RU2174862C2

RU2174862C2 - Gear separating charged particle by their masses

Info

Publication number: RU2174862C2
Application number: RU99122978A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Доронин; В.В. Евстигнеев
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-10-20

Abstract

FIELD: nuclear technology, isolation of isotope from natural mixture. SUBSTANCE: gear includes vacuum chamber 1 housing source 2 of charged particles, insulators 55, separator 6, collectors 9 and 10 coming in the form of pockets. Source 2 of charged particles has ionization chamber 3 and electrodes 4 forming pulling voltage. Separator 6 is manufactured in the form of bell mouths 7 and 8 narrowing along arcs of orbits of charged particles. Bell mouths 7 and 8 are installed with matching in wide parts, with reduction of their cross- sections from point of matching towards opposite ends and with formation of gap between their side surfaces. Bell mouths 7 and 8 are provided with slits arranged along their side surfaces. Source 2 of charged particles is placed in area of match of bell mouths 7 and 8 arranged asymmetrically. Collectors 9 and 10 are located in area of largest gap between side surfaces of bell mouths 7 and 8. Electrode 11 is installed in area of matching of bell mouths 7 and 8 and electrodes 12, 13 and 14 are placed in opposition to area of matching of bell mouths 7 and 8. EFFECT: raised productivity, enhanced degree of separation and reduced overall dimensions of gear. 3 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при разделении заряженных частиц, например для выделения изотопа из естественной смеси в широком диапазоне множественности химических элементов. The invention relates to nuclear engineering and is intended for use in the separation of charged particles, for example, to isolate an isotope from a natural mixture in a wide range of multiplicity of chemical elements.

Известно несколько устройств для разделения заряженных частиц по массам электромагнитным методом. Устройства разработаны в процессе поиска надежных методов разделения изотопов, методов реализации управляемого ядерного и термоядерного синтеза, методов формирования пучков заряженных частиц в ионно-пучковых и электронно-пучковых устройствах и методов управления пучками заряженных частиц в ускорительной технике. Для разделения заряженных частиц используют центробежную силу и силу Лоренца, действующие на движущиеся в электрическом и магнитном поле заряженные частицы. Several devices are known for separating charged particles into masses by the electromagnetic method. The devices were developed in the search for reliable methods for isotope separation, methods for implementing controlled nuclear and thermonuclear fusion, methods for the formation of charged particle beams in ion-beam and electron-beam devices, and methods for controlling charged particle beams in accelerator technology. The centrifugal force and Lorentz force acting on charged particles moving in an electric and magnetic field are used to separate charged particles.

Известно 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 B 01 D 59/48, H 05 H 5/00). Устройство содержит вакуумную камеру, в которой размещены соосные источник заряженных частиц, сепаратор заряженных частиц и приемник заряженных частиц. В вакуумной камере также размещены 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. 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. Источник заряженных частиц и приспособление для сбора заряженных частиц выполнены кольцевыми. 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.A device for separating charged particles by mass is known, in which the particles are separated in the electric and magnetic fields of ring turns and ring coils (see RF patent N 1772939, IPC ⁵ B 01 D 59/48, H 05 H 5/00). The device comprises a vacuum chamber in which a coaxial source of charged particles, a separator of charged particles, and a receiver of charged particles are placed. The vacuum chamber also contains electrodes forming an electrostatic field with longitudinal and radial components of the tension vector, a magnetic field source in the form of a coil forming 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 source of charged particles and the device for collecting charged particles are made circular. The charged particle separator of a device for separating charged particles consists of electrodes forming an electrostatic field, 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.

Основным недостатком описанного устройства является низкая селективность при разделении заряженных частиц по массам вследствие ограниченных возможностей расщепления пучков изотопных ионов электрическим и магнитным полями кольцевых электродов и кольцевых катушек. The main disadvantage of the described device is the low selectivity in the separation of charged particles by mass due to the limited possibilities of splitting the isotopic ion beams by electric and magnetic fields of ring electrodes and ring coils.

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 токопроводящих раструбов (см. патент РФ N 2135270, МПК⁶ B 01 D 59/48, H 01 J 49/26). Устройство содержит вакуумную камеру, в которой размещены соосные источник заряженных частиц, сепаратор заряженных частиц и приемники заряженных частиц. Сепаратор заряженных частиц выполнен в виде аксиальных сужающихся по дугам орбит заряженных частиц раструбов, установленных один в другом с совмещением в широкой части каждого раструба при уменьшении поперечных сечений раструбов от области совмещения раструбов к противоположному концу каждого раструба и снабженных продольными щелевыми прорезями, размещенными вдоль образующих боковых поверхностей раструбов. Раструбы выполнены с возможностью протекания по ним постоянных по направлению электрических токов, а кольцевой источник заряженных частиц размещен вокруг широкой части сепаратора заряженных частиц вдоль щелевых прорезей. Приемники заряженных частиц выполнены в виде карманов.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 the conductive sockets (see RF patent N 2135270, IPC ⁶ B 01 D 59 / 48, H 01 J 49/26). The device comprises a vacuum chamber in which are placed a coaxial source of charged particles, a charged particle separator and charged particle receivers. The charged particle separator is made in the form of axial tapering charged particle particles of the sockets installed one in the other with alignment in the wide part of each socket with a decrease in the cross-sections of the sockets from the region where the sockets are aligned to the opposite end of each socket and provided with longitudinal slotted slots located along the lateral generatrices bell surfaces The sockets are made with the possibility of flowing constant electric currents along them, and an annular source of charged particles is placed around a wide part of the charged particle separator along the slotted slots. The receivers of charged particles are made in the form of pockets.

Основным недостатком устройства-прототипа является невысокая селективность при разделении заряженных частиц по массам вследствие недостаточного расщепления пучков изотопных ионов из-за ограниченной возможности разведения аксиальных раструбов. The main disadvantage of the prototype device is the low selectivity in the separation of charged particles by mass due to insufficient splitting of isotopic ion beams due to the limited ability to dilute axial sockets.

Сущность настоящего изобретения состоит в том, что в устройстве для разделения заряженных частиц по массам, содержащем вакуумную камеру, в которой размещены источник заряженных частиц, приемники, изготовленные в виде карманов, и сепаратор, выполненный в виде раструбов, сужающихся по дугам орбит заряженных частиц, установленных один в другом с совмещением в широких частях при уменьшении поперечных сечений раструбов от области совмещения к противоположным концам с образованием зазора между их боковыми поверхностями и снабженных продольными щелевыми прорезями, размещенными вдоль их боковых поверхностей, при этом раструбы выполнены с возможностью протекания по ним постоянных по направлению электрических токов, а источник заряженных частиц установлен в области совмещения раструбов, раструбы установлены асимметрично, а приемники заряженных частиц расположены в области наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов, при этом щелевые прорези размещены в плоскости симметрии сепаратора со стороны наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов. The essence of the present invention is that in a device for separating charged particles by mass, containing a vacuum chamber in which a source of charged particles is placed, receivers made in the form of pockets, and a separator made in the form of sockets, tapering along the arcs of the orbits of the charged particles, installed one in the other with alignment in wide parts while reducing the cross-sections of the sockets from the alignment area to the opposite ends with the formation of a gap between their side surfaces and provided with a longitudinal with slotted slots located along their lateral surfaces, while the sockets are made with the possibility of electric currents flowing along them, and the source of charged particles is installed in the region where the sockets are aligned, the sockets are installed asymmetrically, and the charged particle receivers are located in the region of the largest gap between the side the surfaces of the sockets, while the slotted slots are placed in the plane of symmetry of the separator from the side of the largest gap between the side surfaces of the sockets.

Техническим результатом является повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам. The technical result is to increase the selectivity in the separation of charged particles by mass.

Повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам обеспечивается вследствие наличия возможности большего расщепления пучков изотопных ионов при установке раструбов асимметрично один в другом с совмещением в широкой части каждого раструба, размещении источника заряженных частиц в области совмещения широкой части каждого раструба, а приемников заряженных частиц - в области наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов, т. е. предлагаемое устройство позволяет закручивать пучок легких изотопных ионов и пучок тяжелых изотопных ионов по более расходящимся, чем в устройстве-прототипе, дугам орбит из-за большего разведения магнитных барьеров магнитного поля, полученных посредством увеличения зазора между боковыми поверхностями раструбов. The increase in selectivity in the separation of charged particles by mass is ensured due to the possibility of a greater splitting of isotopic ion beams when installing the sockets asymmetrically one in another with combining in the wide part of each socket, placing the source of charged particles in the region of matching the wide part of each socket, and charged particle receivers in the largest gap between the lateral surfaces of the sockets, i.e., the proposed device allows you to twist the beam of light isotopic ions and the beam ok heavy isotopic ions along more diverging than in the prototype device, the orbits of the orbits due to the greater dilution of the magnetic barriers of the magnetic field obtained by increasing the gap between the side surfaces of the sockets.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для разделения заряженных частиц по массам, на фиг. 2 - вертикальный разрез сепаратора заряженных частиц, на фиг. 3 - вид A 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 is a vertical section through a charged particle separator; FIG. 3 is a view A of FIG. 2.

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, выполненный в виде раструбов 7, 8, сужающихся по дугам орбит заряженных частиц, установленных один в другом с совмещением в широких частях при уменьшении поперечных сечений раструбов 7, 8 от области совмещения к противоположным концам с образованием зазора между их боковыми поверхностями и снабженных продольными щелевыми прорезями, размещенными вдоль их боковых поверхностей, при этом раструбы 7, 8 выполнены с возможностью протекания по ним постоянных по направлению электрических токов, а источник 2 заряженных частиц установлен в области совмещения раструбов 7, 8. Раструбы 7, 8 установлены асимметрично, а приемники 9, 10 заряженных частиц расположены в области наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов 7, 8, при этом щелевые прорези размещены в плоскости симметрии сепаратора 6 со стороны наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов 7, 8. В устройстве для разделения заряженных частиц по массам содержатся также подводящие электрический ток электроды 11, 12, 13, 14. Электрод 11 установлен в области совмещения широких частей раструбов 7, 8, электроды 12, 13, 14 установлены оппозитно области совмещения широких частей раструбами 7, 8. A device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber 1, in which a source of charged particles 2 is located, consisting of an ionization chamber 3 and forming electrodes 4 that draw an electric field, insulators 5, a separator 6, made in the form of bells 7, 8, tapering along arcs orbits of charged particles installed one in the other with alignment in wide parts while reducing the cross-sections of the bells 7, 8 from the alignment region to opposite ends with the formation of a gap between their side surfaces and abzhnyh longitudinal slotted slots located along their lateral surfaces, while the sockets 7, 8 are made with the possibility of flowing through them constant in the direction of electric currents, and the source of 2 charged particles is installed in the area of alignment of the sockets 7, 8. The sockets 7, 8 are installed asymmetrically, and the receivers 9, 10 of charged particles are located in the region of the largest gap between the side surfaces of the sockets 7, 8, while the slotted slots are placed in the symmetry plane of the separator 6 from the side of the largest gap between the side the surface of the bells 7, 8. The device for separating charged particles by mass also contains electrodes 11, 12, 13, 14 that supply electric current. The electrode 11 is installed in the area of alignment of the wide parts of the bells 7, 8, the electrodes 12, 13, 14 are installed opposite areas of alignment of the wide parts with bells 7, 8.

Сепаратор 6 заряженных частиц, изготовленный в виде расходящихся своими боковыми поверхностями раструбов 7, 8, соответственно большего и меньшего диаметров, выполненных с возможностью протекания постоянных по направлению электрических токов, формирующих статическое магнитное поле с расходящимися магнитными барьерами для разделения заряженных частиц, одновременно является источником магнитного поля. Сепаратор 6 заряженных частиц содержит больший раструб 7, изготовленный из проводящего или сверхпроводящего электрический ток материала, меньший раструб 8, изготовленный из токопроводящего или сверхпроводящего материала, и изоляторы 5. Токопроводящие или сверхпроводящие больший раструб 7 и меньший раструб 8 являются асимметричными, имеют одинаковые поперечные сечения в начале общей широкой части и имеют различные поперечные сечения в узких частях, расположены друг в друге с совмещением, т. е. широкая часть большего раструба 7 совмещена с широкой частью меньшего раструба 8. Раструб 7 сужается по дуге, кривизна которой соответствует кривизне орбиты легких заряженных частиц. Раструб 8 сужается по дуге, кривизна которой соответствует кривизне орбиты тяжелых заряженных частиц. Вдоль боковой поверхности большего раструба 7 и вдоль боковой поверхности меньшего раструба 8 в плоскости симметрии сепаратора 6 заряженных частиц со стороны области наибольшего зазора между боковыми поверхностями раструбов 7, 8 для использования магнитного поля размещены продольные щелевые прорези 15. Зазор между боковыми поверхностями асимметричных раструбов 7 и 8 в местах расположения продольных щелевых прорезей 15 обеспечивает более селективное разделение пучков заряженных частиц по массам. The separator 6 of charged particles, made in the form of flares 7, 8 diverging by their lateral surfaces, respectively, of larger and smaller diameters, made with the possibility of flowing constant in the direction of electric currents, forming a static magnetic field with diverging magnetic barriers for the separation of charged particles, is also a source of magnetic fields. The charged particle separator 6 comprises a larger bell 7 made of a conductive or superconducting electric current material, a smaller bell 8 made of a conductive or superconducting material, and insulators 5. The conductive or superconducting larger bell 7 and the smaller bell 8 are asymmetric, have the same cross sections at the beginning of the common wide part and have different cross sections in narrow parts, are located in each other with alignment, i.e., the wide part of the larger bell 7 is aligned with Wide part of the smaller funnel 8. The funnel 7 is tapered along an arc whose curvature corresponds to the curvature of the orbit of light charged particles. The bell 8 narrows along an arc whose curvature corresponds to the curvature of the orbit of heavy charged particles. Along the side surface of the larger bell 7 and along the side surface of the smaller bell 8 in the plane of symmetry of the charged particle separator 6, longitudinal slotted slots 15 are used to use the magnetic field to use the magnetic field. A gap between the side surfaces of the asymmetric bell 7 and 8 at the locations of the longitudinal slotted slots 15 provides a more selective mass separation of the charged particle beams.

Для индукции магнитного поля вдоль большего раструба 7 и вдоль меньшего раструба 8 необходимо подать электрические токи в одном направлении. При разделении положительно заряженных частиц по массам отрицательный потенциал подается с помощью электрода 11, размещенного в области совмещения широких частей раструбов 7, 8. Положительные потенциалы на узкие части раструбов 7, 8 подаются с помощью электродов 12, 13, 14, размещенных в области приемника 9 легких заряженных частиц и приемника 10 тяжелых заряженных частиц, где выводятся разделенные положительно заряженные частицы из сепаратора 6 заряженных частиц. 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 along the larger bell 7 and along the smaller bell 8, it is necessary to apply electric currents in one direction. When dividing the positively charged particles by mass, the negative potential is supplied using the electrode 11 located in the area of alignment of the wide parts of the sockets 7, 8. Positive potentials are applied to the narrow parts of the sockets 7, 8 using electrodes 12, 13, 14 located in the receiver 9 light charged particles and a receiver 10 of heavy charged particles, where the separated positively charged particles are removed from the charged particle separator 6. 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.

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 направляются в сепаратор 6 заряженных частиц. 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 sent to the separator 6 of charged particles.

Выведенная из источника 2 заряженных частиц смесь разделяемых заряженных частиц подается в сепаратор 6 заряженных частиц, в пространство между корпусом вакуумной камеры 1 и общей для раструбов 7, 8 широкой их частью, к началам продольных щелевых прорезей 15 в раструбах 7, 8. Принцип работы сепаратора 6 заряженных частиц заключается в том, что разделение заряженных частиц происходит на расходящихся магнитных барьерах магнитного поля. Магнитный барьер магнитного поля вдоль короткого неразветвленного участка в месте соединения раструбов 7, 8 создан электрическими токами, протекающими по раструбам 7, 8, и поэтому магнитный барьер легко держит разделяемые заряженные частицы на единой мгновенной круговой орбите. По мере движения заряженные частицы попадают в область зазора между боковыми поверхностями раструбов 7, 8, в область расхождения щелевых прорезей 15 в раструбах 7, 8, т.е. в область расхождения электрических токов, в область магнитного поля с расходящимися магнитными барьерами и меньшими значениями магнитной индукции. В сепараторе 6 расхождение магнитных барьеров большее, чем в устройстве-прототипе, так как оно получено посредством большего зазора между боковыми поверхностями раструбов 7, 8. Здесь электрическим током по большему раструбу 7 сформирован магнитный барьер такой высоты и магнитная индукция поддерживается на таком уровне, когда пучок легких заряженных частиц остается на орбите, расположенной вдоль большего раструба 7, а пучок тяжелых заряженных частиц сходит с орбиты. Пучок тяжелых заряженных частиц в этом случае идет сначала по прямолинейной траектории, а затем направляется вдоль меньшего раструба 8. Удержание пучка тяжелых заряженных частиц на расположенной вдоль меньшего раструба 8 орбите производится другим магнитным барьером, т.е. достаточным значением магнитной индукции, созданной в большей степени электрическим током, протекающим по меньшему раструбу 8, и в меньшей степени электрическим током, протекающим по большему раструбу 7. Понижение магнитного барьера вдоль меньшего раструба 8 приводит к переходу пучка тяжелых заряженных частиц с орбиты, расположенной вдоль меньшего раструба 8, на прямолинейную траекторию. Если требуется заряженные частицы перевести с орбиты, расположенной вдоль меньшего раструба 8, на орбиту, расположенную вдоль большего раструба 7, то для этого увеличивают электрический ток, протекающий вдоль большего раструба 7. The mixture of separated charged particles removed from the source of 2 charged particles is fed into a charged particle separator 6, into the space between the housing of the vacuum chamber 1 and the wide part common to the bells 7, 8, to the beginnings of the longitudinal slotted slots 15 in the bells 7, 8. The principle of operation of the separator 6 charged particles is that the separation of charged particles occurs at diverging magnetic barriers of the magnetic field. The magnetic barrier of the magnetic field along a short unbranched section at the junction of the sockets 7, 8 is created by electric currents flowing through the sockets 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 gap between the lateral surfaces of the sockets 7, 8, and into the divergence of the slotted slots 15 in the sockets 7, 8, i.e. into the region of divergence of electric currents, into the region of a magnetic field with diverging magnetic barriers and lower values of magnetic induction. In the separator 6, the divergence of the magnetic barriers is greater than in the prototype device, since it is obtained by means of a larger gap between the side surfaces of the sockets 7, 8. Here, an electric barrier is formed along the large socket 7 with a magnetic barrier of this height and the magnetic induction is maintained at a level when the beam of light charged particles remains in orbit located along the larger socket 7, and the beam of heavy charged particles leaves the orbit. In this case, the beam of heavy charged particles goes along a straight path and then goes along the smaller bell 8. The beam of heavy charged particles is held in the orbit located along the smaller bell 8 by another magnetic barrier, i.e. a sufficient value of the magnetic induction created to a greater extent by an electric current flowing through the smaller bell 8, and to a lesser extent by an electric current flowing through the larger bell 7. Lowering the magnetic barrier along the smaller bell 8 leads to the transfer of a beam of heavy charged particles from an orbit located along smaller bell 8, on a straight path. If it is required to transfer charged particles from the orbit located along the smaller bell 8 to the orbit located along the larger bell 7, then the electric current flowing along the larger bell 7 is increased.

Функциональной особенностью сепаратора 6 заряженных частиц является возможность приблизить расщепление пучков заряженных частиц к максимально возможному за счет большего расщепления магнитных барьеров, расположенных вдоль щелевых прорезей 15, что стало возможным при асимметричном взаимном положении раструбов 7, 8. Протяженность зоны разделения заряженных частиц по массам в таком случае приближена к минимальной. A functional feature of the charged particle separator 6 is the ability to bring the cleavage of charged particle beams closer to the maximum possible due to the greater splitting of the magnetic barriers located along the slit slots 15, which became possible with the asymmetric mutual position of the sockets 7, 8. The length of the zone of separation of charged particles by mass in such case is close to the minimum.

После сепаратора 6 заряженных частиц легкие заряженные частицы попадают в приемник 9, а тяжелые заряженные частицы попадают в приемник 10 и накапливаются в этих приемниках. Приемник 9 для легких заряженных частиц и приемник 10 для тяжелых заряженных частиц изготовлены в виде карманов и не являются кольцевыми, находятся в одном конце устройства для разделения частиц по массам и электрически отделены от вакуумной камеры 1 изоляторами 5. After the separator 6 charged particles, light charged particles fall into the receiver 9, and heavy charged particles fall into the receiver 10 and accumulate in these receivers. The receiver 9 for light charged particles and the receiver 10 for heavy charged particles are made in the form of pockets and are not circular, located at one end of the device for separating particles by mass and 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, ширины и длины отверстия источника. Повышение производительности устройства для разделения заряженных частиц по массам приводит к увеличению размеров источника заряженных частиц, 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, width and length of the source opening. Improving the performance of the device for separating charged particles by mass leads to an increase in the size of the source of charged particles, a separator and a 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. увеличено расщепление нерассеянных узких пучков заряженных частиц, происходящее при асимметричном размещении раструбов в порядке уменьшения поперечных сечений раструбов в направлении от области их совмещения. 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 unscattered narrow beams of charged particles, which occurs during asymmetric placement of the sockets in the order of decreasing the cross-sections of the sockets in the direction from the region of their alignment, is increased.

Предлагаемое изобретение также позволяет уменьшить габариты устройства, т. к. большее расщепление достигается на меньшей длине сепаратора. Предлагаемое устройство для разделения заряженных частиц по массам испытано на нескольких электрофизических моделях. На первой электрофизической модели устройства для разделения заряженных частиц разделяемые пучки заряженных частиц моделированы 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. На второй электрофизической модели устройства для разделения заряженных частиц по массам пучок разделяемых по массам заряженных частиц моделирован пучком разделяемых по энергиям электронов. Пучки разделенных по массам заряженных частиц моделированы пучками разделенных по энергиям электронов. Пучок легких заряженных частиц моделирован пучком низкоэнергетических электронов, а пучок тяжелых заряженных частиц моделирован пучком высокоэнергетических электронов. The present invention also allows to reduce the dimensions of the device, since more splitting is achieved on a shorter separator length. The proposed device for separating charged particles by mass tested on several electrophysical models. In the first electrophysical model of a device for separating charged particles, the separated beams of charged particles 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 the second electrophysical model of a device for separating charged particles by mass, a beam of mass separated charged particles is modeled by a beam of electron-separated energies. Beams of charged particles separated by masses are modeled by beams of electrons 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 a source of charged particles is placed, receivers made in the form of pockets, and a separator made in the form of sockets, tapering along the arcs of the orbits of charged particles installed one in the other with alignment in wide parts when reducing the cross-sections of the sockets from the alignment area to the opposite ends with the formation of a gap between their side surfaces and provided with longitudinal slotted slots located along their sides x surfaces, while the sockets are made with the possibility of electric currents flowing in them along the direction, and the source of charged particles is installed in the area of matching the sockets, characterized in that the sockets are installed asymmetrically, and the receivers of charged particles are located in the region of the largest gap between the side surfaces of the sockets, while slotted slots are placed in the plane of symmetry of the separator from the side of the largest gap between the side surfaces of the sockets.