удержания в области удержания для ионов, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации, тем самым, увеличивая количество атомов, испытывающих дополнительные ионизирующие взаимодействия с электронами в области удержания.
73. Способ по п.72, в котором на этапе направления излучения в область удержания для предпочтительного возбуждения циклотронного движения ионов в плазме, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации
направляют в область удержания излучение, имеющее частоту, по существу, настроенную на ионно-циклотронную частоту ионов, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации в, по существу, однородном магнитном поле.
74. Способ по п.73, в котором выбранное возбужденное состояние ионизации является единично ионизированным состоянием.
75. Способ по п.73, в котором выбранное возбужденное состояние ионизации является многократно ионизированным состоянием, степень ионизации которого меньше, чем у конечного состояния ионизации.
76. Способ по п.73, содержащий этап, на котором направляют излучение в область удержания на совокупности частот, причем каждая частота, по существу, настроена на ионно-циклотронную частоту ионов, имеющих соответствующее выбранное возбужденное состояние ионизации в, по существу, однородном магнитном поле.
77. Способ по п.73, в котором на этапе направления излучения в область удержания для предпочтительного возбуждения циклотронного движения ионов в плазме, имеющих выбранное возбужденное состояние ионизации
направляют излучение от антенны, выбранной из группы, состоящей из невитой бифилярной антенны и невитой филярной антенны.
78. Способ по п.73, в котором:
по меньшей мере, одно магнитное зеркало содержит магнитное поле, выходящее из области удержания,
частота переменного во времени электрического поля настроена на электронно-циклотронную частоту, соответствующую части магнитного поля, выходящей из области удержания, для возбуждения циклотронного движения неудерживаемых электронов в части поля, причем неудерживаемые электроны взаимодействуют с газом, образуя неудерживаемую плазму, и
дополнительно содержащий этапы, на которых:
обеспечивают распыляемую мишень, находящуюся в камере ближе к части магнитного поля,
подают напряжение смещения на распыляемую мишень для притяжения ионов из неудерживаемой плазмы, благодаря чему, в результате столкновений с притягиваемыми ионами, распылительный источник испускает нейтральные частицы, образующие, по меньшей мере, часть атомарного газа.
79. Способ по п.78, в котором, по меньшей мере, часть испущенных нейтральных частиц взаимодействует с неудерживаемыми электронами для образования ионов, которые притягиваются обратно к распылительному источнику со смещением.
80. Способ по п.79, в котором распыляемая мишень содержит, по меньшей мере, одно, выбранное из списка, состоящего из кольца из материала, расположенного вокруг продольной оси, кольца из материала, расположенного вокруг продольной оси и имеющего поверхность мишени, наклоненную относительно продольной оси, материала мишени, размещенного вокруг продольной оси и проходящего вдоль нее.
81. Способ по п.49, в котором газ содержит атомы He, и содержащий этап, на котором:
удерживают плазму в области удержания, благодаря чему, часть атомов He в плазме испытывает два единично ионизирующие взаимодействия с возбужденными электронами с образованием альфа-частиц.
82. Способ по п.81, дополнительно содержащий этап, на котором извлекают пучок ионов He из области удержания, причем пучок содержит альфа-частицы или ионы 3He++.
83. Способ по п.82, в котором ток пучка ионов He составляет 1 мА или более.
84. Способ по п.82, в котором ток пучка ионов He составляет 20 мА или более.
85. Способ по п.83, в котором, по меньшей мере, 50% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
86. Способ по п.83, в котором, по меньшей мере, 70% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
87. Способ по п.83, в котором, по меньшей мере, 90% ионов в пучке составляют альфа-частицы или ионы 3He++.
88. Способ по п.49, дополнительно содержащий этап, на котором создают магнитное поле радиального удержания, которое удерживает плазму радиальном направлении,
причем магнитное поле радиального удержания, по существу, не проходит в, по существу, однородное магнитное поле.
89. Способ по п.88, в котором на этапе создания магнитного поля радиального удержания создают магнитное поле, направленное азимутально к продольной оси и имеющее величину, которая радиально уменьшается с увеличением близости к оси, но не вдоль одной или нескольких переходных областей.
90. Способ по п.49, содержащий этап, на котором создают переменное во времени электрическое поле, имеющее частоту, по существу, расстроенную по отношению к частоте электронно-циклотронного резонанса, соответствующей, по существу, однородному магнитному полю.
91. Способ по п.90, содержащий этап, на котором:
возбуждают циклотронное движение электронов, находящихся в первой области неоднородного магнитного поля, удаленной от, по существу, однородного магнитного поля вдоль продольной оси, и во второй области неоднородного магнитного поля, ближней к, по существу, однородному магнитному полю вдоль продольной оси.
92. Способ по п.91, в котором каждая из первой и второй областей неоднородного магнитного поля содержит поверхность, образованную точками, в которых частота переменного во времени электрического поля настроена на частоту электронно-циклотронного резонанса неоднородного магнитного поля в точках.
93. Способ по п.92, дополнительно содержащий этап, на котором осуществляют стохастический нагрев электронов в области удержания, которые проходят через первую и вторую области много раз.
94. Способ по п.49, в котором, по существу, однородное магнитное поле имеет величину около .5 Т или более.
95. Способ по п.49, в котором, по существу, однородное магнитное поле имеет величину около .6 Т или более.
96. Способ по п.49, в котором газ содержит молекулы, и на этапе обеспечения взаимодействия возбужденных электронов с газом для формирования удерживаемой плазмы диссоциируют молекулы.
RU2011151095/07A 2009-05-15 2009-07-16 Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр RU2526026C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17885709P 2009-05-15 2009-05-15
US61/178,857 2009-05-15
PCT/US2009/050839 WO2010132068A1 (en) 2009-05-15 2009-07-16 Ecr particle beam source apparatus, system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011151095A true RU2011151095A (ru) 2013-06-20
RU2526026C2 RU2526026C2 (ru) 2014-08-20

Family

ID=41202765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011151095/07A RU2526026C2 (ru) 2009-05-15 2009-07-16 Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр

Country Status (7)

Country Link
US (3) US8624502B2 (ru)
EP (2) EP3905300A3 (ru)
KR (1) KR101686694B1 (ru)
AU (1) AU2009346233B2 (ru)
RU (1) RU2526026C2 (ru)
WO (2) WO2010132068A1 (ru)
ZA (1) ZA201109286B (ru)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101583310B (zh) * 2007-01-11 2013-09-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于同时进行pet和mr成像的pet/mr扫描器
FR2942801B1 (fr) * 2009-03-05 2012-03-23 Quertech Ingenierie Procede de traitement d'une piece en elastomere par des ions multi-energies he+ et he2+ pour diminuer le frottement
US8624502B2 (en) * 2009-05-15 2014-01-07 Alpha Source Llc Particle beam source apparatus, system and method
US9310323B2 (en) 2009-05-16 2016-04-12 Rapiscan Systems, Inc. Systems and methods for high-Z threat alarm resolution
DE102010061178A1 (de) * 2010-12-13 2012-06-14 Gsi Helmholtzzentrum Für Schwerionenforschung Gmbh Chromatischer Energiefilter
RU2480858C2 (ru) * 2011-07-22 2013-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт прикладной физики РАН Сильноточный источник многозарядных ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
CN102767496B (zh) * 2012-05-22 2014-12-03 北京卫星环境工程研究所 化学-电磁混合可变比冲的推进器
US9123519B2 (en) * 2012-06-01 2015-09-01 Rapiscan Systems, Inc. Methods and systems for time-of-flight neutron interrogation for material discrimination
JP2014157758A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd マイクロ波イオン源及びその起動方法
US10135236B2 (en) * 2013-02-20 2018-11-20 The Board of Regents of the Nevada Systems of Higher Education on behalf of the University of Nevada, Las Vegas Auto-triggered methods and systems for protecting against direct and indirect electronic attack
US9129770B2 (en) 2013-03-14 2015-09-08 Schlumberger Technology Corporation Ion source having negatively biased extractor
CA2928376C (en) * 2013-10-23 2023-03-07 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Hybrid generators and methods of using them
US9635750B2 (en) * 2013-10-23 2017-04-25 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Oscillator generators and methods of using them
US9557427B2 (en) 2014-01-08 2017-01-31 Rapiscan Systems, Inc. Thin gap chamber neutron detectors
US9656100B2 (en) * 2015-02-16 2017-05-23 Electronics & Telecommunications Research Institute Ion generating apparatus, and treating apparatus and treating method using the same
RU2623578C2 (ru) * 2015-02-20 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) Устройство для поворота электронного пучка для электронно-лучевых технологий
CA2986899C (en) * 2015-05-26 2018-11-06 Antaya Science & Technology Isochronous cyclotron with superconducting flutter coils and non-magnetic reinforcement
WO2017076961A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Asml Netherlands B.V. Radioisotope production
RU2649911C1 (ru) * 2016-12-21 2018-04-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Сильноточный источник пучка ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
RU2650876C1 (ru) * 2016-12-21 2018-04-18 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Источник пучка ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
JP6785189B2 (ja) * 2017-05-31 2020-11-18 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置およびイオン注入方法
US10522315B2 (en) * 2017-09-08 2019-12-31 Schlumberger Technology Corporation Compact multi antenna based ion sources
US11744002B2 (en) * 2017-09-12 2023-08-29 University Of New Hampshire System of converging plasma pistons
US10847340B2 (en) 2017-10-11 2020-11-24 HIL Applied Medical, Ltd. Systems and methods for directing an ion beam using electromagnets
US10395881B2 (en) 2017-10-11 2019-08-27 HIL Applied Medical, Ltd. Systems and methods for providing an ion beam
RU2660677C1 (ru) * 2017-11-27 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Сильноточный источник пучков ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
JP7318935B2 (ja) * 2018-01-22 2023-08-01 国立研究開発法人理化学研究所 加速器及び加速器システム
US11251075B2 (en) * 2018-08-06 2022-02-15 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for workpiece processing using neutral atom beams
RU2697186C1 (ru) * 2018-12-25 2019-08-13 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Сильноточный источник ионов на основе плотной плазмы ЭЦР разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
CN109712858B (zh) * 2018-12-28 2022-06-28 明建川 激光微波离子源
CN109785718B (zh) * 2019-01-24 2021-01-12 哈尔滨工业大学 一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置及方法
DE102019111908B4 (de) 2019-05-08 2021-08-12 Dreebit Gmbh ECR-Ionenquelle und Verfahren zum Betreiben einer ECR-Ionenquelle
JP7220122B2 (ja) * 2019-06-05 2023-02-09 株式会社アルバック イオン注入装置、イオン源
RU2726143C1 (ru) * 2019-12-26 2020-07-09 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Источник интенсивных пучков ионов на основе плазмы ЭЦР разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
RU2725615C1 (ru) * 2019-12-26 2020-07-03 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) Источник пучков ионов с высоким током на основе плазмы ЭЦР разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
US11810763B2 (en) * 2021-01-13 2023-11-07 Schlumberger Technology Corporation Distributed ground single antenna ion source

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2546358B1 (fr) 1983-05-20 1985-07-05 Commissariat Energie Atomique Source d'ions a resonance cyclotronique des electrons
FR2551302B1 (fr) 1983-08-30 1986-03-14 Commissariat Energie Atomique Structure ferromagnetique d'une source d'ions creee par des aimants permanents et des solenoides
EP0135665B1 (de) * 1983-09-29 1991-07-03 Siemens Aktiengesellschaft Wandlerplatte für piezoelektrische Wandler und Vorrichtung zu deren Herstellung
FR2556498B1 (fr) 1983-12-07 1986-09-05 Commissariat Energie Atomique Source d'ions multicharges a plusieurs zones de resonance cyclotronique electronique
JPH0616384B2 (ja) * 1984-06-11 1994-03-02 日本電信電話株式会社 マイクロ波イオン源
JPS6130036A (ja) 1984-07-23 1986-02-12 Fujitsu Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
US4683968A (en) * 1985-09-03 1987-08-04 Burroughs Corporation System for preventing software piracy employing multi-encrypted keys and single decryption circuit modules
FR2595868B1 (fr) 1986-03-13 1988-05-13 Commissariat Energie Atomique Source d'ions a resonance cyclotronique electronique a injection coaxiale d'ondes electromagnetiques
US4778561A (en) * 1987-10-30 1988-10-18 Veeco Instruments, Inc. Electron cyclotron resonance plasma source
US4883968A (en) 1988-06-03 1989-11-28 Eaton Corporation Electron cyclotron resonance ion source
US5194836A (en) * 1990-03-26 1993-03-16 Westinghouse Electric Corp. Thin film, microwave frequency manifolded filter bank
FR2681186B1 (fr) 1991-09-11 1993-10-29 Commissariat A Energie Atomique Source d'ions a resonance cyclotronique electronique et a injection coaxiale d'ondes electromagnetiques.
US5482611A (en) 1991-09-30 1996-01-09 Helmer; John C. Physical vapor deposition employing ion extraction from a plasma
US5256938A (en) 1992-02-28 1993-10-26 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy ECR ion source with electron gun
EP0652308B1 (en) 1993-10-14 2002-03-27 Neuralsystems Corporation Method of and apparatus for forming single-crystalline thin film
US5506475A (en) * 1994-03-22 1996-04-09 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Microwave electron cyclotron electron resonance (ECR) ion source with a large, uniformly distributed, axially symmetric, ECR plasma volume
JP2642881B2 (ja) * 1994-09-28 1997-08-20 東京大学長 低速多価イオンによる超高感度水素検出法
WO1997020620A1 (en) * 1995-12-07 1997-06-12 The Regents Of The University Of California Improvements in method and apparatus for isotope enhancement in a plasma apparatus
US5920601A (en) 1996-10-25 1999-07-06 Lockheed Martin Idaho Technologies Company System and method for delivery of neutron beams for medical therapy
US5969470A (en) 1996-11-08 1999-10-19 Veeco Instruments, Inc. Charged particle source
FR2757310B1 (fr) 1996-12-18 2006-06-02 Commissariat Energie Atomique Systeme magnetique, en particulier pour les sources ecr, permettant la creation de surfaces fermees d'equimodule b de forme et de dimensions quelconques
US5841237A (en) 1997-07-14 1998-11-24 Lockheed Martin Energy Research Corporation Production of large resonant plasma volumes in microwave electron cyclotron resonance ion sources
DE19757852C2 (de) * 1997-12-24 2001-06-28 Karlsruhe Forschzent Vorrichtung und Verfahren zur Dotierung von Gefäßstützen mit radiaktiven und nicht radioaktiven Atomen
DE19929278A1 (de) * 1998-06-26 2000-02-17 Nissin Electric Co Ltd Verfahren zum Implantieren negativer Wasserstoffionen und Implantierungseinrichtung
EP0986070B1 (en) * 1998-09-11 2010-06-30 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH Ion beam therapy system and a method for operating the system
US6455844B1 (en) * 1999-09-15 2002-09-24 Lockheed Martin Energy Research Single-atom detection of isotopes
US6482611B1 (en) * 1999-09-23 2002-11-19 Neurogen Corporation Human capsaicin receptor and uses thereof
US7064491B2 (en) * 2000-11-30 2006-06-20 Semequip, Inc. Ion implantation system and control method
EP1358782B1 (en) * 2001-02-05 2008-04-16 Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH Apparatus for pre-acceleration of ion beams used in a heavy ion beam application system
US6922019B2 (en) 2001-05-17 2005-07-26 The Regents Of The University Of California Microwave ion source
CA2470006A1 (en) * 2001-12-12 2003-07-03 The University Of Alberta, The University Of British Columbia, Carleton University, Simon Fraser University And The University Of Victoria, Coll Radioactive ion
JP3600875B2 (ja) 2002-03-01 2004-12-15 独立行政法人理化学研究所 Ecrイオン源およびecrイオン源におけるイオン価数の制御方法
US7461502B2 (en) * 2003-03-20 2008-12-09 Elwing Llc Spacecraft thruster
US7196337B2 (en) * 2003-05-05 2007-03-27 Cabot Microelectronics Corporation Particle processing apparatus and methods
RU2241278C1 (ru) * 2003-07-18 2004-11-27 Институт физики полупроводников Объединенного института физики полупроводников СО РАН Импульсный газоразрядный источник электронного пучка (варианты)
WO2005116630A2 (en) 2004-05-17 2005-12-08 Blacklight Power, Inc. Method and system of computing and rendering the nature of the excited electronic states of atoms and atomic ions
US20060023829A1 (en) * 2004-08-02 2006-02-02 Battelle Memorial Institute Medical radioisotopes and methods for producing the same
JP4868330B2 (ja) 2004-10-08 2012-02-01 独立行政法人科学技術振興機構 多価イオン発生源およびこの発生源を用いた荷電粒子ビーム装置
US20090124159A1 (en) 2007-03-02 2009-05-14 Jean Pierre Briand Method of fabrication of cold cathodes on thin diamondlike carbon films irradiated with multicharged ions and field emissive corresponding surfaces
EP2257948B1 (en) * 2008-02-27 2018-03-28 Starfire Industries LLC Long life high-efficiency neutron generator and corresponding method
US7687786B2 (en) * 2008-05-16 2010-03-30 Twin Creeks Technologies, Inc. Ion implanter for noncircular wafers
US8624502B2 (en) * 2009-05-15 2014-01-07 Alpha Source Llc Particle beam source apparatus, system and method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120070542A (ko) 2012-06-29
WO2010132068A1 (en) 2010-11-18
KR101686694B1 (ko) 2016-12-28
EP3905300A2 (en) 2021-11-03
EP3905300A3 (en) 2022-02-23
RU2526026C2 (ru) 2014-08-20
ZA201109286B (en) 2013-02-27
US20150228438A1 (en) 2015-08-13
US20100289409A1 (en) 2010-11-18
AU2009346233B2 (en) 2016-01-07
US20100290575A1 (en) 2010-11-18
WO2010132069A1 (en) 2010-11-18
US8624502B2 (en) 2014-01-07
US9659736B2 (en) 2017-05-23
EP2430637A1 (en) 2012-03-21
AU2009346233A1 (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2011151095A (ru) Устройство, система и способ создания пучков частиц на основе эцр
US5859428A (en) Beam generator
US8158934B2 (en) Electron capture dissociation apparatus and related methods
US6819053B2 (en) Hall effect ion source at high current density
RU2480858C2 (ru) Сильноточный источник многозарядных ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
US8072149B2 (en) Unbalanced ion source
JP2004530268A (ja) イオンソースフィラメントおよび方法
TW201126561A (en) Enhanced low energy ion beam transport in ion implantation
RU2649911C1 (ru) Сильноточный источник пучка ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
JP2002056786A (ja) イオン注入装置用のイオン源
US9484176B2 (en) Advanced penning ion source
RU2725615C1 (ru) Источник пучков ионов с высоким током на основе плазмы ЭЦР разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
RU2697186C1 (ru) Сильноточный источник ионов на основе плотной плазмы ЭЦР разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
JP2006185781A (ja) 質量分析装置
JP4034304B2 (ja) 半導体構造上に形成された放出器を有するx線発生装置
US11810763B2 (en) Distributed ground single antenna ion source
Dudnikov et al. Advanced Large Volume Surface Plasma H-/D-Source Neutral Beam Injectors
RU2650876C1 (ru) Источник пучка ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке
He et al. Development of external electron-beam enhancement of the Penning ionization gauge ion source
Yang et al. Ion tracking in a high-voltage DC photo-gun
Alton Ion sources for use in analytical, industrial, and nuclear applications
WO2019104091A1 (en) Low-temperature ionization of metastable atoms emitted by an inductively coupled plasma ion source
Mordyk et al. Possibilities of improving paraxial brightness in RF ion sources
Stockli Ion Source 101
Urai et al. Electrical characteristics of breakdown phase of a wire ion plasma source

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160505

PD4A Correction of name of patent owner