Плазменный источник заряженных частиц
291652
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН И Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 20.111,1969 (№ 1313379/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 11.111.1971. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 7.IV.1971
МПК H 0511 7/00
Комитет ао делам изобретеиий и открытий при Совете Мииистров
СССР
УДК 621.384.6(088.8) Авторы изобретения
Л. А. Гутова, Ю. Е. Крейндель и В. А. Никитинский
Томский институт радиоэлектроники и электронной техник
Заявитель
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Изобретение относится,к устройствам для получения электронных и ионных пучков в вакууме, которые могут быть использованы в ускорительной технике и экспериментальной физике.
Известно, что в непрерывном режиме и на длинных импульсах наиболее плотные электронные и ионные пучки получаются в плазмотронах и дуоплазмотронах с накаленным катодом при извлечении их из плазмы дугового .разряда, контратированного отверстием в промежуточном электроде.
Однако использование термоэмиттера уменьшает преимущества применения прибо,ров этого типа в качестве плазменных электронных источников перед вакуумными электронными пушками, поскольку такие достоинства .плазменных источников, .как некритичность к вакуумным у.словиям, высокая надежность и отсутствие засветки окружающих элементов конструкции, могут проявиться в полной мере лишь при использовании .разрядных камер с холодными электродами. Кроме того, необходимость постоянного нагрева термоэмиттера существенно снижает экономичность плазмотронов в импульсном режиме, в котором чаще всего используются сильноточные и ионные источники.
Предлагаемый источник отличается от плазмотрона тем, что с целью устранения перечисленных выше недостатков вместо .дугового контрагированного,разряда с накаленным катодом используется разряд между двумя холодными плоскопараллельными катода5 ми в магнитном поле и главным анодом, рас.положенным вне магнитного поля, горящий через отверстие в промежуточном аноде.
На чертеже изображены боковая и фронтальная проекции предлагаемого источника.
10 Источник .включает магниевые катоды 1, главный анод 2, экстрактор 3, магнитопроводы 4, постоянные магниты 5, промежуточный анод б, крышку 7, разрядную камеру 8, ферромагнитнуio вставку 9.
15 Разрядная камера источника образована двумя холодными плоскопараллельными магниевыми катодами 1, промежуточным анодом б и главным анодом 2. В зазоре между .катодами магнитное, поле напряженностью 300—
20 600 э обеспечивается двумя постоянными магнитами 5, расположенными вне вакуумной камеры, с помощью магнитопроводов 4. При подаче отрицательного импульса на катоды между ними и промежуточным анодом б ини25 циируется пеннинговский разряд, который затем вследствие ограничения тока на экстрактор 8 перебрасывается через отверстие в крышке 7, являющейся нижней плоскостью промежуточного анода б, на главный анод 2.
30 Рабочий;газ напускается через отверстие в
291652 куум через малое отверстие в главном аноде с помощью экст рактора 8. В зависимости от полярности извлекающего напряжения источник может обеспечивать выход в вакуум ин5 тенсивного электронного или ионного пучков.
Для повышения величины отношения .выходного тока к разрядному току целесообразно отверстие в главном аноде делать равным лиоо больше отверстия в промежуточном ано10 де. Однако такое соотношение между разме,рами отверстий можно реализовать лишь при работе ца тяжелых газах (аргон, воздух и др.), которые позволяют получать стабильный разрядный ток в десятки ампер. Обеспе15 чиваемое при этом отношение извлеченного тока к разрядному порядка 30 — 40% дает возможность запнтывать,разрядный и извлекающий промежутки от одного модулятора через делитель напряжения.
Плазменный источник заряженных частиц, в котором извлечение электронов или ионов
25 производится из,плазмы разряда, контраги,рованного отверстием в,промежуточном аноде, состоящий из разрядной камеры, двух катодов, двух анодов и двух постоянных магнитов, отличающийся тем, что, с целью обеспе30 чения некритичности к,вакуумным условиям, повышения надежности срока службы и экономичности в импульсном режиме, а также устранения засветки катодом окружающих элементов конструкции,:разрядная камера ис35 точника состоит из двух плоскопараллельных холодных катодов, расположенных в зазоре постоянного магнита, промежуточного анода в виде прямоугольной рамки с контрагируюшим отверстием в одной из ее граней. и фер40 ромагнитного анода, расположенного вне магнитного зазора.
ЦНИИПИ Изд. № 169 Заказ 797/19
Тираж 473 ПодIIHCHA
Типография, пр. Гапунова, 2 промежуточном аноде. Необходимое давление в разряде обеспечивается благодаря плотному соединению крышки 7 и главного анода 2 с корпусом разрядной камеры 8. Расход газа определяется условиями стабильного горения разряда на главный анод через малое коллимирующее отверстие, инициированние же пенйинговского разряда может осуществляться,при меньшем давлении. Прорыв атмосферы в источник приводит лишь к погашению разряда, и пе требуется никаких дополнительных мер для повторного запуска.
Анодная часть разряда расположена вне магнитного поля, которое устраняется благодаря деформации магнитного поля ферромагнитной вставкой 9, запрессованной в крышку
7 промежуточного анода. Такая деформация приводит не только к подавлению поперечной составляющей магнитного, поля в области сужения разряда, на и к появлению значительной продолЪЛМ1 составляющей, вследствие чего происходит pgqoлнительное контрагирование плазмы со стороны вспомогательного раз,ряда. Магнитное контрагирование плазмы в области промежуточного, а не главного анода, как это имеет место в дуоплазмотронах, увеличивает плотность тока вспомогательного разряда в области отверстия в промежуточном аноде и способствует зажиганию основного разряда. Зажигание, разряда на главный анод сопровождается появлением в промежутке между анодами яркого светящегося столба, ось которого совпадает с направлением извлечения. Расстояние между анодами составляет величину порядка диаметра отверстия,в промежуточном аноде. Главный анод 2 выполнен в виде массивного ферромагнитного диска, который экрани рует извлекающий промежуток от магнитного поля .рассеяния.
Отбор заряженных частиц производится с развитой границы плазмы, проникающей в ваПредмет изобретения
