RU2133141C1

RU2133141C1 - Device for weight separation of charged particles

Info

Publication number: RU2133141C1
Application number: RU97116538A
Authority: RU
Inventors: В.В. Евстигнеев; В.Т. Доронин
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: nuclear technology. SUBSTANCE: vacuum chamber of device for weight separation of charged particles accommodates source of charges particles, insulators, charged particle separator and receiver of charged particles. Source of charged particles has ionization chamber and electrodes forming stretching out electric filed. Charged particle source is installed near the place of common integral touching of tubes of charged particle separator which are bent over arcs of charged particle circular orbits. Tubes are located inside one another according to increase of radii of their bend in direction from region of their common internal touching. Located on the side of the least bend radius of each tube, in tube symmetry plane are longitudinal slots of tubes of charged particle separator. Weight separation of charged particles is effected on diverging magnetic barrier of magnetic field formed by separator diverging tubes through which direct currents flow. EFFECT: higher selectivity in charged particle weight separation, reduced losses of separated substance and device overall dimensions. 3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при разделении заряженных частиц, а также может быть использовано для выделения изотопов из их естественной смеси. The invention relates to nuclear engineering and is intended for use in the separation of charged particles, and can also be used to isolate isotopes from their natural mixture.

Ранее известные устройства разработаны в процессе поиска надежных методов разделения изотопов и методов управления заряженных частиц в ускорительной технике и плазменной технике. Previously known devices have been developed in the process of searching for reliable isotope separation methods and methods for controlling charged particles in accelerator technology and plasma technology.

Известно устройство для разделения заряженных частиц в плазме, которое для уменьшения размеров магнитной системы и повышения эффективности нагрева плазмы методом ионного циклотронного резонанса содержит вакуумную камеру, источник заряженных частиц, выполненный в виде источника плазмы кольцеобразной формы, сепаратор заряженных частиц в виде соленоида с магнитной системой однородного и неоднородного полей, высокочастотную антенну и приемник заряженных частиц в виде коллекторного блока (см. патент РФ N 2089272, 6B 01 D 59/44, H 01 J 49/26). A device for separating charged particles in a plasma is known which, to reduce the size of the magnetic system and increase the efficiency of plasma heating by the ion cyclotron resonance method, contains a vacuum chamber, a source of charged particles made in the form of a ring-shaped plasma source, a charged particle separator in the form of a solenoid with a uniform magnetic system and inhomogeneous fields, a high-frequency antenna and a charged particle receiver in the form of a collector block (see RF patent N 2089272, 6B 01 D 59/44, H 01 J 49/26).

Недостатком известного устройства является низкая селективность разделения заряженных частиц по массам и ограниченная возможность управления пучками заряженных частиц. A disadvantage of the known device is the low selectivity of the separation of charged particles by mass and the limited ability to control beams of charged particles.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к заявляемому изобретению является плазменный масс-сепаратор, в котором разделение частиц осуществляется на участках однородного и неоднородного магнитных полей катушек с обмоткой, выполненных в виде соленоидов, при селективном нагреве в плазме ионов выбранного изотопа. Селективный нагрев ионов выбранного изотопа воздействием высокочастотных электромагнитных полей осуществляется с помощью высокочастотного генератора и антенны (см. патент РФ N 2069084, 6 B 01 D 59/48, H 01 J 49/26, H 05 H 1/02). Плазменный масс-сепаратор содержит вакуумную камеру, в которой размещены источник заряженных частиц, представляющий собой источник плазмы, источник электронов, сепаратор заряженных частиц, выполненный в виде магнитной системы с прямым трубчатым участком однородного магнитного поля, на котором осуществляется селективный нагрев в плазме ионов выбранного изотопа воздействием электромагнитного поля с частотой, равной его циклотронной частоте, и участком неоднородного магнитного поля, выполненным в виде изогнутых труб, высокочастотную антенну и приемник заряженных частиц, выполненный в виде коллекторов для отбора требуемых ионных компонентов. Источник электронов в плазменном масс-сепараторе выполнен в виде по крайней мере одного кольцевого эмиттера, сепаратор заряженных частиц выполнен многоступенчатым, каждая его ступень содержит участок однородного магнитного поля, на котором осуществляется селективный нагрев ионов, и участок неоднородного магнитного поля, причем участок неоднородного магнитного поля включает четное число отрезков тороидальных соленоидов с чередующейся по знаку кривизной, а коллекторы ионов выполнены подвижными и расположены между тороидальными соленоидами и на выходе каждой ступени. The closest in technical essence and the achieved result (prototype) to the claimed invention is a plasma mass separator in which particles are separated in areas of uniform and inhomogeneous magnetic fields of coils with a winding made in the form of solenoids, with selective heating of the selected isotope ions in the plasma. Selective heating of the ions of the selected isotope by high-frequency electromagnetic fields is carried out using a high-frequency generator and antenna (see RF patent N 2069084, 6 B 01 D 59/48, H 01 J 49/26, H 05 H 1/02). The plasma mass separator contains a vacuum chamber in which a source of charged particles, which is a source of plasma, an electron source, a separator of charged particles, made in the form of a magnetic system with a direct tubular portion of a uniform magnetic field, which selectively heats the selected isotope in the plasma, is carried out exposure to an electromagnetic field with a frequency equal to its cyclotron frequency, and a portion of an inhomogeneous magnetic field, made in the form of bent pipes, high-frequency ntennu receiver and the charged particles formed as a collector for the selection of the required ionic components. The electron source in the plasma mass separator is made in the form of at least one ring emitter, the charged particle separator is multistage, each stage contains a portion of a uniform magnetic field, on which selective heating of ions, and a portion of a non-uniform magnetic field, and a portion of a non-uniform magnetic field includes an even number of segments of toroidal solenoids with alternating curvature in sign, and the ion collectors are movable and located between the toroidal solenoids noids and at the exit of each stage.

Недостатками прототипа являются, во-первых, низкая селективность при разделении заряженных частиц вследствие ограниченных возможностей расщепления пучков изотопных ионов, т.е. это устройство не позволяет закручивать по круговой орбите только один пучок легких изотопных ионов, закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите, опускать пучок тяжелых изотопных ионов с круговой орбиты на прямолинейную траекторию, опускать оба пучка легких и тяжелых изотопных ионов с единой круговой орбиты на прямолинейные траектории; во-вторых, большие потери разделяемого вещества, т. к. устройство работает с рассеянными потоками ионов; в-третьих, высокое энергопотребление вследствие использования энергоемкой катушки источника магнитного поля; в-четвертых, большие габариты из-за применения громоздкого источника магнитного поля в виде катушки с обмоткой. The disadvantages of the prototype are, firstly, the low selectivity in the separation of charged particles due to the limited possibilities of splitting the beams of isotopic ions, i.e. this device does not allow to spin in a circular orbit only one beam of light isotopic ions, to spin the beams of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit, to lower the beam of heavy isotopic ions from a circular orbit to a straight path, to lower both beams of light and heavy isotopic ions from a single circular orbits on straight trajectories; secondly, large losses of the separated substance, because the device works with scattered ion flows; thirdly, high energy consumption due to the use of energy-intensive coils of a magnetic field source; fourthly, large dimensions due to the use of a bulky source of magnetic field in the form of a coil with a winding.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для разделения заряженных частиц по массам, содержащем вакуумную камеру, в которой размещены источник заряженных частиц, сепаратор заряженных частиц, выполненный в виде изогнутых труб, и приемник заряженных частиц, трубы сепаратора изогнуты по дугам круговых орбит заряженных частиц и расположены друг в друге в порядке возрастания радиусов изгиба в направлении от области их общего внутреннего касания, в трубах сепаратора выполнены продольные щелевые прорези, которые расположены со стороны наименьшего радиуса изгиба каждой трубы в плоскости симметрии труб, источник заряженных частиц установлен вблизи места общего внутреннего касания изогнутых труб, при этом трубы выполнены с возможностью протекания по ним постоянных по направлению электрических токов. The essence of the invention lies in the fact that in the device for separating charged particles by mass, containing a vacuum chamber in which a source of charged particles is placed, a charged particle separator made in the form of bent pipes, and a charged particle receiver, separator tubes are bent along arcs of circular orbits of charged particles and are arranged in each other in the order of increasing bending radii in the direction from the area of their general internal contact; longitudinal slots are made in the separator tubes, which are located at Rhone smallest bending radius of each tube in the plane of symmetry of the pipe, the source of charged particles is set near the point of tangency total internal curved tubes, wherein the tubes are arranged to flow over them constant in the direction of electric currents.

Техническим результатом является повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам, сокращение потерь разделяемого вещества и уменьшение габаритов устройства для разделения заряженных частиц по массам. The technical result is to increase the selectivity in the separation of charged particles by mass, reducing losses of the separated substance and reducing the size of the device for separating charged particles by mass.

Повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам обеспечивается вследствие увеличения возможностей расщепления пучков изотопных ионов, т.е. предлагаемое устройство позволяет закручивать по круговой орбите только пучок легких изотопных ионов, закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите, переводить пучок тяжелых изотопных ионов с большей орбиты на совместную с пучком легких изотопных ионов орбиту; пучок тяжелых заряженных частиц с круговой орбиты, отдельной от орбиты легких изотопных ионов, на прямолинейную траекторию, оставляя пучок легких изотопных ионов на круговой орбите; опускать пучок тяжелых заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой легких изотопных ионов, на прямолинейную траекторию, оставляя пучок легких изотопных ионов на прежней единой круговой орбите; опускать пучок тяжелых заряженных частиц с круговой орбиты, общей с орбитой легких изотопных ионов, на другую круговую орбиту, оставляя пучок легких изотопных ионов на прежней единой круговой орбите; опускать оба пучка заряженных частиц с единой круговой орбиты на прямолинейные траектории; опускать оба пучка заряженных частиц с различных круговых орбит на прямолинейные траектории. The increase in selectivity in the separation of charged particles by mass is provided due to an increase in the possibilities of splitting of isotopic ion beams, i.e. the proposed device allows you to spin in a circular orbit only a beam of light isotopic ions, twist the beams of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit, transfer the beam of heavy isotopic ions from a larger orbit to a joint orbit with a beam of light isotopic ions; a beam of heavy charged particles from a circular orbit separate from the orbit of light isotopic ions onto a straight path, leaving a beam of light isotopic ions in a circular orbit; lower the beam of heavy charged particles from a circular orbit common with the orbit of light isotopic ions onto a straight trajectory, leaving the beam of light isotopic ions in the same single circular orbit; lower the beam of heavy charged particles from a circular orbit common with the orbit of light isotopic ions into another circular orbit, leaving the beam of light isotopic ions in the same single circular orbit; lower both beams of charged particles from a single circular orbit onto straight trajectories; lower both beams of charged particles from different circular orbits onto straight trajectories.

Сокращение потерь разделяемого вещества достигается путем разделения не рассеянных узких пучков изотопных ионов. Разделение не рассеянных узких пучков изотопных ионов обеспечивается при определенной последовательности расположения изогнутых труб в зависимости от их радиуса кривизны. Reducing the loss of the separated substance is achieved by separating the unscattered narrow beams of isotopic ions. Separation of non-scattered narrow beams of isotopic ions is provided with a certain sequence of arrangement of bent pipes, depending on their radius of curvature.

Уменьшение габаритов устройства достигается за счет получения максимального расщепления на малой длине сепаратора, а также вследствие выполнения сепаратора в виде труб, выполненных с возможностью протекания по ним электрических токов и заменяющих применявшиеся в прежних устройствах громоздкие электромагниты. Reducing the dimensions of the device is achieved by obtaining the maximum splitting on the small length of the separator, as well as due to the separator in the form of pipes made with the possibility of electric currents flowing through them and replacing the bulky electromagnets used in the previous devices.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для разделения заряженных частиц по массам; на фиг.2 - вид снизу сепаратора заряженных частиц; на фиг.3 - вертикальный разрез сепаратора частиц. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a device for separating charged particles by mass; figure 2 is a bottom view of the separator of charged particles; figure 3 is a vertical section of a particle separator.

Устройство для разделения заряженных частиц по массам содержит вакуумную камеру 1, в которой размещены источник 2 заряженных частиц, состоящий из ионизационной камеры 3 и формирующих вытягивающее электрическое поле электродов 4, изоляторы 5, сепаратор 6 заряженных частиц, выполненный в виде изогнутых с разными радиусами по дугам круговых орбит заряженных частиц труб 7, 8, установленных друг в друге с общим внутренним касанием, в порядке увеличения радиусов изгиба труб в направлении от области их касания, приемники 9, 10, 11 заряженных частиц. A device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber 1, in which a source of charged particles 2 is placed, consisting of an ionization chamber 3 and forming electrodes 4 that draw an electric field, insulators 5, a charged particle separator 6, made in the form of curved arcs with different radii circular orbits of charged particles of pipes 7, 8, installed in each other with a common internal touch, in order to increase the bending radii of the pipes in the direction from the area of contact, receivers 9, 10, 11 of charged particles.

Сепаратор заряженных частиц, изготовленный в виде системы расходящихся труб 7, 8, по которым протекают постоянные по направлению электрические токи, формирующие статическое магнитное поле с расходящимися магнитными барьерами для разделения изотопов, одновременно является источником магнитного поля. Магнитными барьерами являются повышенные значения магнитной индукции в протяженных областях пространства около указанных труб. Сепаратор 6 заряженных частиц содержит трубу 7 большего диаметра, изготовленную из проводящего или сверхпроводящего электрический ток материала, трубу 8 меньшего диаметра, изготовленную из токопроводящего или сверхпроводящего материала, и изоляторы 5. Токопроводящие или сверхпроводящие трубы 7, 8, имеющие различные диаметры, расположены друг в друге с общим внутренним касанием, т.е. один конец трубы 7 совмещен в одной точке с одним концом второй трубы 8. Каждая из труб 7, 8 расположена симметрично относительно плоскости, проходящей через оси труб 7,8. Каждая из труб 7, 8 загнута по дуге окружности, радиус которой соответствует радиусу круговой орбиты заряженных частиц. В каждой из труб 7, 8 со стороны наименьшего радиуса изгиба каждой трубы прорезана продольная щель, при этом оси щелей лежат в плоскости симметрии труб 7 и 8. Данное последовательное расположение изогнутых труб обеспечивает разделение пучков заряженных частиц в зависимости от их массы. Источник заряженных частиц 2 размещен вблизи места общего внутреннего касания изогнутых по дугам круговых орбит заряженных частиц труб 7, 8 сепаратора заряженных частиц. The charged particle separator, made in the form of a system of diverging tubes 7, 8, through which electric currents flowing in a direction flowing, forming a static magnetic field with diverging magnetic barriers to separate isotopes, is also a source of a magnetic field. Magnetic barriers are elevated values of magnetic induction in extended areas of space near these pipes. The charged particle separator 6 comprises a pipe 7 of a larger diameter made of a conductive or superconducting electric current material, a pipe 8 of a smaller diameter made of a conductive or superconducting material, and insulators 5. Conductive or superconducting pipes 7, 8 having different diameters are located in each other friend with a common inner touch, i.e. one end of the pipe 7 is aligned at one point with one end of the second pipe 8. Each of the pipes 7, 8 is located symmetrically relative to the plane passing through the axis of the pipes 7.8. Each of the pipes 7, 8 is bent along an arc of a circle whose radius corresponds to the radius of the circular orbit of charged particles. In each of the pipes 7, 8, a longitudinal slot is cut through from the side of the smallest bending radius of each pipe, while the axis of the slots lie in the plane of symmetry of pipes 7 and 8. This sequential arrangement of the bent pipes ensures separation of charged particle beams depending on their mass. The source of charged particles 2 is located near the place of general internal contact of the charged particles of pipes 7, 8 of the charged particle separator bent along circular circular orbits of the charged particles.

Для индукции магнитного поля с магнитными барьерами вдоль каждой из труб 7, 8 необходимо подать электрический ток в одном направлении по трубам 7, 8. Отрицательный потенциал при этом, общий для труб 7, 8, подается на концы труб 7, 8 в том конце сепаратора 6, в котором вводятся разделяемые положительно заряженные частицы. Положительные потенциалы подаются на концы труб 7, 8 в другом конце сепаратора 6, из которого выводятся разделенные положительно заряженные частицы. Значения разности потенциалов регулируются, при этом изменяются электрические токи по трубам 7, 8. Распределение индукции по радиусу сепаратора 6 заряженных частиц в зоне разделения заряженных частиц таково, что получается поле с расходящимися барьерами магнитной индукции. To induce a magnetic field with magnetic barriers along each of the pipes 7, 8, it is necessary to supply an electric current in one direction through the pipes 7, 8. The negative potential, common to the pipes 7, 8, is supplied to the ends of the pipes 7, 8 at that end of the separator 6, in which separable positively charged particles are introduced. Positive potentials are applied to the ends of the pipes 7, 8 at the other end of the separator 6, from which separated positively charged particles are derived. The values of the potential difference are regulated, while the electric currents in the pipes 7, 8 are changed. The distribution of induction over the radius of the separator 6 of charged particles in the separation zone of charged particles is such that a field with diverging barriers of magnetic induction is obtained.

Предлагаемое устройство для разделения заряженных частиц по массам работает следующим образом. The proposed device for separating charged particles by mass works as follows.

Принцип работы предлагаемого сепаратора заряженных частиц по массам заключается в том, что разделение заряженных частиц происходит на расходящихся магнитных барьерах магнитного поля. The principle of operation of the proposed separator of charged particles by mass is that the separation of charged particles occurs at diverging magnetic barriers of the magnetic field.

В ионизационной камере 3 источника 2 заряженных частиц происходит ионизация молекул разделяемых заряженных частиц, после чего ионы вытягиваются электрическим полем между электродами 4 источника 2 заряженных частиц и затем поступают в сепаратор 6. In the ionization chamber 3 of the source 2 of charged particles, the molecules of the separated charged particles are ionized, after which the ions are pulled by the electric field between the electrodes 4 of the source 2 of charged particles and then enter the separator 6.

Смесь заряженных частиц подается из источника 2 заряженных частиц в сепаратор 6 заряженных частиц в плоскости симметрии сепаратора 6 в пространство, находящееся между вакуумной камерой 1 и местом касания труб 7, 8 сепаратора 6 заряженных частиц. Магнитный барьер магнитного поля вдоль короткого неразветвленного участка в месте соединения труб 7, 8 создан электрическими токами по трубам 7, 8, и поэтому магнитный барьер легко держит разделяемые заряженные частицы на единой мгновенной круговой орбите. По мере движения заряженные частицы попадают в область расхождения труб 7, 8 и расхождения электрических токов, в магнитное поле с расходящимися магнитными барьерами и меньшими значениями магнитной индукции. Здесь электрическим током по трубе 7 большего диаметра сформирован магнитный барьер такой высоты, и магнитная индукция поддерживается на таком уровне, когда пучок легких заряженных частиц остается на орбите, имеющей малый радиус, а пучок тяжелых заряженных частиц сходит с орбиты, имеющей малый радиус. Пучок тяжелых заряженных частиц в этом случае идет по орбите, имеющей больший радиус, или идет по прямолинейной траектории. Удержание пучка тяжелых заряженных частиц на орбите, имеющей больший радиус, производится другим магнитным барьером, т. е. достаточным значением магнитной индукции, созданной электрическим током, протекающим по трубе 8 меньшего диаметра и электрическим током по трубе 7 большего диаметра. Понижение магнитного барьера вдоль трубы 8 меньшего диаметра приводит к переходу пучка заряженных частиц с орбиты, имеющей больший радиус, на прямолинейную траекторию. Если требуется заряженные частицы перевести с орбиты, имеющей больший радиус, на орбиту, имеющую меньший радиус, то для этого увеличивают электрический ток, протекающий по трубе 7 большего диаметра. Увеличение магнитной индукции, созданной током, протекающим по трубе 7 большего диаметра, выводит заряженные частицы с орбиты, имеющей больший радиус, на орбиту, имеющую меньший радиус. A mixture of charged particles is supplied from a source of 2 charged particles to a separator 6 of charged particles in the plane of symmetry of the separator 6 into the space between the vacuum chamber 1 and the point of contact of the pipes 7, 8 of the separator 6 of charged particles. The magnetic barrier of the magnetic field along a short unbranched section at the junction of the pipes 7, 8 is created by electric currents through the pipes 7, 8, and therefore the magnetic barrier easily holds the separated charged particles in a single instantaneous circular orbit. As they move, charged particles fall into the region of divergence of tubes 7, 8 and the divergence of electric currents, into a magnetic field with diverging magnetic barriers and lower values of magnetic induction. Here, an electric barrier of such a height is formed by electric current through a pipe 7 of a larger diameter, and the magnetic induction is maintained at such a level that the beam of light charged particles remains in orbit having a small radius, and the beam of heavy charged particles leaves the orbit with a small radius. The beam of heavy charged particles in this case goes in an orbit with a larger radius, or goes along a straight path. The beam of heavy charged particles is held in an orbit with a larger radius by another magnetic barrier, i.e., a sufficient value of magnetic induction created by an electric current flowing through a pipe 8 of a smaller diameter and an electric current through a pipe 7 of a larger diameter. Lowering the magnetic barrier along the pipe 8 of smaller diameter leads to the transition of the beam of charged particles from the orbit with a larger radius, on a straight path. If it is required to transfer charged particles from an orbit having a larger radius to an orbit having a smaller radius, then the electric current flowing through the pipe 7 of a larger diameter is increased. The increase in magnetic induction created by the current flowing through the pipe 7 of a larger diameter, displays the charged particles from an orbit having a larger radius, into an orbit having a smaller radius.

Важнейшей особенностью сепаратора заряженных частиц является возможность закрутить по круговой орбите только легкие заряженные частицы, практически не изменяя прямолинейную траекторию тяжелых заряженных частиц. Расщепление l₁ пучков изотопных ионов в этом случае максимально и равно l₁ = R₁-R₁cosα₁, где α₁ - угол поворота легкого изотопного иона по круговой орбите радиуса R. Подразумевается, что угол α₁ < π/2. Протяженность L₁ зоны разделения заряженных частиц по массам в этом случае становится минимальной и определяется по формуле L₁ = R₁α₁, где угол α₁ измеряется в радианах. Такой сепаратор заряженных частиц имеет небольшие размеры.The most important feature of the charged particle separator is the ability to spin only lightly charged particles in a circular orbit, practically without changing the rectilinear trajectory of heavy charged particles. The splitting of l ₁ beams of isotopic ions in this case is maximum and equal to l ₁ = R ₁ -R ₁ cosα ₁ , where α ₁ is the angle of rotation of the light isotopic ion in a circular orbit of radius R. It is implied that the angle α ₁ <π / 2. The length L _{1 of the} zone of separation of charged particles by mass in this case becomes minimal and is determined by the formula L ₁ = R ₁ α ₁ , where the angle α ₁ is measured in radians. Such a charged particle separator is small.

После сепаратора разделенные заряженные частицы попадают в приемники 9, 10 и 11 заряженных частиц и накапливаются в них. Приемники 9, 10, 11 заряженных частиц изготовлены в виде карманов, каждый из которых предназначен для сбора заряженных частиц одной массы. Приемники 9, 10, 11 заряженных частиц электрически отделены от вакуумной камеры 1 изоляторами 5. After the separator, the separated charged particles fall into the receivers 9, 10 and 11 of the charged particles and accumulate in them. The receivers 9, 10, 11 of charged particles are made in the form of pockets, each of which is designed to collect charged particles of the same mass. The receivers 9, 10, 11 charged particles are electrically separated from the vacuum chamber 1 by insulators 5.

Производительность устройства для разделения заряженных частиц по массам определяется током извлекаемых из источника ионов, растет при увеличении напряженности вытягивающего поля в устройстве, ширины и длины отверстия экстракции источника. Величина тока извлекаемых из источника ионов накладывает требования на размеры сепаратора и приемника заряженных частиц. The performance of the device for separating charged particles by mass is determined by the current of ions extracted from the source of the ion, increases with increasing tension field in the device, the width and length of the source extraction hole. The magnitude of the current extracted from the ion source imposes requirements on the dimensions of the separator and receiver of charged particles.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известными техническими решениями в этой области повышает селективность при разделении заряженных частиц по массам, т.к. велико расщепление не рассеянных узких пучков изотопных ионов, происходящее при размещении изогнутых труб в порядке увеличения радиусов изгиба в направлении от места касания трубок; сокращает потери разделяемого вещества, т. к. разделяются узкие пучки изотопных ионов; уменьшает габариты устройства, т.к. во-первых, максимальное расщепление достигается на малой длине сепаратора, во-вторых, не требуется применение громоздких электромагнитов. The present invention in comparison with the known technical solutions in this area increases the selectivity in the separation of charged particles by mass, because the splitting of non-scattered narrow beams of isotopic ions is large, which occurs when placing bent pipes in order to increase the bending radii in the direction from the point of contact of the tubes; reduces losses of the separated substance, since narrow beams of isotopic ions are separated; reduces the dimensions of the device, because firstly, maximum splitting is achieved over a short separator length; secondly, the use of bulky electromagnets is not required.

Кроме того, при использовании предлагаемого изобретения уменьшаются экономические затраты на заработную плату, амортизацию оборудования и его эксплуатацию, т. к. заявляемое устройство для разделенных частиц по массам имеет малые размеры, не требует применения дорогих и громоздких электромагнитов. In addition, when using the invention, the economic costs of wages, depreciation of equipment and its operation are reduced, because the claimed device for separated particles by mass is small, does not require the use of expensive and bulky electromagnets.

Предлагаемое устройство для разделения заряженных частиц по массам испытано в режиме моделирования разделяемых ионных пучков немагнитными проводниками с электрическими токами. Легкие заряженные частицы моделированы легким немагнитным проводником с электрическим током. Тяжелые заряженные частицы моделированы тяжелым немагнитным проводником с таким же электрическим током. The proposed device for separating charged particles by mass is tested in the simulation mode of shared ion beams by non-magnetic conductors with electric currents. Light charged particles are modeled by a light non-magnetic conductor with electric current. Heavy charged particles are modeled by a heavy non-magnetic conductor with the same electric current.

Claims

A device for separating charged particles by mass, containing a vacuum chamber in which a source of charged particles is placed, a charged particle separator made in the form of bent pipes, and a charged particle receiver, characterized in that the separator tubes are bent along arcs of circular orbits of charged particles and are located one in another, in the order of increasing bending radii in the direction from the area of their general internal contact, longitudinal slots are made in the separator tubes, which are located on the side of the smallest The radius of each pipe bend in the plane of symmetry of the pipe, the source of charged particles is set near the point of tangency total internal curved tubes, wherein the tubes are arranged to flow over them constant in the direction of electric currents.