RU2137532C1

RU2137532C1 - Device for separation of charged particles by masses

Info

Publication number: RU2137532C1
Application number: RU98108911A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Доронин; А.Н. Жданов
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: nuclear engineering. SUBSTANCE: located in vacuum chamber are: circular source of charged particles, isolators, charged particle separator and circular receiver of charged particles. Circular source of charged particles includes ionization chamber and electrodes forming drawing electric field. Charged particle separator is made in form of bell mouth bent over arcs of circular orbits of charged particles; it is provided with longitudinal slots. Circular source of charged particles is arranged near narrow part of separator along slots and charged particle receiver is made from elements; one elements is arranged around wide portion of particle separator along slots; other element is arranged near wide portion of this separator opposite charged particle source. Separation of charged particles by masses is effected on magnetic barrier of magnetic field formed by separator of increasing diameter along which electric current of constant direction flows. EFFECT: enhanced selectivity at separation charged particles by masses; reduced losses of agent being separated; reduced power requirements and overall dimensions. 3 dwg

Description

Настоящее 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 и для изотопного анализа смеси. The present 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 and for isotopic analysis of the mixture.

Известно устройство, ускоритель прямого действия, в котором одновременно с ускорением ионов различного типа осуществляется их селекция /И.А. Кащеев, В. А. Дергачев Электромагнитное разделение изотопов и изотопный анализ. М.: Энергоатомиздат, 1989/. Устройство содержит вакуумную камеру, в которой помещены источник ионов, электроды, формирующие электростатическое поле с продольной и радиальной составляющими вектора напряженности, источник магнитного поля в виде катушки, формирующей статическое магнитное поле, пространственно совмещенное с электрическим, и приемник заряженных частиц. A device, an accelerator of direct action, in which simultaneously with the acceleration of ions of various types, their selection is carried out / I.A. Kashcheev, V. A. Dergachev Electromagnetic Isotope Separation and Isotope Analysis. M .: Energoatomizdat, 1989 /. The device contains a vacuum chamber in which an ion source is placed, electrodes forming an electrostatic field with longitudinal and radial components of the intensity vector, a magnetic field source in the form of a coil forming a static magnetic field spatially combined with an electric field, and a charged particle receiver.

Недостатком такого устройства является низкая селективность разделения заряженных частиц по массам и ограниченная возможность управления пучками заряженных частиц. The disadvantage of this 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 устройство для разделения заряженных частиц по массам, в котором разделение частиц осуществляется в электрическом и магнитном полях кольцевых витков и кольцевых катушек (см. патент РФ N 1772939, МПК⁵ В 01 D 59/48, H 05 H 5/00). Устройство включает вакуумную камеру, в которой размещены кольцевой источник заряженных частиц, сепаратор заряженных частиц и аксиальный с кольцевым источником заряженных частиц и сепаратором заряженных частиц кольцевой приемник заряженных частиц, а также электроды, формирующие электростатическое поле с продольной и радиальной составляющими вектора напряженности, и источник магнитного поля, выполненный в виде катушки, создающей статическое магнитное поле, пространственно совмещенное с электрическим. Для повышения селективности в устройстве имеются кольцевые электроды и кольцевые катушки, расположенные в местах поворота по радиусу заряженных частиц и образующие статические аксиально-симметричные возмущающие поля с многопольной, дипольной или квадрупольной структурой. Сепаратор заряженных частиц устройства для разделения заряженных частиц состоит из электродов, формирующих электростатическое поле катушки, формирующей статическое магнитное поле, пространственно совмещенное с электростатическим, кольцевых электродов и кольцевых катушек, формирующих электрическое и магнитное поля, кольцевых электродов и кольцевых катушек, образующих возмущающие поля. Кольцевой источник заряженных частиц и кольцевой приемник заряженных частиц установлены в противоположных концах устройства для разделения заряженных частиц.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) to the claimed invention is a device for separating charged particles by mass, in which the separation of particles is carried out in the electric and magnetic fields of ring turns and ring coils (see RF patent N 1772939, IPC ⁵ V 01 D 59/48, H 05 H 5/00). The device includes a vacuum chamber in which an annular source of charged particles, a separator of charged particles and an axial receiver of charged particles and an axial with a ring source of charged particles, and an electrode forming an electrostatic field with longitudinal and radial components of the tension vector and a magnetic source are placed field, made in the form of a coil, creating a static magnetic field spatially combined with an electric field. To increase the selectivity, the device has ring electrodes and ring coils located at the turning points along the radius of charged particles and forming static axially symmetric disturbing fields with a multipole, dipole or quadrupole structure. The charged particle separator of a device for separating charged particles consists of electrodes forming an electrostatic field of a coil forming a static magnetic field spatially combined with electrostatic, ring electrodes and ring coils forming electric and magnetic fields, ring electrodes and ring coils forming disturbing fields. An annular source of charged particles and an annular receiver of charged particles are installed at opposite ends of the device for separating charged particles.

Недостатками описанного устройства являются, во первых, низкая селективность при разделении заряженных частиц по массам 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 и затем опускать пучок тяжелых изотопных ионов с круговой орбиты на первоначально направленную прямолинейную траекторию, закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите и затем опускать с круговой орбиты тяжелые заряженные частицы в любой точке круговой орбиты на последующую прямолинейную траекторию и далее по лету заряженных частиц опускать с круговой орбиты легкие заряженные частицы; 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 и сердечником. The disadvantages of the described device are, firstly, the low selectivity in the separation of charged particles by mass due to the limited possibilities of splitting the beams of isotopic ions, i.e. this device does not allow spinning in a circular orbit only one beam of light isotopic ions, spinning beams of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit and then lowering the beam of heavy isotopic ions from a circular orbit to an initially directed rectilinear trajectory, twisting the beams of light and heavy isotopic ions along a single circular orbit and then lower heavy charged particles from a circular orbit at any point in a circular orbit onto a subsequent rectilinear trajectory and then charged over the summer hours tits to lower light charged particles from a circular orbit; 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 magnetic field source in the form of a coil with a winding and a core.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство для разделения заряженных частиц по массам содержит вакуумную камеру, в которой размещены кольцевой источник заряженных частиц, сепаратор заряженных частиц и аксиальный с кольцевым источником заряженных частиц и сепаратором заряженных частиц кольцевой приемник заряженных частиц, при этом кольцевой источник заряженных частиц установлен вблизи узкой части сепаратора заряженных частиц, выполненного в виде раструба с продольными щелевыми прорезями, изогнутого по дугам круговых орбит заряженных частиц, вдоль щелевых прорезей этого сепаратора, а кольцевой приемник заряженных частиц выполнен из элементов, один из которых расположен вдоль щелевых прорезей вокруг широкой части сепаратора заряженных частиц, а другой - вблизи широкой части сепаратора заряженных частиц напротив источника заряженных частиц. The essence of the invention lies in the fact that the device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber in which an annular source of charged particles, a separator of charged particles, and an axial receiver of charged particles axial with a ring source of charged particles and a separator of charged particles are provided, wherein the ring source of charged particles particles is installed near the narrow part of the charged particle separator, made in the form of a bell with longitudinal slotted slots, curved along arcs of circular orbits charged particles along the gap of the slits of the separator, and the annular receptacle charged particles made of elements, one of which is located along the slit slits around the wide portion of the separator of charged particles, and the other - near the wide portion of the separator opposite to the charged particle source of charged particles.

Техническим результатом является повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам, сокращение потерь разделяемого вещества, снижение энергопотребления 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, reducing energy consumption 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, практически не изменяя прямолинейную траекторию тяжелых заряженных частиц; закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите и затем опускать пучок тяжелых заряженных частиц с круговой орбиты на прямолинейную траекторию по направлению первоначального движения заряженных частиц в ускоряющем поле, оставляя пучок легких изотопных ионов на прежней орбите; закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите и затем опускать с круговой орбиты тяжелые заряженные частицы в любой точке круговой орбиты на последующую прямолинейную траекторию и далее по лету заряженных частиц опускать с круговой орбиты легкие заряженные частицы. Повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам обеспечивается выполнением сепаратора в виде раструба, форма которого приводит к постепенному уменьшению высоты магнитного барьера вдоль пути разделяемых заряженных частиц и вдоль щелевых прорезей сепаратора. 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, almost without changing the straight line trajectory of heavy charged particles; spin the bundles of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit and then lower the beam of heavy charged particles from the circular orbit onto a straight path along the direction of the initial movement of charged particles in the accelerating field, leaving the beam of light isotopic ions in the same orbit; twist the beams of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit and then lower the heavy charged particles from the circular orbit at any point in the circular orbit to the next rectilinear trajectory and then lower the charged charged particles from the circular orbit in the summer. The increase in selectivity in the separation of charged particles by mass is provided by the implementation of the separator in the form of a bell, the shape of which leads to a gradual decrease in the height of the magnetic barrier along the path of the separated charged particles and along the slit slots of the separator.

Сокращение потерь разделяемого вещества достигается путем разделения не рассеянных узких пучков изотопных ионов. Разделение не рассеянных узких пучков изотопных ионов обеспечивается выполнением сепаратора в виде раструба, форма которого определяет орбиту изотопных ионов вдоль щелевых прорезей сепаратора. Reducing the loss of the separated substance is achieved by separating the unscattered narrow beams of isotopic ions. Separation of not scattered narrow beams of isotopic ions is ensured by the implementation of the separator in the form of a bell, the shape of which determines the orbit of isotopic ions along the slotted slots of the separator.

Снижение энергопотребления обеспечивается вследствие того, что предлагаемый в устройстве проводящий электрический ток сепаратор одновременно выполняет функцию источника магнитного поля и позволяет исключить энергоемкие электромагниты. Reducing energy consumption is ensured due to the fact that the proposed in the device conductive electric current separator simultaneously acts as a source of magnetic field and eliminates energy-intensive electromagnets.

Уменьшение габаритов устройства достигается вследствие выполнения сепаратора в виде проводящего электрический ток раструба, являющегося одновременно источником магнитного поля, что исключает применение громоздких электромагнитов. The reduction in the dimensions of the device is achieved due to the implementation of the separator in the form of an electric current-carrying socket, which is also a source of magnetic field, which eliminates the use of bulky electromagnets.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для разделения заряженных частиц по массам, на фиг. 2 изображен сепаратор заряженных частиц в продольном сечении, на фиг. 3 изображен вид А фиг. 2. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a device for separating charged particles by mass; FIG. 2 shows a separator of charged particles in longitudinal section, FIG. 3 is a view A of FIG. 2.

Устройство для разделения заряженных частиц по массам содержит вакуумную камеру 1 с размещенными в ней кольцевым источником 2 заряженных частиц, сепаратором 3 заряженных частиц, кольцевым приемником, состоящим из кольцевых элементов 4, 5, и изоляторами 6. Кольцевой источник 2 заряженных частиц состоит из ионизационной камеры 7 и электродов 8, предназначенных для формирования вытягивающего электрического поля. A device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber 1 with an annular source of charged particles 2 placed therein, a charged particle separator 3, an annular receiver consisting of annular elements 4, 5, and insulators 6. An annular source of charged particles 2 consists of an ionization chamber 7 and electrodes 8, designed to form a pulling electric field.

Сепаратор 3 заряженных частиц выполнен в виде раструба, изогнутого по дугам круговых орбит заряженных частиц, с продольными щелевыми прорезями 9, причем продольная образующая раструба направлена также по дугам круговых орбит заряженных частиц. Кольцевые элементы 4, 5 кольцевого приемника заряженных частиц отделены от вакуумной камеры 1 изоляторами 6. Сепаратор 3 заряженных частиц, изготовленный в виде раструба, вдоль которого протекает постоянный по направлению электрический ток, формирующий статическое магнитное поле с магнитным барьером для разделения частиц, одновременно является источником магнитного поля. Магнитным барьером является повышенное значение магнитной индукции вокруг сепаратора 3 заряженных частиц. Сепаратор 3 заряженных частиц изготовлен из проводящего или сверхпроводящего электрический ток материала. Сепаратор 3 заряженных частиц имеет переменный по длине диаметр, изменяющийся в соответствии с орбитой легких заряженных частиц. В сепараторе 3 заряженных частиц для использования магнитного поля прорезаны продольные щелевые прорези 9. Сепаратор 3 заряженных частиц и продольные щелевые прорези 9 в нем обеспечивают разделение пучков заряженных частиц в зависимости от массы частиц. Кольцевой источник 2 заряженных частиц установлен вблизи узкой части сепаратора 3 заряженных частиц вдоль щелевых прорезей 9. Кольцевой элемент 4 кольцевого приемника заряженных частиц установлен осесимметрично вблизи широкой части сепаратора 3 заряженных частиц напротив кольцевого источника 2 заряженных частиц. Кольцевой элемент 5 кольцевого приемника заряженных частиц размещен вокруг широкой части сепаратора 3 заряженных частиц. Кольцевые элементы 4, 5 кольцевого приемника заряженных частиц снабжены карманами для сбора заряженных частиц. The separator 3 of charged particles is made in the form of a bell curved along the arcs of circular orbits of charged particles, with longitudinal slotted slots 9, and the longitudinal generatrix of the bell is also directed along arcs of circular orbits of charged particles. The ring elements 4, 5 of the ring receiver of charged particles are separated from the vacuum chamber 1 by insulators 6. The separator 3 of charged particles, made in the form of a bell, along which a direct current flows in electric current, forming a static magnetic field with a magnetic barrier to separate particles, is at the same time a source magnetic field. The magnetic barrier is the increased value of magnetic induction around the separator 3 charged particles. The separator 3 of charged particles is made of a conductive or superconducting electric current material. The separator 3 of charged particles has a diameter of variable length, varying in accordance with the orbit of light charged particles. In the separator 3 charged particles for using the magnetic field, slotted longitudinal slots 9 are cut. The separator 3 charged particles and longitudinal slotted slots 9 in it provide separation of the charged particle beams depending on the mass of the particles. An annular source of charged particles 2 is mounted near the narrow part of the charged particle separator 3 along the slit slots 9. An annular element 4 of the annular charged particle receiver is mounted axisymmetrically near the wide part of the charged particle separator 3 opposite the annular charged particle source 2. An annular element 5 of an annular charged particle receiver is arranged around a wide portion of the charged particle separator 3. The ring elements 4, 5 of the ring receiver of charged particles are provided with pockets for collecting charged particles.

Для формирования магнитного поля с магнитным барьером необходимо подать электрический ток вдоль сепаратора 3 заряженных частиц. Положительный электрический потенциал при этом подается на широкий конец сепаратора 3 заряженных частиц, из которого выводятся разделенные легкие и тяжелые положительно заряженные частицы. Отрицательный потенциал подается на узкий конец сепаратора 3 заряженных частиц, где в единой смеси вводятся предназначенные для разделения легкие и тяжелые положительно заряженные частицы. Распределение индукции по радиусу сепаратора 3 заряженных частиц в зоне разделения заряженных частиц таково, что получается поле с барьером магнитной индукции. To form a magnetic field with a magnetic barrier, it is necessary to apply an electric current along the separator 3 charged particles. In this case, the positive electric potential is supplied to the wide end of the separator 3 of charged particles, from which separated light and heavy positively charged particles are derived. The negative potential is fed to the narrow end of the separator 3 of charged particles, where light and heavy positively charged particles intended for separation are introduced in a single mixture. The distribution of induction over the radius of the separator 3 of charged particles in the separation zone of charged particles is such that a field with a magnetic induction barrier is obtained.

Принцип работы предлагаемого устройства для разделения заряженных частиц по массам заключается в том, что разделение заряженных частиц происходит на магнитном барьере магнитного поля сепаратора заряженных частиц. The principle of operation of the proposed device for separating charged particles by mass is that the separation of charged particles occurs at the magnetic barrier of the magnetic field of the charged particle separator.

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

В ионизационной камере 7 источника 2 заряженных частиц происходит ионизация молекул разделяемых заряженных частиц, после чего ионы вытягиваются электрическим полем между электродами 8 кольцевого источника 2 заряженных частиц и затем поступают в сепаратор 3 заряженных частиц. In the ionization chamber 7 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 8 of the ring source of 2 charged particles and then enter the separator 3 of charged particles.

В сепараторе 3 заряженных частиц каждый пучок моноэнергетических изотопных ионов разделяется магнитным барьером, расположенным в провалах магнитного поля вдоль щелевых прорезей 9, на два изотопных пучка. Тяжелые моноэнергетические изотопные ионы обладают меньшей скоростью движения, поэтому слабо подвержены воздействию силы Лоренца и проходят через магнитный барьер. Тяжелые моноэнергетические изотопные ионы поступают в кольцевой элемент 4 кольцевого приемника заряженных частиц. Легкие моноэнергетические изотопные ноны не пропускаются магнитным барьером и отклоняются магнитным полем на круговую траекторию движения вдоль магнитного барьера. По мере движения легкие заряженные частицы попадают в область магнитного поля с меньшими значениями магнитной индукции и все слабее удерживаются магнитным барьером. Указанная особенность магнитного поля позволяет сепаратор 3 заряженных частиц использовать для изотопного анализа смесей. Магнитный барьер магнитного поля, расположенный вдоль сепаратора 3 заряженных частиц, держит легкие заряженные частицы в полете на круговой орбите только до тех пор, пока сила Лоренца превышает центробежную силу. Когда сила Лоренца становится меньше центробежной силы, то легкие моноэнергетические изотопные ионы уходят с круговой орбиты, расположенной вдоль щелевой прорези 9, по прямолинейной траектории в кольцевой элемент 5 кольцевого приемника заряженных частиц. Плавное уменьшение магнитного барьера магнитного поля вдоль расширяющегося сепаратора 3 заряженных частиц является принципиально важным и исключительно удобным свойством сепаратора, позволяющим использовать его для разделения большого числа изотопов. Плавное уменьшение магнитного барьера магнитного поля вдоль расширяющегося сепаратора позволяет использовать его также для разделения заряженных частиц, например электронов, по энергиям. In the separator 3 charged particles, each beam of monoenergetic isotopic ions is separated by a magnetic barrier located in the dips of the magnetic field along the slotted slots 9 into two isotopic beams. Heavy monoenergetic isotopic ions have a lower speed of movement, therefore, they are weakly affected by the Lorentz force and pass through the magnetic barrier. Heavy monoenergetic isotopic ions enter the ring element 4 of the ring receiver of charged particles. Light monoenergetic isotopic nones are not transmitted by the magnetic barrier and are deflected by the magnetic field to a circular path along the magnetic barrier. As they move, light charged particles fall into the region of the magnetic field with lower values of magnetic induction and are weakened more and more weakly by the magnetic barrier. This feature of the magnetic field allows the separator 3 charged particles to be used for isotopic analysis of mixtures. The magnetic barrier of the magnetic field, located along the separator 3 charged particles, keeps light charged particles in flight in a circular orbit only as long as the Lorentz force exceeds the centrifugal force. When the Lorentz force becomes less than the centrifugal force, the light monoenergetic isotopic ions leave the circular orbit located along the slot 9, along a straight path into the ring element 5 of the ring receiver of charged particles. The smooth reduction of the magnetic barrier of the magnetic field along the expanding separator 3 of charged particles is a fundamentally important and extremely convenient property of the separator, allowing you to use it to separate a large number of isotopes. The smooth reduction of the magnetic barrier of the magnetic field along the expanding separator allows you to use it also for the separation of charged particles, such as electrons, by energy.

Важнейшей особенностью сепаратора 6 заряженных частиц является возможность закрутить по круговой орбите только легкие заряженные частицы, практически не изменяя прямолинейную траекторию тяжелых заряженных частиц. Это стало возможно потому, что выполнение сепаратора 6 заряженных частиц в виде раструба, изогнутого по дугам круговых орбит заряженных частиц, позволило сформировать магнитный барьер магнитного поля. Расщепление пучков изотопных ионов в этом случае максимально, а протяженность зоны разделения заряженных частиц по массам в этом случае становится минимальной. Такой сепаратор заряженных частиц, а следовательно и устройство для разделения заряженных частиц по массам, имеет небольшие размеры. Второй важной особенностью сепаратора 6 заряженных частиц является возможность закручивать пучки легких и тяжелых изотопных ионов по единой круговой орбите и затем опускать с круговой орбиты тяжелые заряженные частицы в любой точке круговой орбиты на последующую прямолинейную траекторию и далее по лету заряженных частиц опускать с круговой орбиты легкие заряженные частицы. Вторая особенность сепаратора заряженных частиц позволяет использовать его для разделения большого числа изотопов. The most important feature of the separator 6 charged particles is the ability to spin in a circular orbit only light charged particles, practically without changing the straight line trajectory of heavy charged particles. This became possible because the implementation of the separator 6 of charged particles in the form of a bell, curved along the arcs of circular orbits of charged particles, allowed the formation of a magnetic magnetic field barrier. The splitting of isotopic ion beams in this case is maximum, and the length of the mass separation zone of charged particles in this case becomes minimal. Such a charged particle separator, and therefore a device for separating charged particles by mass, is small. The second important feature of the charged particle separator 6 is the ability to spin the beams of light and heavy isotopic ions in a single circular orbit and then lower the heavy charged particles from a circular orbit at any point in a circular orbit to a subsequent straight trajectory and then lower the charged charged particles from a circular orbit particles. The second feature of the charged particle separator allows you to use it to separate a large number of isotopes.

После сепаратора 3 заряженных частиц разделенные заряженные частицы попадают в кольцевые элементы 4, 5 кольцевого приемника заряженных частиц и накапливаются в них. Кольцевой элемент 4 кольцевого приемника заряженных частиц, изготовленный с карманами, предназначен для сбора тяжелых заряженных частиц. Кольцевой элемент 5 кольцевого приемника заряженных частиц, изготовленный с карманами, предназначен для сбора легких заряженных частиц. After the separator 3 charged particles separated charged particles fall into the ring elements 4, 5 of the ring receiver of charged particles and accumulate in them. The ring element 4 of the ring receiver of charged particles, made with pockets, is designed to collect heavy charged particles. The ring element 5 of the ring receiver of charged particles, made with pockets, is designed to collect light charged particles.

Производительность устройства для разделения заряженных частиц по массам определяется током извлекаемых из кольцевого источника ионов, растет при увеличении напряженности вытягивающего поля в устройстве и увеличении размеров отверстия кольцевого источника. Величина тока извлекаемых из кольцевого источника ионов накладывает требования на размеры сепаратора и кольцевых приемников заряженных частиц. The performance of the device for separating charged particles by mass is determined by the current of ions extracted from the ring source of ions, increases with increasing tension field in the device and the size of the holes of the ring source. The magnitude of the current extracted from the annular ion source imposes requirements on the dimensions of the separator and annular receivers of charged particles.

Предлагаемое изобретение, по сравнению с известными техническими решениями в этой области, повышает селективность при разделении заряженных частиц по массам, т.к. максимально расщепление не рассеянных узких пучков изотопных ионов, происходящее при размещении кольцевого источника заряженных частиц вблизи узкой части раструба; сократить потери разделяемого вещества, т.к. разделяются узкие пучки изотопных ионов; снизить энергопотребление во время разделения частиц, т. к. отсутствуют энергоемкие электромагниты; уменьшить габариты устройства, т.к. не требуется применение громоздких электромагнитов. The present invention, in comparison with the known technical solutions in this field, increases the selectivity in the separation of charged particles by mass, because the maximum splitting of non-scattered narrow beams of isotopic ions that occurs when a ring source of charged particles is placed near a narrow part of the socket; to reduce losses of the shared substance since narrow beams of isotopic ions are separated; reduce energy consumption during particle separation, because there are no energy-intensive electromagnets; reduce the dimensions of the device, as the use of bulky electromagnets is not required.

Кроме того, при использовании предлагаемого изобретения уменьшаются материальные и финансовые затраты на изготовление и эксплуатацию устройства для разделения частиц по массам, т.к. заявляемое устройство для разделения заряженных частиц по массам имеет малые размеры, не требует применения дорогих, громоздких и энергоемких электромагнитов. In addition, when using the invention, the material and financial costs of manufacturing and operating a device for separating particles by mass are reduced, because The claimed device for separating charged particles by mass is small, does not require the use of expensive, bulky and energy-intensive electromagnets.

Предлагаемое устройство для разделения заряженных частиц по массам испытано на моделях. В экспериментах на первой модели разделяемые ионные пучки моделированы не магнитными проводниками с электрическими токами. Легкие заряженные частицы моделированы легким не магнитным проводником с электрическим током. Тяжелые заряженные частицы моделированы тяжелым не магнитным проводником с таким же электрическим током. В экспериментах на второй модели устройства для разделения заряженных частиц по массам пучки разделяемых по массам частиц моделировались пучками разделяемых по энергиям электронов. Пучок легких заряженных частиц моделирован пучком низкоэнергетических электронов, а пучок тяжелых заряженных частиц моделирован пучком высокоэнергетических электронов. The proposed device for separating charged particles by mass tested on models. In experiments on the first model, separable ion beams are modeled 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. In experiments on the second model of a device for separating charged particles by mass, the beams of mass-separated particles were modeled by beams of electron-separated by energy. A beam of light charged particles is modeled by a beam of low-energy electrons, and a beam of heavy charged particles is modeled by a beam of high-energy electrons.

Claims

A device for separating charged particles by mass, containing a vacuum chamber in which an annular source of charged particles, a charged particle separator, and an axial charged particle separator, axial with a ring source of charged particles and a charged particle separator, characterized in that the ring source of charged particles is installed near a narrow part of the charged particle separator, made in the form of a bell with longitudinal slotted slots, curved along the arcs of circular orbits of charged particles, along spruce slits of the separator, the annular receptacle of the charged particles is made of elements, one of which is located along the slit slits around the wide portion of the separator of charged particles, and the other - near the wide portion of the separator opposite to the charged particle source of charged particles.