Устройство для транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц

Устройство для транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц.
Предлагаемая полезная модель относится к технике транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц и может быть использована для повышения производительности технологических способов применения пучков ускоренных заряженных частиц, в частности, при генерации рентгеновского излучения, ионной имплантации и др.
Известно устройство для магнитной изоляции пучков, когда аксиальное удержание заряженных частиц в канале, по которому транспортируется пучок, обеспечивается с помощью цилиндрически симметричного соленоидального магнитного поля. Пучок заряженных частиц направляется параллельно силовым линиям магнитного поля. При выполнении условия Бриллюэна пучок движется как твердое тело, не расплываясь. (Физика и технология источников ионов. Под ред. Я.Брауна, М., 1998)
Известна ускорительная трубка ускорителя элементарных частиц, в корпусе которой посредством держателей установлена соосно с зазором трубка дрейфа, выполненная из алюминия или меди. Для удержания пучка высокоэнергетических частиц использованы электромагниты, в частности сверхпроводящие. (Патент РФ RU 2076471 С1, прототип.)
Общий недостаток известных систем транспортировки пучков ускоренных заряженных частиц - необходимость использования специального дополнительного оборудования для создания внещнего электромагнитного поля.
г о о 3 1 г 1  « 5
МКИ: Н 05 Н 7/22
предлагаемая полезная модель решает техническую задачу упрощения конструкции устройства для транспортировки пучков заряженных частиц.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для транспортировки ускоренных заряженных частиц, содержащей полый канал, связанный с источником ускоренных заряженных частиц, внутренняя поверхность полого канала выполнена из диэлектрического материала.
Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что изоляция пучка от стенки канала осуществляется посредством электростатического поля, возникающего при электризации диэлектрической стенки в результате взаимодействия пучка с поверхностью стенки канала. Электризация стенок канала осуществляется самоорганизованно с пучком таким образом, что электростатическое поле заряженной стенки обеспечивает прохождение пучка внутри канала без соударений частиц пучка с поверхностью стенки, т.е. без ионизационных потерь энергии. Нейтрализация электрического заряда пучков осуществляется с помощью внешнего заземленного металлического электрода. Транспортировка пучков может осуществляться и в случае, когда направление распространения пучка не совпадает с осью канала. В этом случае ток перенесенного через канал пучка уменьшается по сравнению с исходным пучком в зависимости от угла между направлением распространения пучка и осью канала: от 100% при угле равном 0, и до О при угле, равном критическому. Величина критического угла определяется для каждого диэлектрика индивидуально.
Схема предлагаемого технического решения показана на фиг. 1.
Устройство для транспортировки пучков заряженных частиц содержит полый канал 1 с внутренними диэлектрическими стенками 2, связанный с источником ускоренных заряженных частиц 3, при этом канал заключен в металлический заземленный экран 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Полый канал 1 с внутренними диэлектрическими стенками 2 вакууммируется до остаточного давления 10 Па. В канал параллельно его оси вводится пучок ускоренных частиц из источника 3. Пучок распространяется по каналу 1 без потерь, что подтверждается измерениями тока пучка на входе и на выходе канала 1. Величина тока транспортируемого пучка, отличная от нуля, наблюдается при угле между направлением распространения пучка и осью канала до 2.
Таким образом, по сравнению с аналогом и прототипом предлагаемое устройство обеспечивает транспортировку пучков ускоренных заряженных частиц без обмена энергией со стенкой за счет самоорганизующейся электризации поверхности диэлектрической стенки канала без применения дополнительных внешних устройств.