SU1067972A1

SU1067972A1 - Способ получени отрицательных ионов

Info

Publication number: SU1067972A1
Application number: SU813304707A
Authority: SU
Inventors: Н.Ф. Лазарев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7797
Priority date: 1981-06-18
Filing date: 1981-06-18
Publication date: 1992-05-07

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.

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 .

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.

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 вещест

на, в результате чего образуютс от« рицательные ионы исходного вещества.

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..

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.

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.

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.

Claims

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ, включающий ионизацию ис- ходного вещества, формирование пучка положительных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные и отббр отрицательных ионов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения угла расходимости отрицательных ионов, преобразование положительных ионов в отрицательные производят путем инжекции пучка электронов с энергией меньше, чем энергия ионизации атома исходного вещества, перпендикулярно пучку положительных ионов.