Claims (3)
Изобретение относитс к области атомной спектроскопии, а именно к источникам многозар дных ионов, и может быть использовано дл спектроскопии ионов высокой зар дности, а также дл изучени эле.ктронных столкновений при больших энерги х электронов и ион-ионных столкновений . В известных способах 11 2 3 3 3 многозар дные ионы получают путем последовательной ионизации нейт ральных атомов электронным и удерживают внутри пучка его собст венным пространственным зар дом. Большое врем удержани ионов в пучке, необходимое дл получени высокой зар дности, обеспечивает в способе Г1j при пропускании в газ пр молинейного пучка электронов бол шой длительности. Е способе 2 длительно удержива кольцевой электронный пучок с ионам при специальном изменении во времени магнитного пол , которое создают электромагнитом с железным сердечником . Получение многозар дных ионов осуществл етс также в коллективном ускорителе ионов 3j способом, включающим формирование рел тивистких электронных колец и их сжатие в нарастающем во времени магнитном поле, создаваемом таковыми катушками, и инжекцию нейтральных атомов в сжатое кольцо . Рост магнитного пол на орбите электронного кольца обеспечиваетс последовательным во времени включением отдельных цепей - ступеней сжати , состо щих из предварительно зар женных емкостей и пар безжелезных токовых катушек. 8 объем электронного кольца попадают нейтралы из остаточного газа в камере или из специально пропускаемой газовой струи. Ионизаци происходит в основном внутри сжатого кольца за счет электронно-ионных столкновений. 3 Недостаток способа св зан с тем МТС электронное кольцо вместе с захваченными ионами не удаетс удерживать в сжатом состо нии продолжительное врем (более 1 мс), и ионы высокой зар дности не успевают обра зоватьс . Реальное врем удержани в данном способе можно увеличить не более, чем в 2-3 раза за счет увеличени емкости или индуктивноети катушек в последней по счету сту пени сжати . Цель изобретени - получение ион высокой зар дности за счет длительного удержани электронного кольца в сжатом состо нии, В предлагаемом способе цель.дост гаетс тем, что медленно уменьшают индукцию магнитного.пол путем закорачивани токовых катушек и при этом последние охлаждают до температуры , обеспечивающей примерное равенство декрементов затухани маг нитного пол и уменьшени радиуса кольца. Дл эффективной ионизации плотность электронов в кольце должна быть достаточно высокой на прот жении всего времени его существовани в сжатом состо нии. Кроме того, из соображений удобств проводимых экспериментов желательно сохран т ь посто нным средний радиус кольца. Сре ний радиус кольца без учета потерь энергии электронов на синхротронное излучение возрастает при уменьшении индукции магнитного пол обратно пропорционального квадратному корню из индукции. Само магнитное поле зашунтированных катушек уменьшаетс во времени с декрементом , равным L/RCT) , где L - индуктивность катушек, R(T) их сопротивление , которое вносит главный вклад в омическое сопротивление все цепи, Т - температура катушек. Дл катушек заданной формы, величина L/R зависит от начального удельного сопротивлени материала катушки а не от сопротивлени катушки или числа ее витков. Увеличение времени затухани магнитного пол достигает с при охлаждении катушек за счет уменьшени удельного сопротивлени материала. За счет некогерентного синхротр ного излучени кольцо сжимаетс по радиусу. Характерное врем сжати определ етс декрементом, примерно равным 5,6.10 /г , где г(см) - радиус электронного кольца , - рел тивисткий фактор вращени электронов. Условие посто нства радиуса кольца во времени можно записать как R(T x90-|t-L. В результате совместного действи излучени и спадающего в времени магнитного пол , создаваемого охлажденными до необходимой температуры катушками, изменение среднего радиуса кольца можно сделать несущественным в интервале времени 100 мс. При этом возможны такие услови , когда малые размеры кольца будут даже уменьшатьс за счет синхротронного излучени . Таким образом, объем кольца сохран етс примерно посто нным в течение длительного времени спада магнитного пол , что позвол ет производить глубокую ионизацию атомов, средних в Периодической таблице Д.И. Менделеева и т желых , вплоть до урана. На фиг. 1 показана установка дл реализации предлагаемого способа. Установка содержит камеру 1 адгезатора (компрессора), токовые катушки 2 последней ступени сжати , электронно-ионное кольцо 3, источник тока ИТ с коммутаторами, криогенную систему КС. Возможна электрическа схема цепи последней ступени сжати показана на фиг. 2. Схема работает следующим образом. Емкость зар жают от источника высокого напр жени через сопротивление RaQp . затем еще она разр жаетс через управл емый коммутатор по цепи L, L.L и Fl R индуктивности и сопротивлени первой и второй катушек, и +1.-+2L - общее сопротивление и индуктивность цепи, L - взаимна индуктивность катушек). После достижени в момент времени t в цепи значени тока, близкого к максимальному , включают коммутатор К2 шунтирующий запасенный в индуктивности LT-QK который затем циркулирует в цепи шунтировки до полного затухани . Вкачестве коммутатора тока можно использовать , например, тиристоры. Формула изобретени Способ получени ионов высокой зар дности, включающий формирование рел тивистских электронных колец и их сжатие в нарастающем во времени магнитном поле, создаваемом токо выми катушками, и инжекцию нейтраль ных атомов в сжатое кольцо, о т л и чающийс тем, что, с целью увеличени зар дности ионов, медлен но уменьшают индукцию магнитного по л путем закорачивани токовых кату шек и при этом последние охлаждают до температуры, обеспечивающей равенство декрементов затухани магk« нитного ПОЛЯ и уменьшени радиуса кольца. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Vf , кл. Н 01 J З/О, 1968. The invention relates to the field of atomic spectroscopy, in particular to sources of multi-charge ions, and can be used for spectroscopy of high-charge ions, as well as for studying electron-electron collisions at high electron energies and ion-ion collisions. In the known methods, 11 2 3 3 3 multi-charge ions are obtained by successive ionization of the neutral atoms by the electron and keep inside the beam its own spatial charge. The large retention time of ions in the beam, which is necessary for obtaining high charge, provides in the method G1j when a straight-line electron beam is transmitted to the gas of a longer duration. In method 2, the ring electron beam with ions is held for a long time with a special change in time of the magnetic field, which is created by an electromagnet with an iron core. The production of multi-ion ions is also carried out in a collective ion accelerator 3j in a manner that includes the formation of relativistic electron rings and their compression in a time-increasing magnetic field created by such coils, and the injection of neutral atoms into a compressed ring. The growth of the magnetic field in the orbit of the electronic ring is ensured by the successive in time switching on of individual circuits — compression stages, consisting of precharged containers and pairs of iron-free current coils. 8, the volume of the electron ring gets neutrals from the residual gas in the chamber or from a specially passed gas jet. Ionization occurs mainly inside the compressed ring due to electron-ion collisions. 3 The disadvantage of the method is associated with that MTS electron ring together with trapped ions cannot be kept in a compressed state for a long time (more than 1 ms), and high-charge ions do not have time to form. The actual retention time in this method can be increased by no more than 2-3 times by increasing the capacitance or the inductive value of the coils in the last compression step. The purpose of the invention is to obtain a high-charge ion due to the long retention of the electron ring in a compressed state. In the proposed method, the goal is achieved by slowly reducing the induction of the magnetic field by shorting the current coils and at the same time cooling them to a temperature that provides an approximate equality damping decrements of the magnetic field and decreasing the ring radius. For effective ionization, the electron density in the ring must be sufficiently high during the whole time it exists in a compressed state. In addition, for reasons of convenience of the experiments, it is desirable to keep the average ring radius constant. The radius of the ring, excluding the electron energy losses due to synchrotron radiation, increases with a decrease in the magnetic field inversely proportional to the square root of the induction. The magnetic field of the shunted coils itself decreases with decrement equal to L / RCT), where L is the inductance of the coils, R (T) is their resistance, which makes the main contribution to the ohmic resistance of all circuits, T is the temperature of the coils. For coils of a given shape, the L / R value depends on the initial resistivity of the material of the coil and not on the resistance of the coil or the number of its turns. An increase in the decay time of the magnetic field is reached with when the coils are cooled by reducing the material resistivity. Due to incoherent synchrotic radiation, the ring is compressed along the radius. The characteristic compression time is determined by a decrement of approximately 5.6.10 / g, where g (cm) is the radius of the electron ring, is the relativistic factor of electron rotation. The condition of the constant radius of the ring in time can be written as R (T x90- | tL. As a result of the joint action of the radiation and the magnetic field falling in time created by the coils cooled to the required temperature, the change in the average ring radius can be made insignificant in the time interval of 100 ms. In this case, such conditions are possible when the small size of the ring will even be reduced due to synchrotron radiation. Thus, the ring volume remains approximately constant for a long time of decay of the magnetic field. field, which allows for deep ionization of atoms, medium in the Periodic Table, DI Mendeleev and heavy, up to uranium .In Fig. 1 shows an installation for the implementation of the proposed method. The installation contains an adhesive compressor chamber 1, current coils 2 the last stage of compression, the electron-ion ring 3, the current source IT with switches, the cryogenic system KS. The electrical circuit diagram of the last stage of compression is shown in FIG. 2. The scheme works as follows. The capacitance is charged from the high voltage source through the resistance RaQp. then it is further discharged through the controlled switch along the circuits L, L. L and Fl R of inductance and resistance of the first and second coils, and +1 .- + 2L is the total resistance and inductance of the circuit, L is the mutual inductance of the coils). After reaching at the time t in the circuit the value of the current close to the maximum, switch shunt switch K2 is stored in the inductance LT-QK, which is then circulated in the shunting circuit until it is completely attenuated. As a current switch, you can use, for example, thyristors. Claims of Invention A method for producing highly charged ions, including the formation of relativistic electron rings and their compression in a time-increasing magnetic field created by current coils, and the injection of neutral atoms into a compressed ring, due to the fact that increase in ion charge, slowly decrease the magnetic field induction by shorting the current coils, and the latter are cooled to a temperature that ensures equal damping decrees of the magnetic FIELD and reducing the ring radius but. Sources of information taken into account in the examination of 1, USSR Author's Certificate Vf, cl. H 01 J C / O, 1968.
2. Труды IY Всесоюзного совещани по ускорител м зар женных частиц , I, Наука М., 1975, с. 109. 2. Proceedings of the IY All-Union Conference on Accelerators of Charged Particles, I, Science M., 1975, p. 109.
3. Саранцев В.П., Перельштейн Э.А, Коллективный ускоритель т желых ионов ОИЯИ, 1977, с. (прототип).3. Sarantsev V.P., Perelshtein E.A., Collective Accelerator of Heavy Ions, JINR, 1977, p. (prototype).