Плазменный источник ионов

 

ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий катод и анод с отверстием , установленные в газонаполненной камере и подключенные к источнику питания, отличающийся тем, что,с целью повышения КПД,катод и анод выполнены в виде тел вращения и имеют соосные вьшодные окна, анод выполнен из сетки и установлен внутри катода, при этом отношение площади отверстия в аноде к площади ячейки сетки больше четырех. 00 1

„80„, 01817

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЛЮ .!

РЕСПУБЛИК

А з Ю 0 Л 3 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21). 3271758/18-25 (22) 03.04.81 (46) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72) Н.А. Успенский и В.П. Федяков (53) 533.9(088.8) (56) 1. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов. И., Атомиздат, 1977, с. 25.

2. Там же, с. 64 (прототип). (54) (57) ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий катод и анод с отверсти-. ем, установленные в газонаполненной камере и подключенные к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД катод и анод выполнены в виде тел вращения н имеют соосные выводные окна, анод выполнен из сетки и установлен внутри катода, при этом отношение площади отверстия в аноде к площади ячейки сетки больше четырех.

1001

Изобретение относится к технике получения пучков заряженных частиц и может найти преимущественное использование в ускорителях ионов.

Известны плазменные источники ионов, содержащие газонаполненную камеру с установленными в ней четырьмя электродами и системой магнитов 1.17.

К электродам подключены два источнйка питания. В этих источниках ионы получают из плазмы пенинговского разряда в скрещенных электрическом и магнитных полях.

Недостатками известных плазменных источников ионов являются сложность конструкции и высокая стоимость.

Наиболее близким к изобретению является плазменный источник ионов, содержащий катод и анод с отверстием, установленные в газонаполненной камере и подключенные к источнику питания t 27 . Катод и анод выполнены в виде соосно расположенных пластин. В этом источнике ионы получают из плазмы тлеющего разряда.

Недостатком прототипа является сравнительно низкий КПД из-за срав— нительно больших затрат энергии на получение тлеющего разряда.

Целью изобретения является повыше 30 ние КПД плазменного источника ионов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном плазменном источнике ионов, содержащем катод и анод с отверстием, установленные в газонапол- 35 ненной камере и подключенные к источнику питания, катод и анод выполнены в виде тел вращения и имеют сооснные выводные окна, анод выполнен из сетки и установлен внутри катода, при 40 этом отношение площади отверстия в аноде к площади ячейки сетки больше четырех.

На фиг. 1 изображен плазменный 45 источник ионов, катод и анод выполнены в виде цилиндров; на фиг. 2— то же катод и анод выполнены в виде . сфер.

Предлагаемый источник ионов со- 50 держит катод 1, который одновременно . является газонаполненной камерой.

Анод 2 выполнен из сетки и установлен внутри катода 1 на изоляторе 3.

Анод имеет отверстие 4, при этом от-55 ношение площади отверстия 4 к площа817 2 ди ячейки сетки больше четырех. Катод 1 и анод 2 имет соосные выводные окна 5 для вывода пучка ионов.

Между катодами 1 и анодом 2 подключен источник питания 6.

Предлагаемый плазменный источник ионов работает следующим образом.

При определенном давлении газа в газонаннлненной камере 1. (10 -10 1тор) и при подаче от источника питания 6 напряжения между катодом 1 и анодом

2 загорается тлеющий разряд известный в литературе как разряд с полым анодом. У отверстия 4 в аноде 2 образуется положительные ионы, которые электрическим полем, возникающим между катодом и анодом, втягиваются в отверстие 4 и, ускоряясь в электрическом поле, образуют пучок, выходящий через отверстие 4 в аноде 2. Разряд с полым анодом горит при напряжениях между анодом и катодом в несколько киловольт (изолятор 3 должен быть рассчитан на эти напряжения). Пучок электронов с такой энергией не израсходует всю свою энергию на ионизацию газа при однократном пересечении объема, ограниченного анодом 2. Электроны, пройдя сквозь сетку анода 2 на противоположной от анодного отверстия 4 стороне газонаполненной камеры i, попадают в замедляющее электрическое поле, которое изменяет направление их движения на противоположное, заставляя электроны многократно пересекать объем, ограниченный анодом 2, ионизуя газ. Часть образовавшихся в этом объеме ионов втягивается в выводное окно 5, ускоряется до энергии, равной разности потенциалов между катодом

1 и анодом 2, и выводится из источника. Необходимо, чтобы отношение площади отверстия к площади ячейки сетки анода 2 было больше 4 для того, чтобы уменьшить количество ионов, теряемое на катоде 1, и увеличить количество ионов, выводимое из источника через соосные выводные окна 5.

Опьггная проверка плазменного источника ионов при напряжении источника питания, подключенного между катодом и анодом, равным 10 кВ, и давлении в газонаполненной камере 10 2 тор., позволила получить ионы с энергией 10 кэВ, при этом,КПД источника увеличился в 2,4 раза по сравнению с прототипом.

100181 7

Составитель А. Рахимов

Техред Т.Дубинчак Корректор Л.Шеньо

Редактор С. Титова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3920/4 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5