RU2220760C2

RU2220760C2 - Device for separation of particles by masses

Info

Publication number: RU2220760C2
Application number: RU2001130648/15A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Доронин
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: nuclear engineering. SUBSTANCE: arranged in vacuum chamber 1 are charged particle source 2, insulators 5, separator 6 and receivers 10 and 11. Separator 6 has tube 7 with bell mouth 8 located inside it. Tube 7 and bell mouth 8 form magnetic field with diverging magnetic barriers; they are provided with longitudinal slots 11 and 12. Bell mouth 8 is made from static magnet. Tube 7 is made from conducting or super-conducting material. Tube 7 and bell mouth 8 are bent over arcs of circular orbits of charged particles. Bend of tube 7 corresponds to radii of orbits of light charged particles and bend of bell mouth 8 corresponds to radii of orbits of heavy charged particles. Wide end of bell mouth 8 is connected with tube 7 over circumference. Charged particle source 2 is located near joint area of wide end of bell mouth 8 and tube 7. Axes of symmetry of slots lie in plane of symmetry of separator 6. Slot separates poles of magnet of bell mouth 8. Charged particles are separated on diverging magnetic barriers of magnetic field formed by tube 7 and bell mouth 8 where current of permanent direction flows. Light charged particles are accumulated in receiver 9 and heavy particles are accumulated receiver 10. EFFECT: enhanced selectivity of separation; reduced losses of agent being separated. 2 dwg

Description

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования при разделении заряженных частиц, например, для выделения изотопов из их 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, for the separation of isotopes from their 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, действующую на частицу при движении по криволинейной траектории, и силу Лоренца, действующую на движущуюся в электрическом или в магнитном поле заряженную частицу. 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. To separate charged particles, use the centrifugal force acting on the particle when moving along a curved path, and the Lorentz force acting on a charged particle moving in an electric or magnetic field.

Известно устройство для разделения заряженных частиц в плазме, 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. Плазменный масс-сепаратор содержит вакуумную камеру. В вакуумной камере установлен источник заряженных частиц, источник электронов, сепаратор заряженных частиц, высокочастотная антенна и приемник заряженных частиц. Источник заряженных частиц представляет собой источник плазмы. Источник электронов выполнен в виде кольцевого эмиттера. Сепаратор заряженных частиц выполнен в виде магнитной системы с прямым трубчатым участком однородного магнитного поля и изогнутым трубчатым участком неоднородного магнитного поля. На прямом трубчатом участке осуществляется селективный нагрев в плазме ионов выбранного изотопа воздействием электромагнитного поля с частотой, равной его циклотронной частоте. Участок неоднородного магнитного поля выполнен в виде изогнутых труб. Сепаратор заряженных частиц выполнен из многих ступеней. Каждая ступень сепаратора содержит участок однородного магнитного поля, на котором осуществляется селективный нагрев ионов, и участок неоднородного магнитного поля. Участок неоднородного магнитного поля включает четное число отрезков соленоидов с чередующейся по знаку кривизной. Приемник заряженных частиц выполнен в виде коллекторов для отбора требуемых ионных компонентов. Коллекторы ионов выполнены с возможностью перемещения. Коллекторы ионов расположены между соленоидами и на выходе каждой ступени (см. патент РФ 2069084, 6 В 01 D 59/48, Н 01 J 49/26, Н 05 Н 1/02). A device for separating charged particles in a plasma is known, in which particles are separated in areas of uniform and inhomogeneous magnetic fields of coils with a coil made in the form of solenoids during 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. The plasma mass separator contains a vacuum chamber. A source of charged particles, an electron source, a separator of charged particles, a high-frequency antenna and a receiver of charged particles are installed in the vacuum chamber. The source of charged particles is a source of plasma. The electron source is made in the form of a ring emitter. The charged particle separator is made in the form of a magnetic system with a straight tubular portion of a uniform magnetic field and a curved tubular portion of an inhomogeneous magnetic field. In a direct tubular section, selective heating in the plasma of ions of a selected isotope is carried out by exposure to an electromagnetic field with a frequency equal to its cyclotron frequency. The site of the inhomogeneous magnetic field is made in the form of bent pipes. The charged particle separator is made up of many stages. Each stage of the separator contains a section of a uniform magnetic field, on which selective heating of ions is carried out, and a section of a non-uniform magnetic field. The inhomogeneous magnetic field includes an even number of segments of solenoids with alternating curvature in sign. The receiver of charged particles is made in the form of collectors for the selection of the required ionic components. The ion collectors are movable. The ion collectors are located between the solenoids and at the output of each stage (see RF patent 2069084, 6 B 01 D 59/48, H 01 J 49/26, H 05 H 1/02).

Недостатком известного устройства является низкая селективность при разделении заряженных частиц из-за ограниченных возможностей расщепления пучков изотопных ионов, поскольку разделяются рассеянные и несфокусированные пучки изотопных ионов. A disadvantage of the known device is the low selectivity in the separation of charged particles due to the limited possibilities of splitting the isotopic ion beams, since scattered and unfocused beams of isotopic ions are separated.

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 на магнитных барьерах электромагнитного поля, расположенных вдоль электропроводящих труб. Устройство для разделения заряженных частиц по массам содержит вакуумную камеру, в которой размещены источник заряженных частиц, приемники заряженных частиц и сепаратор заряженных частиц, выполненный в виде изогнутой трубы и полого элемента, расположенного внутри трубы с образованием зазора и соединенного с трубой, с продольными щелевыми прорезями в трубе и полом элементе, с возможностью протекания электрического тока вдоль трубы. Полый элемент выполнен в виде изогнутой трубы, изготовленной из электропроводящего материала, а продольная щелевая прорезь в полом элементе предназначена для реализации магнитного поля, индуцированного протекающим вдоль полого элемента электрическим током (см. патент РФ 2133141, 6 В 01 D 59/48, Н 01 J 49/30). 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 on magnetic barriers of an electromagnetic field located along electrically conductive pipes. A device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber in which a source of charged particles, charged particle receivers and a charged particle separator are arranged, made in the form of a curved pipe and a hollow element located inside the pipe to form a gap and connected to the pipe with longitudinal slotted slots in the pipe and hollow element, with the possibility of electric current flowing along the pipe. The hollow element is made in the form of a curved pipe made of an electrically conductive material, and a longitudinal slot in the hollow element is designed to realize a magnetic field induced by electric current flowing along the hollow element (see RF patent 2133141, 6 V 01 D 59/48, Н 01 J 49/30).

Основными недостатками прототипа являются, во-первых, невысокая селективность при разделении заряженных частиц вследствие расщепления пучков изотопных ионов с помощью магнитных барьеров в форме неглубоких магнитных желобов, расположенных вдоль продольных щелевых прорезей в трубе и полом элементе в области их точечного внутреннего касания, и последующей транспортировки заряженных частиц по этим желобам; во-вторых высокие энергетические затраты на осуществление процесса разделения заряженных частиц из-за использования полого элемента, требующего электрического тока для индукции магнитного поля. The main disadvantages of the prototype are, firstly, the low selectivity in the separation of charged particles due to the splitting of beams of isotopic ions using magnetic barriers in the form of shallow magnetic grooves located along the longitudinal slotted slots in the pipe and the hollow element in the area of their internal point of contact, and subsequent transportation charged particles along these gutters; secondly, high energy costs for the implementation of the process of separation of charged particles due to the use of a hollow element that requires an electric current to induce a magnetic field.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для разделения заряженных частиц по массам, содержащем вакуумную камеру, в которой размещены источник заряженных частиц, приемники заряженных частиц и сепаратор заряженных частиц, выполненный в виде изогнутой трубы и полого элемента, расположенного внутри трубы с образованием зазора и соединенного с трубой, с продольными щелевыми прорезями в трубе и полом элементе, с возможностью протекания электрического тока вдоль трубы, полый элемент выполнен в виде раструба из статического магнита, расположенного в трубе с внутренним соединением по окружной линии широкого конца раструба, продольная щелевая прорезь в раструбе предназначена для отделения полюсов статического магнита друг от друга, а источник заряженных частиц размещен в области соединения трубы и широкого конца раструба. 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, charged particle receivers and a charged particle separator, made in the form of a curved pipe and a hollow element located inside the pipe with the formation of a gap and connected to the pipe, with longitudinal slotted slots in the pipe and the hollow element, with the possibility of electric current flowing along the pipe, the hollow element is made in the form of a socket made of static magnesium and located in a pipe with an inner compound of the circumferential line of the wide end of the funnel, the longitudinal slit is a slit in the socket to separate the static magnetic poles from each other, and the source of charged particles is placed in the connection area of the pipe and the wide end of the funnel.

Техническим результатом является повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам и уменьшение энергетических затрат на осуществление процесса разделения. The technical result is to increase the selectivity in the separation of charged particles by mass and reduce energy costs for the implementation of the separation process.

Повышение селективности при разделении заряженных частиц по массам обеспечивается формированием широких и более глубоких, чем в прототипе, магнитных желобов в продольных щелевых прорезях в изогнутой трубе и изготовленном из магнитного материала раструбе для разделения заряженных частиц по массам и для транспортировки неразделенных и разделенных по массам заряженных частиц. В прототипе для формирования широких и глубоких магнитных желобов потребовалось бы вырезать место точечного касания изогнутых труб, что в свою очередь сделало бы невозможным соединение изогнутых труб друг с другом. Формирование широких и более глубоких, чем в прототипе, магнитных желобов стало возможным при использовании расположенного в изогнутой трубе раструба с различными продольными образующими. Использование раструба, изготовленного из магнитного материала с различными криволинейными продольными образующими, в котором продольная щелевая прорезь предназначена для отделения магнитных полюсов друг от друга, позволяет достичь большего, чем в прототипе, расщепления пучков заряженных частиц и довести селективность разделения изотопов до 0,99. The increase in selectivity in the separation of charged particles by mass is ensured by the formation of wider and deeper than in the prototype magnetic grooves in longitudinal slotted slots in a bent pipe and a bell made of magnetic material for separating charged particles by mass and for transporting undivided and separated by mass of charged particles . In the prototype, to form wide and deep magnetic grooves, it would be necessary to cut out the point of contact of the bent pipes, which in turn would make it impossible to connect the bent pipes to each other. The formation of wider and deeper than in the prototype magnetic troughs was made possible by using a bell with various longitudinal generators located in a bent pipe. The use of a socket made of magnetic material with various curved longitudinal generators, in which a longitudinal slot is designed to separate the magnetic poles from each other, allows to achieve more than in the prototype, splitting the bundles of charged particles and bring the isotope separation selectivity to 0.99.

Уменьшение энергетических затрат на осуществление процесса разделения заряженных частиц достигнуто путем выполнения полого элемента из магнитного материала, не требующего электрического тока для индукции магнитного поля. The reduction of energy costs for the implementation of the process of separation of charged particles is achieved by performing a hollow element of a magnetic material that does not require an electric current to induce a magnetic field.

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. 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 vertical section of a separator of charged particles.

Устройство для разделения заряженных частиц по массам содержит вакуумную камеру 1, в которой установлены 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 изгиба трубы 7, изготовленной из электропроводящего материала, и полого элемента преимущественно круглого поперечного сечения, выполненного в виде раструба 8 из магнитного материала, а именно из статического магнита, и установленных друг в друге с внутренним соединением по окружной линии в одном их конце, приемники 9 легких заряженных частиц и приемники 10 тяжелых заряженных частиц. Раструб 8, имеющий различные криволинейные продольные образующие, сужается в направлении от области внутреннего соединения с трубой 7 у источника 2 заряженных частиц к приемникам 9, 10 заряженных частиц с образованием зазора между наружной поверхностью раструба 8 и внутренней поверхностью трубы 7. Приемники 9, 10 заряженных частиц изготовлены в виде карманов и электрически отделены от вакуумной камеры 1 изоляторами 5. A device for separating charged particles by mass contains a vacuum chamber 1, in which a charged particle source 2 is installed, consisting of an ionization chamber 3 and forming electrodes 4 that draw an electric field, insulators 5, charged particle separator 6, made in the form of a pipe bent with different bending radii 7, made of an electrically conductive material, and a hollow element of a predominantly circular cross-section made in the form of a bell 8 of a magnetic material, namely, a static magnet, and tanovlenii each other with an inner compound of the circumferential line at one end thereof, the receivers 9, of charged particles and light receivers 10 of heavy charged particles. The bell 8, having various curvilinear longitudinal generators, narrows in the direction from the area of internal connection with the pipe 7 at the source 2 of charged particles to the receivers 9, 10 of charged particles with the formation of a gap between the outer surface of the bell 8 and the inner surface of the pipe 7. Receivers 9, 10 charged particles are made in the form of pockets and are electrically separated from the vacuum chamber 1 by insulators 5.

Сепаратор 6 заряженных частиц, изготовленный в виде изделия, собранного из трубы 7, по которой протекает постоянный по направлению электрический ток, и раструба 8, формирующих магнитное поле с расходящимися магнитными барьерами для разделения изотопов, одновременно является источником магнитного поля. Магнитными барьерами являются повышенные значения магнитной индукции в продольной щелевой прорези 11 трубы 7, и в протяженной области пространства вокруг трубы 7, и в продольной щелевой прорези 12 раструба 8. Труба 7 изготовлена из проводящего или сверхпроводящего электрический ток материала. Магнитные полюса раструба 8 отделены друг от друга продольной щелевой прорезью 12. Диаметр широкой части раструба 8 равен внутреннему диаметру трубы 7. Раструб 8 расположен внутри трубы 7 с внутренним соединением, т.е. один конец трубы 7 соединен с раструбом 8 в его широкой части. Труба 7 и раструб 8 расположены симметрично относительно плоскости симметрии сепаратора 6. Труба 7 изогнута по дуге окружности, радиус которой соответствует радиусу круговой орбиты легких заряженных частиц. Раструб 8 изогнут по дуге окружности, радиус которой соответствует радиусу круговой орбиты тяжелых заряженных частиц. В трубе 7 и в раструбе 8 со стороны наименьшего радиуса изгиба трубы 7 и раструба 8 изготовлено по одной продольной щелевой прорези 11 и 12 соответственно, при этом оси прорезей 11 и 12 лежат в плоскости симметрии сепаратора 6. Данное последовательное расположение изогнутой трубы 7 и раструба 8, имеющего различные криволинейные продольные образующие, обеспечивает разделение пучков заряженных частиц в зависимости от их массы. Источник заряженных частиц 2 размещен у продольных щелевых прорезей 11, 12 в области соединения изогнутой трубы 7 и раструба 8 сепаратора 6 заряженных частиц. The charged particle separator 6, made in the form of an article assembled from a pipe 7 through which a constant current flows, and a socket 8 forming a magnetic field with diverging magnetic barriers to separate isotopes, is also a source of a magnetic field. Magnetic barriers are increased values of magnetic induction in the longitudinal slotted slot 11 of the pipe 7, and in the extended region of space around the pipe 7, and in the longitudinal slotted slot 12 of the socket 8. The pipe 7 is made of a conducting or superconducting electric current material. The magnetic poles of the socket 8 are separated from each other by a longitudinal slotted slot 12. The diameter of the wide part of the socket 8 is equal to the inner diameter of the pipe 7. The socket 8 is located inside the pipe 7 with an internal connection, i.e. one end of the pipe 7 is connected to the socket 8 in its wide part. The pipe 7 and the bell 8 are located symmetrically relative to the plane of symmetry of the separator 6. The pipe 7 is bent along an arc of a circle whose radius corresponds to the radius of the circular orbit of light charged particles. The bell 8 is bent along an arc of a circle whose radius corresponds to the radius of the circular orbit of heavy charged particles. In the pipe 7 and in the socket 8 from the side of the smallest bending radius of the pipe 7 and the socket 8, one longitudinal slotted slot 11 and 12 are made, respectively, while the axis of the slots 11 and 12 lie in the plane of symmetry of the separator 6. This is a sequential arrangement of the bent pipe 7 and the socket 8, having various curvilinear longitudinal generators, provides for the separation of beams of charged particles depending on their mass. A source of charged particles 2 is placed near the longitudinal slotted slots 11, 12 in the area of the joint of the bent pipe 7 and the socket 8 of the charged particle separator 6.

Для индукции магнитного поля с магнитными барьерами вдоль трубы 7 необходимо подать электрический ток в одном направлении. Отрицательный потенциал при этом подается на конец трубы 7 в том конце сепаратора 6, в котором вводятся разделяемые положительно заряженные частицы. Положительный потенциал подается на конец трубы 7 в другом конце сепаратора 6, из которого выводятся разделенные положительно заряженные частицы. Значение разности потенциалов на концах трубы 7 регулируется. Распределение индукции в плоскости симметрии 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 the pipe 7, it is necessary to apply an electric current in one direction. The negative potential is then supplied to the end of the pipe 7 at that end of the separator 6, in which the separated positively charged particles are introduced. A positive potential is supplied to the end of the pipe 7 at the other end of the separator 6, from which separated positively charged particles are derived. The value of the potential difference at the ends of the pipe 7 is adjustable. The distribution of induction in the plane of symmetry 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 молекулы разделяемых заряженных частиц ионизируются, после чего ионы вытягивают электрическим полем между электродами 4 источника 2 заряженных частиц и затем направляют 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 an electric field between the electrodes 4 of the source 2 of charged particles and then sent to the separator 6.

Выведенная из источника 2 смесь заряженных частиц в сепаратор 6 заряженных частиц подается в плоскости симметрии сепаратора 6, в пространство, находящееся между вакуумной камерой 1 и местом соединения трубы 7 и раструба 8 сепаратора 6 заряженных частиц. Магнитный барьер вдоль короткого неразветвленного участка в месте соединения трубы 7 и раструба 8 создан электрическим током по трубе 7 и полем изготовленного из магнитного материала раструба 8, поэтому магнитный барьер легко держит разделяемые заряженные частицы на единой мгновенной круговой орбите. По мере движения заряженные частицы попадают в область расхождения трубы 7 и раструба 8, в область расхождения продольных щелевых прорезей 11 и 12, в область магнитного поля с расходящимися магнитными барьерами, в область поля с меньшими значениями магнитной индукции по сравнению с индукцией на неразветвленном участке. Электрическим током, протекающим по трубе 7, 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 через продольную щелевую прорезь 11 в трубе 7 уходит с орбиты, имеющей малый радиус. Пучок тяжелых заряженных частиц переходит на орбиту, имеющую больший радиус. Удержание пучка тяжелых заряженных частиц на орбите, имеющей больший радиус, производится другим магнитным барьером, т. е. достаточным значением магнитной индукции, созданной раструбом 8 в продольной щелевой прорези 12, и, в малой степени, созданной электрическим током по трубе 7. The mixture of charged particles removed from the source 2 to the charged particle separator 6 is fed in the plane of symmetry of the separator 6, into the space between the vacuum chamber 1 and the junction of the pipe 7 and the socket 8 of the charged particle separator 6. A magnetic barrier along a short unbranched section at the junction of the pipe 7 and the socket 8 is created by electric current through the pipe 7 and the field made of the magnetic material of the socket 8, so 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 the pipe 7 and the socket 8, into the region of divergence of the longitudinal slotted slots 11 and 12, into the region of the magnetic field with diverging magnetic barriers, into the region of the field with lower values of magnetic induction compared to induction in the unbranched section. An electric current flowing through the tube 7 forms a magnetic barrier of such a height, and the magnetic induction is maintained at such a level that the beam of light charged particles remains in orbit with a small radius, and the beam of heavy charged particles through the longitudinal slot 11 in the tube 7 leaves small radius orbits. A beam of heavy charged particles passes into an orbit with a larger radius. The beam of heavy charged particles in the orbit with a larger radius is held by another magnetic barrier, i.e., a sufficient value of the magnetic induction created by the socket 8 in the longitudinal slot 12 and, to a small extent, created by electric current through the pipe 7.

Особенностью сепаратора заряженных частиц является максимальная селективность при разделении заряженных частиц. Максимальная селективность получена из-за наибольшего расщепления пучков изотопных ионов с помощью магнитных барьеров, имеющих форму глубоких магнитных желобов, расположенных вдоль расходящихся прорезей 11 и 12 в трубе 7 и раструбе 8 соответственно, и за счет последующей транспортировки пучков изотопных ионов по глубоким магнитным желобам. Формирование магнитных барьеров в виде глубоких магнитных желобов стало возможным вследствие использования изготовленного из магнитного материала раструба 8 и соединения трубы 7 и раструба 8 по окружной линии. Применение раструба 8 позволило получить большее, чем в прототипе, расщепление пучков заряженных частиц и достичь селективности разделения изотопов, равной 0,99. A feature of the charged particle separator is the maximum selectivity in the separation of charged particles. The maximum selectivity was obtained due to the largest splitting of isotopic ion beams using magnetic barriers in the form of deep magnetic troughs located along diverging slots 11 and 12 in pipe 7 and socket 8, respectively, and due to the subsequent transportation of isotopic ion beams through deep magnetic troughs. The formation of magnetic barriers in the form of deep magnetic grooves has become possible due to the use of a socket 8 made of magnetic material and the connection of the pipe 7 and the socket 8 along a circumferential line. The use of the bell 8 allowed to obtain more than in the prototype, the splitting of the beams of charged particles and to achieve a selectivity of separation of isotopes equal to 0.99.

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. 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.

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 требует увеличения размеров источника заряженных частиц, сепаратора и приемников заряженных частиц. Для повышения производительности устройства для разделения заряженных частиц по массам требуется также увеличение магнитной индукции в щелевой прорези статического магнита. 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 requires an increase in the size of the source of charged particles, a separator and receivers of charged particles. To increase the productivity of the device for separating charged particles by mass, an increase in magnetic induction in the slit slot of a static magnet is also required.

Предлагаемое изобретение, по сравнению с известными техническими решениями, повышает селективность при разделении заряженных частиц по массам вследствие разделения заряженных частиц и транспортировки заряженных частиц магнитными барьерами, сформированными в виде глубоких магнитных желобов в продольных щелевых прорезях трубы и раструба, изготовленного из магнитного материала, с различными криволинейными образующими. Формирование глубоких магнитных желобов стало возможным при использовании расположенного в изогнутой трубе раструба с различными криволинейными продольными образующими, в котором продольная щелевая прорезь предназначена для отделения магнитных полюсов друг от друга. Предлагаемое изобретение, по сравнению с известными техническими решениями, уменьшает энергетические затраты на осуществление процесса разделения заряженных частиц путем выполнения полого элемента из статического магнита, не требующего электрического тока для индукции магнитного поля. The present invention, in comparison with the known technical solutions, increases the selectivity in the separation of charged particles by mass due to the separation of charged particles and transportation of charged particles by magnetic barriers formed in the form of deep magnetic grooves in the longitudinal slotted slots of a pipe and socket made of magnetic material with various curvilinear generators. The formation of deep magnetic grooves was made possible by using a socket located in a bent pipe with various curvilinear longitudinal generators, in which a longitudinal slit slot is designed to separate the magnetic poles from each other. The present invention, compared with the known technical solutions, reduces energy costs for the implementation of the process of separation of charged particles by performing a hollow element from a static magnet that does not require an electric current to induce a magnetic field.

Устройство для разделения заряженных частиц по массам испытано на электрофизической модели. На 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. A device for separating charged particles by mass is tested on an electrophysical model. In an 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.

Claims

A device for separating charged particles by mass, containing a vacuum chamber in which a source of charged particles, charged particle receivers and a charged particle separator are arranged in the form of a curved pipe and a hollow element located inside the pipe to form a gap and connected to the pipe with longitudinal slit slots in the pipe and the hollow element, with the possibility of electric current flowing along the pipe, characterized in that the hollow element is made in the form of a socket from a static magnet located in pipe with an internal connection along the circumferential line of the wide end of the socket, a longitudinal slotted slot in the socket is designed to separate the poles of the static magnet from each other, and a source of charged particles is placed in the area of the connection of the pipe and the wide end of the socket.