Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Цуканов Б.И. "Время в психике человека" (Медицина)

Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Яблоков Н.П. "Криминалистика" (Юриспруденция)
Реклама

Изотопы: свойства, получение, применение Том 1 - Баранов В.Ю.

Баранов В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение Том 1 — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. — 600 c.
ISBN 5-9221-0522-1
Скачать (прямая ссылка): izotopisvoystvapolucheniyaprimenenie2005.djvu
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 291 >> Следующая


7.1.2. Физические принципы метода. Разделение по массам в электромагнитном методе происходит при движении предварительно ускоренных в электрическом поле заряженных частиц — ионов — через магнитное поле. Если все частицы прошли одну и ту же разность потенциалов С/, то для простейшего случая однородного магнитного поля H их движение, очевидно, описывается уравнением:

здесь М, е — масса и заряд частицы, v — компонента вектора её скорости, перпендикулярная магнитному полю. Если электрическое поле, ускоряющее ионы, и магнитное поле взаимно перпендикулярны, то, как следует из (7.1.1), радиус траектории частицы:

будет определяться отношением М/е. Таким образом, можно создать условия, при которых ионы, прошедшие через магнитное поле, будут разделены по их массам. Из (7.1.2) следует, что если ионы повернули в магнитном поле на угол 180° и пришли на коллектор (ионный приёмник), то расстояние между частицами с массами M и M + AM на этом коллекторе (дисперсия по массам d) составит:

Чтобы осуществить в электромагнитном сепараторе реальное разделение ионов по массам, необходимо выполнить следующие условия.

(7.1.1)

(7.1.2)

(7.1.3)

10*
292

Гл. 7. Электромагнитный и плазменные методы

1. Разделяемый поток заряженных частиц должен быть достаточно моно-энергетичен, так как из (7.1.2) следует, что:

Допустимые пределы AU/U легко оценить: если, например, M = = 200 а.е.м., AM = 1 и считается приемлемым отклонение ионов одной массы на 10% дисперсии, т. е. AU/U = 0,1ДМ/М, то тогда AU/U = 0,05%. Требования к моноэнергетичности весьма жёсткие. Подобные рассуждения можно провести также относительно стабильности магнитного поля.

2. Тем или иным способом должна быть осуществлена фокусировка на коллекторе (приёмнике) разделённых по массам ионных пучков. Требования к остроте фокусировки тем сильнее, чем меньше дисперсия и чем выше необходимая кратность обогащения изотопов.

3. Должна иметься возможность сфокусированные пучки ионов каждой массы (или, по крайней мере, части масс) собрать в отдельные накопители, минимально загрязняемые ионами других масс или нейтральными частицами разделяемого вещества. Этому требованию трудно удовлетворить на практике, если дисперсия d < 4 + 5 мм. При M ~ 100 + 200 а.е.м. и AM = 1, как следует из (7.1.3), реальное разделение в однородном магнитном поле затруднительно, если R < 0,5 метра. Ниже будет показано, что применение неоднородных магнитных полей намного увеличивает дисперсию при том же R.

4. Ионы на пути от источника до приёмника должны иметь малую вероятность рассеяния и перезарядки, чтобы большая их часть не покидала своих траекторий, определяемых М/е и начальной скоростью ионов.

5. В ионном пучке должны отсутствовать значительные силы кулоновско-го расталкивания: воздействие собственного электрического поля пучка на ионы должно быть меньше, чем воздействие магнитного поля. Максимальную величину кулоновского электрического поля Ejt, удовлетворяющую этому требованию, оценим, приравняв кулоновское расширение пучка ионов одной массы величине дисперсии по массам: 2(Ru — RB) = d = RcpAM/М. Здесь Rh, Rb — радиусы «крайних» (наружной и внутренней) траекторий для ионов массы М. Используя уравнение движения Mv2/Rcp = evH/с =L еЕк, можно найти допустимое кулоновское поле: Eji ~ 0,5 ДМ/М • (UjR). Для M ~ ~ 100 + 200 а.е.м., AM = I, U = 30 кВ, среднего радиуса Rcp около 50 см получим допустимое Efrtt 1+2 В/см, т. е. объёмный заряд в ионном пучке должен быть достаточно полно скомпенсирован. Это — одно из основных условий успешного разделения изотопов электромагнитным методом.

7.1.3. Схема электромагнитной сепарационной установки. Источник ионов. Чтобы осуществить электромагнитную сепарацию, исходное вещество (смесь изотопов) надо испарить, а полученный пар возможно полнее ионизовать, стремясь получить ионы преимущественно одной зарядности (обычно — однозарядные). Максимально возможную часть образующихся ионов необходимо ускорить электрическим полем и сформировать ионный пучок, удовлетворяющий по своим геометрическим параметрам — углам горизонтальной и вертикальной расходимости (сходимости), высоте и т. д. — требованиям
7.1. Электромагнитный метод. Основные принципы

293

данной установки. Все эти функции выполняет источник ионов — ключевой узел электромагнитного сепаратора. Создано множество типов источников ионов, подавляющее большинство из них используют ионизацию в плазме [4, 9 и др.]. Элементы ионно-оптической схемы электромагнитного сепаратора приведены на рис. 7.1.1. Между газоразрядной камерой 2 источника 1 и электродом 5 прикладывают необходимую для ускорения ионов разность потенциалов U.

Профилируя электроды 3, 4, и 5 ионно-оптической системы, добиваются нужной для формирования ионного пучка геометрии электрического поля.

При выборе энергии ионов (ускоряющей разности потенциалов U в источнике) учитывают множество факторов. Увеличение U связано с желанием иметь:

• достаточно сильное электрическое поле в ускоряющем промежутке для формирования ионного пучка;
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 291 >> Следующая