SU1067972A1 - Method of producing negative ions - Google Patents
Method of producing negative ions Download PDFInfo
- Publication number
- SU1067972A1 SU1067972A1 SU813304707A SU3304707A SU1067972A1 SU 1067972 A1 SU1067972 A1 SU 1067972A1 SU 813304707 A SU813304707 A SU 813304707A SU 3304707 A SU3304707 A SU 3304707A SU 1067972 A1 SU1067972 A1 SU 1067972A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- ions
- negative
- negative ions
- positive
- positive ions
- Prior art date
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 5
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037007 arousal Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 deuterium ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004896 high resolution mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, включающий ионизацию исходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные и отб5р отрицательных ионов, отличающийс тем, что, с целью уменьшени угла расходимости отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производ т путем инжекции -пучка электронов с энергией меньше, чем энерги ионизации атома исходного вещества, перпендикул рно пучку положительных ионов.METHOD OF OBTAINING NEGATIVE IONS, including ionizing the original substance, forming a beam of positive ions, converting positive ions into negative and selecting negative ions, characterized in that, in order to reduce the angle of divergence of negative ions, the conversion of positive ions into negative ions is produced by injection of an electron beam with energy less than the ionization energy of the atom of the original substance, perpendicular to the beam of positive ions.
Description
Изобретение относитс к области технической физики и может быть использовано при конструировании источ- . НИКОВ отрицательных ионов, а также в экспериментальных исследовани х и масс-спектроскопии с высоким разрешением .The invention relates to the field of technical physics and can be used in the design of sources. NOK of negative ions, as well as in experimental studies and high resolution mass spectroscopy.
Известны способы получени отрицательных ионов, включающие ионизацию исходного вещества, отбор положительных ионов исходного вещества с образованием пучка положительных ионов и преобразование положительных ионов исходного вещества в отрицательные ионы путем введени на пути движени положительных ионов вещества в виде мишени в состо нии газа или пара.Methods are known for producing negative ions, including ionizing the source material, selecting positive ions of the source material to form a beam of positive ions, and converting the positive ions of the source substance to negative ions by introducing a target gas in a gas or vapor state in the path of movement of the positive ions.
В указанных способах образование отрицательных ионов происходит в момент столкновени исходного положительного иона с частицами вещества мишени. При этом электроны внешних оболочек атомов .мишени переход т к положительным ионам исходного вещестIn these methods, the formation of negative ions occurs at the moment of collision of the initial positive ion with particles of the target substance. In this case, the electrons of the outer shells of the atoms. The transition to positive ions of the original substance
на, в результате чего образуютс от« рицательные ионы исходного вещества.on, resulting in negative ions of the starting material.
Известные способы преобразовани положительных ионов в отрицательные ионы не позвол ют получать пучки отрицательных ионов с высокой направленностью из-за рассе ни частиц при столкновени х в мишени..The known methods of converting positive ions to negative ions prevent the generation of beams of negative ions with a high directivity due to scattering of particles during collisions in a target.
Известен способ получени отрицаО О V4 тельных ионов, включающий ионизацию исходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразоваЮ VI ние положительных ионов в отрицательные в области взаимодействи и отбор Ю отрицаГельных ионов, в котором в качестве исходных положительных ионов используютс ионы водорода и дейтери , а в качестве вещества мишени используетс цезий и натрий.There is a known method for producing negative ions, including ionizing the source material, forming a beam of positive ions, transforming positive ions into negative ions in the interaction region, and selecting negative negative ions in which hydrogen and deuterium ions are used as positive ions. Cesium and sodium are used as target materials.
Однако соударени с атомами и 1 ионами щелочных металлов привод т к увеличению потерь ионов исходного вещества и к увеличению угловой расходимости пучка отрицательных ионов. .1 Целью изобретени вл етс уменьшение угловой расходимости пучка отрицательных ионов и увеличение эффек TiraHocTii irx получени . При этом пони жаетс эффективность-получени отрица т ан ь ных ионов. Целью изобретени вл етс уменьшение угла расходимости отрицательных ионов. Поставленна цель достигаетс i. тем, пто в известном способе, включающем ионизацию исходного вещества, формирование пучка положительных ионов, щэеобразование полозкительных ионов в. отрицательные в области взаимодействн и отбор отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производ т путем инжекции пучка электронов с энер гией меньше, чем энерги ионизации атома исходного вещества, перпендику л рно пучку полох«1тельных ионов. Сущность способа заключаетс в том, что при рекомбинации положитель ного иона исходного вещества со свободным электроном происходит ступенчатый переход электрона по энергетическим уровн м возбуждени атома исходного вещества, при этом на некото рых определенных энергетических уров н х возбуж/.;енный атом присоедин ет дополнительный электрон, KOTopbBi и обуславливает отрицательный зар д от рицательного иона исходного вещества При преобразовании положительного иона в отрицательный ион необходимо по крайней мере два электрона, один из которьк необходим дл рекомбинации , поло снтельного иона, а другой дл образовани отрицательного иона. Причем в момент рекомбинации иона об разуетс возбужденный атом, которьпг захватывает второй электрон, если об разованньп при этом отрицательный ион будет находитьс в возбу вдекном квазистационарном состо нии с энер гией возбу здени , равной одному из возможных энергетических уровней воз буждени . Поскольку указанный процес происходит при вполне определенных уровн х энергии возбуждени атома, которые меньше потенциала ионизации атома исходного вещества, то и энерги вводимых свободных электронов должна быть меньше , чем потенциал , ионизации атомов исходного вещества Оптималышш значени энергии вводимых электронов могут быть определены как экспериментально, так и теоретически дл каждого отдельного случа в зависимости от рода и скорости движени исходных ионов и необходимости получени отрицательных ионов с определенным уровнем возбуждени . Получение свободных электронов может быть основано на фотоэмиссии, вторичной эмиссии и термоэмиссии, а также на использовании газоразр дных источ ,пиков электронов, а изменение энергии электронов может быть достигнуто путем изменени ускор ющего и тормоз щего электрических полей. Поскольку дл образовани одного положительного иона в отрицательный необходимо два электрона, количество электронов по крайней мере в два раза доллсно превышать количество пололсительных ионов. Понизацию исходного вещества можно проводить путем бомбардировки электронами, путем фотоионизации и другими способами. Отбор положительных ионов и формирование их в пучок можно проводить выт гиванием их электрическим полем, а преобразование их в отрицательные провод т введением в поток или пучок положительных ионов пучка свободных электронов перпендикул рно пучку положительных ионов. Условие взаимного пересечени пучков вызвано тем, что образованные отрпца-. тельные ионы при взаимодействии со свободными электронами интенсивно разрушаютс . Если же вводить электроны вдоль пучка ионов, то одновременно с образованием отрицательных ионов будет происходить и их разрушение по всей длине пучка. Это св зано с раз- личными скорост ми частиц. При этом пучок будет содержать больиюе количество нейтральных частиц. Прот женность участка взаимного пересечени двух упом нутых пучков или потоков должна определ тьс оптимальным количество отрицательных ионов и молсет быть получено экспер1-шентально или расчетным путем с учетом особенностей исходного вещества и скорости вещестна- и скорости движени зар женных частиц. Предпочтительнее примен ть осцил цию электронов. Отбор или выведение отрицательных ионов дл использовани , производ т путем отклонени их в магнитном или электри- ском пол х . Нейтральные частицы,образовываЪщиес при рекомбинации некоторой части пологкительных ионов можно преобразовать в отрицательные иомы, если указанный объем облучать электромагнитным излучением, энерги фотонов которых меньше потенциала ионизации атома исходного вещества. Этим достигаетс возбуждение нейтральных частиц до уровней энергии, при которых легко присоедин ютс дополнительные электроны. В результате такой операции можно повысить эффективно с т получени отрицательных ионов.However, collisions with atoms and 1 alkali metal ions lead to an increase in ion loss of the original substance and to an increase in the angular divergence of the negative ion beam. .1 The aim of the invention is to reduce the angular divergence of the negative ion beam and increase the effect of the TiraHocTii irx production. At the same time, the efficiency of obtaining the negative ionic ions decreases. The aim of the invention is to reduce the angle of divergence of negative ions. The goal is achieved i. However, in a known method, including the ionization of the original substance, the formation of a beam of positive ions, and the formation of polzkitelnyh ions in. negative in the region of interaction and selection of negative ions, the conversion of positive ions into negative ones is done by injection of an electron beam with an energy less than the ionization energy of the atom of the original substance, perpendicular to the beam of 1 body ions. The essence of the method lies in the fact that when a positive ion of the original substance recombines with a free electron, a stepwise transition of the electron occurs along the energy levels of the excitation atom of the original substance, and an excited electron attaches an additional electron to certain specific energy levels. , KOTopbBi and causes a negative charge of the negative ion of the original substance. When converting a positive ion to a negative ion, at least two electrons are necessary, one of otork necessary for recombination, polo sntelnogo ion, and the other to form a negative ion. Moreover, at the moment of ion recombination, an excited atom is formed, which captures the second electron, if the negative ion is formed in the excitement of the perpendicular quasistationary state with an excitation energy equal to one of the possible energy levels of excitation. Since this process occurs at well-defined levels of excitation energy of the atom, which is less than the ionization potential of the atom of the original substance, then the energy of the introduced free electrons should be less than the potential, the ionization of the atoms of the original substance Optimally the energy of the input electrons can be determined both experimentally and and theoretically for each individual case depending on the type and speed of movement of the initial ions and the need to produce negative ions with a certain y equal arousal. The production of free electrons can be based on photoemission, secondary emission and thermal emission, as well as on the use of gas-discharge sources, peaks of electrons, and the change in electron energy can be achieved by changing the accelerating and retarding electric fields. Since two electrons are necessary for the formation of one positive ion in a negative ion, the number of electrons is at least twice as large as the number of polar ions. The lowering of the original substance can be carried out by electron bombardment, by photoionization, and in other ways. The selection of positive ions and their formation into a beam can be carried out by pulling them with an electric field, and their conversion into negative ones can be carried out by introducing a beam of free electrons perpendicular to the beam of positive ions into a stream or beam of positive ions. The condition of mutual intersection of the beams is caused by the fact that the formed fingerprints are. body ions, when interacting with free electrons, are intensively destroyed. If electrons are introduced along the ion beam, then simultaneously with the formation of negative ions, their destruction along the entire length of the beam will also occur. This is due to the different particle velocities. In this case, the beam will contain a larger number of neutral particles. The length of the mutual intersection of the two mentioned beams or streams should be determined by the optimal number of negative ions and the molset should be obtained experimentally or by calculation taking into account the characteristics of the original substance and the velocity of the matter and the speed of movement of the charged particles. It is preferable to use electron oscillation. The selection or removal of negative ions for use is made by deflecting them in a magnetic or electric field. Neutral particles formed during the recombination of a certain part of polkkitelnyh ions can be converted into negative ions, if the specified volume is irradiated with electromagnetic radiation whose photon energy is less than the ionization potential of the original substance atom. This achieves the excitation of neutral particles to energy levels at which additional electrons are easily attached. As a result of this operation, it is possible to increase efficiently with the production of negative ions.
Использование способа обеспечивае уменьшение зггловой расходимости пучка отрицательных ионов за счет исключени атомных столкновейий или преобразовани положительных ионов в отрицательные, увеличение эффективности получени отрицательных ионов за счет исключени потерь частиц, вызванных изменением направлени движени при столкновении ионов исходного вещества с атомами мишени, а также вызванных рекомбинацией отрицательных ионов с положительными ионами мишени.The use of the method provides a reduction in the zglovy divergence of the negative ion beam by eliminating atomic collisions or converting positive ions into negative ones, increasing the efficiency of obtaining negative ions by eliminating particle losses caused by changing the direction of motion when the ions of the original substance collide with target atoms, as well as caused by negative recombination ions with positive target ions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813304707A SU1067972A1 (en) | 1981-06-18 | 1981-06-18 | Method of producing negative ions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813304707A SU1067972A1 (en) | 1981-06-18 | 1981-06-18 | Method of producing negative ions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1067972A1 true SU1067972A1 (en) | 1992-05-07 |
Family
ID=20964378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU813304707A SU1067972A1 (en) | 1981-06-18 | 1981-06-18 | Method of producing negative ions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1067972A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347012A (en) * | 1999-02-17 | 2000-08-23 | Shigeo Hayakawa | Charge inversion mass spectrometry |
| WO2006028406A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Boris Abramovich Zon | Method for producing negative ions |
-
1981
- 1981-06-18 SU SU813304707A patent/SU1067972A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент US № 3424904, кл. 250-84, 1969. Агафонов Ю.А. и др. Выбор материала мишени дл перезар дного источника ионов Н и Д. Журнал технической физики, 1980, 50, 10, 2163. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347012A (en) * | 1999-02-17 | 2000-08-23 | Shigeo Hayakawa | Charge inversion mass spectrometry |
| US6373051B1 (en) | 1999-02-17 | 2002-04-16 | Shigeo Hayakawa | Charge inversion mass spectrometry which relies upon the dissociation of a neutral species |
| WO2006028406A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Boris Abramovich Zon | Method for producing negative ions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3386883A (en) | Method and apparatus for producing nuclear-fusion reactions | |
| US6680480B2 (en) | Laser accelerator produced colliding ion beams fusion device | |
| Deutsch et al. | Fragmentation and stopping of heavy cluster ions in a lithium target− Application to target implosion | |
| Louisell et al. | Analysis of a soft-x-ray laser with charge-exchange excitation | |
| US3742219A (en) | High energy neutral particle beam source | |
| JPS6037700A (en) | Anionic ion source | |
| Lécz et al. | Substantial enhancement of betatron radiation in cluster targets | |
| US5162094A (en) | Fusion power generating system | |
| Láska et al. | Iodine laser production of highly charged Ta ions | |
| SU1067972A1 (en) | Method of producing negative ions | |
| US4349505A (en) | Neutral beamline with ion energy recovery based on magnetic blocking of electrons | |
| US4434131A (en) | Neutral beamline with improved ion energy recovery | |
| Hamilton et al. | Physics and applications of charged particle beam sources | |
| Pitters et al. | Summary of charge breeding investigations for a future $^{11} $ C treatment facility | |
| Sharkov et al. | Highly charged ions from Nd-laser produced plasma of medium and high-Z targets | |
| JPS6186699A (en) | Convergent high-speed atomic beam source | |
| RU2066094C1 (en) | Method for neutralization of positive ions | |
| Deutsch et al. | Cluster ion stopping and fragmentation for ICF | |
| JPS6331920B2 (en) | ||
| Holmes et al. | Negative-ion sources for ion implantation | |
| JP2627420B2 (en) | Fast atom beam source | |
| RU2707272C1 (en) | Powerful neutron source using a nuclear synthesis reaction, which proceeds during bombardment of a neutron-forming gas target by accelerated deuterium ions | |
| Kwan | High current injectors for heavy ion driven inertial fusion | |
| CN1040453A (en) | Produce the method and apparatus of nuclear energy | |
| JPS61183898A (en) | Fast atomic beam source |