1tom - 0293.htm
О
о
и
МН7~ проектируются генераторы на напряжение до 30 MB.
При u^i МБ в качестве высоковольтной изоляции В. у. часто используют воздух при атм. давлении. Ускорители с п>1 MB размещают в герметичных сосудах, заполненных газом при давлении, в 5≈15 раз превышающем атмосферное (0.5≈1,5 МПа), к-рый имеет более высокую электрич. прочность. Ото значительно уменьшает размеры В. у. и снижает его стоимость. Особенно эффективно применение эл.-отрицат. га:юв (SFfi, фреопа), подавляющих возникновение разряда в илоляц. промежутке, а также их смесей с азотом п углекислотой. Ускорители с импульсным ускоряющим напряжением размещают в камерах с жидким диэлектриком (трансформаторным маслом пли дистиллнров. водой).
Для повышения рабочего градиента напряжения в высоковольтной изоляции В. у. с целью уменьшения их размеров большие иаоляц. промежутки разделяют на ряд малых элементов с помощью металлич. электродом, требуемое распределение потенциала па к-рых зада╦тся спец, делителем напряжении; при этом допустимая напряж╦нность электрич. поля для всего промежутка оказывается близкой к допустимой напряженности для отд. элемента.
Уменьшить размеры В. у. можно также, используя перезарядку частиц во время их ускорения.
Источники заряженных частиц дли В. у, пиком электронов у большинства жит термокатод с прямым пли косн. накалом в сочетании с системой электродов, формирующих электронный пучок на нач, участке ei'O движения. Часто псноль-
И с т о ч-В. у. слу-
зуется конфигурация
электродов, предложенная Дж. Пирсом (J. Pierce), или е╦ модификации, препятствующие расходимости пучка под действием его объ╦много заряда (рис. 2). В ускорителях, работающих в непрерывном режиме, плот-
Рис. 2. Схема источника электронов с системой электродов Пирса: 1 ≈ катод; 2 ≈ принародный электрод; 3 ≈ анод; 4 ≈ граница ял (-к тронного пучка.
пость электронного тока у поверхности катода составляет 0,5≈1 А/см2; при работе в импульсном режиме она может быть в леек, раз выше.
В импульсных сильноточных В. у, ПОПОЛЬЗУЮТСЯ ка-
* I/ V
тоды с аытоэлсктрошюй и взрывной эмиссией. Первоначальным источником электронов являются мельчайшие выступы на поверхности катода, вблизи к-рых локальное злсктрич. поле достигает 10: В/см. Затем протекающий но микровыступам элсктрич. ток вызывает их быстрый нагрев и частичное испарение. Облако пара под действием электронного пучка превращается в плазму, к-рая сама становится источником электронов ц чоре:» иск-рое время, расширяясь, замыкает ускоряющий промежуток.
Рис. 3. Схема высокочастотного
источника шшои: 1 ≈ разрядная камера; 2 ≈ обмотка поло-батслыюго контура; 3 ≈ H;JCUH-ционнам вставка; 4 ≈ основание источника; 5 ≈ отверстие для отбори ионов; 6 ≈ лытяги-вяющий электрод.
1
4 S
ТС большинстве ионных источников первичная ионизация происходит в камере, дополненной газом или паром при давлении 10≈К)"1 Па (-10-1≈10~3 мм рт. ч*о ст.), под действием алектрич. разряда: лысокочастот-JQO лого (ВЧ источники, рис. ;t), дугового в неоднородных
элсктрич. и магп. полях [дуоплазмотроп, предложенный М. Лрдемпе (М. Ardenne)! и др. Ионы, образующиеся в разряде, извлекаются полем т. п. вытягивающего электрода и попадают в ускоряющую систему. Отбор ионов происходит с поверхности, ограничивающей область разряда. Концентрация положит, конов обычно наиб. высока в центр, области разряда, откуда и производится их отбор. Вместе с атомарными ионами данного элемента из области разряда могут одновременно извлекаться также и молекулярные, а при разряде в парах сложных веществ ≈ их заряж. молекулы или ионы др. элементов. Поэтому в ряде случаев необходима сепарация пучка.
Кроме положит, атомарных тт молекулярных ионов в области разряда могут образовываться также и однозарядные отрицат. ионы элементов с положит, энергией сродства к электрону. Мн. отрицат. ноны могут быть получены непосредствен но из области разряда при изменении полярности напряжения на вытягивающем электроде. При этом отбор производится с периферии разряда, где концентрация таких ионов наиб, высока. Отрицат, ионы получают и перезарядкой пучка положит, иоыов на газовой или пароструйной Мишели, на покрытой атомами щелочных металлов поверхности и т. д. Источники отрицат. ионов широко применяются для ннжекции в перезарядные ускорители.
Ускоряющая система В. у. (ускорительная трубка) одновременно является частью вакуумной системы В. у. Давление в ней не должно превышать 10~а Па {~10~5 мм рт. ст.) (т. к. иначе происходит ПЕРЧИТ, рассеяние ускоряемых частиц на молекулах газа). У большинства В. у. она представляет собой цилиндр, состоящий и;* дгюлектрич. колец, раздел╦нных металлич. электродами, с отверстием в цинтро для прохождения пучка яаряж. частиц и откачки raja, по-
312 .3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и S
|
|
|
|
I/
|
|
|
|
J
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п
|
|
|
|
∙л
|
»
|
^
|
∙Т-
|
а
|
fri
|
$
|
А
|
Л
|
У!
|
|М
|
tfl
|
KJ
|
^
|
W
|
fill
|
^
|
^
|
$
|
^
|
iW
|
|
И
|
4
|
^
|
^|
|
чЧХ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i
|
Л|
|
hi
|
^
|
и
|
т
|
|
w
|
W
|
г»)
|
i
|
∙Я
|
╧
|
)Я
|
*
|
^
|
^
|
ц
|
i=
|
tb
|
*r
|
t;
|
и
|
flj
|
Гт1
|
tfn
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
за
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Схема ускоритплыюй трубки: J ^≈ кольцевые изоляторы; 2 ≈ металличс'икие улсктроды; J ≈ соединительные фланцы.
ступающего ия ионного источника и десорбирусмого внутр. поверхностью трубки (рис. 4). Кольца к электроды вакуумно-плотпо соединены друг с другом (спец. клеем, пайкой или терыодпффуяиопнон сваркой), Олек-трич. прочность ускорит, трубки часто ограничивает энергию ускоренных частиц в В. у.
В отличие от ияоляц. конструкций, работающих в с/катом газе, простое секционирование изолятора ускорит, трубки металлич. электродами оказывается малоэффективным. При н>4≈5 MB в трубке ринк» возрастает интенсивность разрядных процессов, а допустимая величина электрнч. поля п ней снижается. Это ян-лопне, получившее паук, аффекта полного напряжении, объясняется наличием сквозного вакуумного канала, в к-ром происходит обмен вторичными ялряж. частицами и их размножите. (Причины появления иторнчмых частиц ≈ облучение поверхности трубки рассеянными частицами пучка, эмиссия электронов с загрязн╦нных поверхностей, разряд по поверхности изолятора л т, д.) Для борьбы с 1>тим эффектом предлагались разл. конструкции ускорит, трубок. Наиб, известность получили трубки с «наклонным полем», предложенные P. Bau-де-Граафом {R. Van do Graaf). В них электроды устанавливаются под небольшим углом к плоскости поперечно п> сечення трубки, периодически изменяемым на щил пноположныи. Ускоряемые частицы, имеющие большую энергию, проходят по каналу такой трубки, не задевал его степок, а вторичные частицы с меньшей энергией, возникающие внутри трубки, задерживаются
")
}
