Пристрій для отримання пучка позитивних іонів металів з низькою пружністю насичених парів

Пристрій для отримання пучка позитивних іонів металів, що складається із іонізаційної камери з вихідною діафрагмою на торці, резервуара з досліджуваною речовиною, з'єднаного з іонізаційною камерою, іонізатора та циліндра, які містяться всередині іонізаційної камери, та системи нагріву, розташованої зовні іонізаційної камери і резервуара, який відрізняється тим, що іонізатор виконано у вигляді сферичної поверхні, привареної краями на торець циліндра і направленої випуклою частиною у бік нагрівача іонізатора, розташованого всередині цилінда, іонізатор захищено від електричних пробоїв ізоляторами, вихідну діафрагму виконано у вигляді зрізаного конуса, менша основа якого направлена в бік іонізатора, систему нагріву оснащено багатошаровими тепловими екранами. Винахід відноситься до пристроїв атомної фізики і може бути використаний при дослідженнях процесів взаємодії електронів та атомів з однозарядними позитивними іонами. Відомий пристрій для отримання пучка позитивних іонів металів приведений в роботі [1] і призначений для використання при дослідженнях процесів збудження атомів цинка та кадмія. Недоліком такого пристрою являється малоефективний режим отримання позитивних іонів металів методом електронного бомбардування та можливість утворення іонів у метастабільних станах. Найбільш близьким по технічній суті та ефекту, що досягається, є пристрій [2], який конструктивно подібний до аналога, і використовувався при дослідженнях процесів збудження атомів лужних та лужноземельних металів. Він складається з вольфрамового катода, виготовленого у вигляді спіралі, анода, яким служить корпус пристрою (розрядна камера), резервуара з досліджуваною речовиною та нагрівачів. Пари атомів металів потрапляють з резервуара в розрядну камеру, іонізуються на поверхні катода та прискорюються в проміжку катод - вихідна щілина, що розташована на торці камери. Недоліком такого пристрою є те, що його конструкція не дозволяє проводити дослідження з іонами хімічно-агресивних металів при високих робочих температурах та з металами, що характеризуються низькою пружністю насичених парів. До недоліків слід також віднести конструкцію іонізатора та вихідної діафрагми, що не дозволяє ефективно формувати іони у пучок. Завданням винаходу є вдосконалення пристрою для забезпечення стабільного за величиною та у часі пучка позитивних іонів хімічноагресивних металів при високих робочих температурах, а також металів, що характеризуються низькою пружністю насичених парів. UA (11) 85999 (13) (21) a200502638 (22) 23.03.2005 (24) 25.03.2009 (46) 25.03.2009, Бюл.№ 6, 2009 р. (72) ІМРЕ АРПАД ЙОСИПОВИЧ, UA, ГОМОНАЙ ГАННА МИКОЛАЇВНА, UA, ОВЧАРЕНКО ЕВГЕН ВІКТОРОВИЧ, UA, ГУТИЧ ЮРІЙ ІВАНОВИЧ, UA (73) ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОННОЇ ФІЗИКИ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, UA (56) JP 01076643 від 22.03.1989 US 4246481 від 20.01.1981 JP 11025902 від 29.01.1981 JP 59071235 від 21.04.1984 US 5153432 від 06.10.1992 JP 60001743 від 07.01.1985 US 3758777 від 11.09.1973 UA 71164 від 15.11.2004 JP 06196115 від 15.07.1994 Шпеник О.Б., Завилопуло А.Н., Запесочный И.П. Неупругие столкновения медленных ионов щелочных и щелочноземельных элементов с атомами кадмия //Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1972.- Том 62.- Вып. 3.-С.879-891 C2 2 (19) 1 3 Завдання досягається тим, що в пристрої для отримання пучка позитивних іонів металів, який включає резервуар з досліджуваною речовиною, іонізаційну камеру, вузол іонізатора та систему нагріву елементів пристрою, іонізатор виготовлено у вигляді увігнутої сферичної поверхні, яка приварена на торець циліндра з внутрішнім нагрівачем, створено захист вузла іонізатора від електричних пробоїв при високих робочих температурах та замінено вихідну діафрагму, яка має вигляд усіченого конуса. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що запропонований пристрій має ряд переваг: іонізатор виготовлено у вигляді увігнутої сферичної поверхні, яка приварена на торець циліндра з внутрішнім нагрівачем, забезпечено захист вузла іонізатора від електричних пробоїв, вихідну діафрагму виконано у вигляді усіченого конуса. На фігурі зображено конструкцію пристрою для отримання пучка іонів металів з низькою пружністю насичених парів. Пристрій складається з іонізаційної камери 1, на торець якої встановлено діафрагму 2 у вигляді усіченого конуса з отвором. Всередині камери знаходиться іонізатор 3 у вигляді увігнутої сферичної поверхні, яка приварена на торець циліндра 4. Для нагрівання іонізатора 3 використовується нагрівач у вигляді спіралі 5. Циліндр 4 приварений до чашки 6. Вольфрамова спіраль 5 одним кінцем приварена на гвинт 7, а другим - до чашки 6. Напруга до спіралі 5 прикладається через електроди 8. Ізолятори 9, 10 і 11 призначені для виключення пробоїв всередині камери та захисту конструктивних елементів пристрою при його роботі з хімічноагресивними металами при високих робочих температурах. До іонізаційної камери 1 під'єднано резервуар 15 із досліджуваною речовиною 16. 85999 4 Працює пристрій наступним чином. Досліджувана речовина 16 нагрівається, випаровується і через парогін 18 надходить в іонізаційну камеру 1. Атоми досліджуваної речовини іонізуються на нагрітій увігнутій сферичній поверхні. Вихідна діафрагма 2 та іонізатор 3 сконструйовані та взаємно розташовані таким чином, що при прикладанні напруги між ними утворюється така конфігурація електричного поля, яка дозволяє найбільш ефективно формувати іони у пучок на виході пристрою. Для забезпечення роботи пристрою при високих температурах використовується система нагріву, яка складається з нагрівачів 12 і 17 та багатошарових теплових екранів 13 і 14, що зменшують енергетичні втрати внаслідок теплового випромінювання. Важливою перевагою пристрою в порівнянні з прототипом є можливість надійного багаторазового отримання стабільного за величиною й у часі пучка іонів металів з низькою пружністю насичених парів та хімічно-агресивних металів при високих робочих температурах. Планується використання запропонованого пристрою в Інституті електронної фізики НАН України при дослідженнях непружних процесів (діелектронної рекомбінації, збудження та іонізації) при взаємодії повільних електронів з іонами індію. Джерела інформації: 1. О.Б. Шпеник, И.П. Запесочный, А.Н. Завилопуло / ЖЭТФ. - 1971. - 60, вып.2. -С.513-520 (аналог). 2. О.Б. Шпеник, А.Н. Завилопуло, И.П. Запесочный// ЖЭТФ. - 1972. - 62, вып.3. -С.879-891 (прототип). 5 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 85999 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601