Плазменный источник ионов — «антипробкотрон»

 

ч т

О П Й С Ж Й-" И. Е

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Сова Советских

Социалистических

-., Республик

294545

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”.Ч. Кл. Н 01j 3/06

Н Olj 15/00

Г 03h 5/00

Заявлено 07.Ч.1968 (X 1237843/26-25) с присоединением заявки № —Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 08 1.1973. Бюллетень . ч 6

Дата опубликования описания 17.11 .1973

УДК 533.07 (088.8) Авторы изобретения

Н. В. Плешивцев, Н. Н. Семашко и И. А. Чухин

Заявитель

ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ИОНО — «АНТИПPOliКОТРОН»

Изобретение, относится к области техники получения ионных пучков и может использоваться в экспериментальных термоядерных установках, сильноточиых ускорителях заряженных частиц, ионных двигателях и друпгх

: налогичных устройствах. В известных плазменных источниках ионов плазма образуется в разряде между накаливаемым катодом и диодом в виде полой конической трубки и растекается по радиусу вдоль мапгптного поля с убывающей напряженност1ио. Отбор ионов производится с поверхности замапшченной плазмы поперек магнитного поля.

Увеличение площади поверхности отбора ионов на больших радиусах в этом случае не дает эффекта, так как с увеличением радиуса падает концентрация ионов. Кроме этого, наличне осевой составляющей магнитного поля в области отбора ионов создает азимутальные скорости ионов на выходе из области магнитного поля источника, что существенно снижает возможность фокусировки пучка. В связи с этим ионные токи в подобных исто нинках не превышают 1 — -2 а.

Цель изобретения --- получение сфокусированных ионных потоков, харктеризующихся токами в десятки ампер при относительно небольших ускоряющих напряжениях (20 ки).

Это достигается тем, что в предлагаемом источнике благодаря специальным формам и расположе1шю катода, антикатода н соленоидов радиальный поток плазмы, утоньшающийся по мере уветичения диаметра, находится в поле, создаваемом двумя соленоидами, включенными один навстречу другому.

При равенстве ампер-витков этих соленоидов в медианной плоскости отсутствует продольная компонента поля, а радиальная нарастает по радиусу — образуется поле антипробко1О трона. Благодаря этому в наиболее узкой части разряда, в месте отбора ионов, при большой площади эмиссионной кольцевой щели в плазме достигается повышенная концентрация ионов при отсутствии азимутальной со15 ставляющей их скоростей. Система электродов для ускорения ионов и формирования пу-1ка в виде концентричных колец, имеющих азимутальную щель, расположена вблизи эмиссионной щели на небольшом расстоянии от

20 эмиттпрующей стабилизированной поверхности плазмы. При относительно небольшой разности потенциалов эти электроды создают сильное электрическое поле (10 и/сu), перпендикулярное магнитному полю.

25 На чертеже изображена схема предлагаемого источника.

В корпусе вакуумной камеры 1 размещен катод 2, состоящий из двух соединенных с одной стороны коаксиальных цилиндров. ВоЗО круг катода установлен анод 3, пзготовлен294545

3 ный из двух конических дисков. Внешняя поверхность наружного цилиндра катода покрыта веществом 4 с хорошей эмиссионной способностью (например, гексаборидом лантана) таким образом, чтобы покрытие находилось по обе стороны медианной поверхности

5 магнитного поля. Между катодом и анодом образуется радиальный разряд, плазма которого б имеет форму диска, утоньшающегося по мере увеличения его диаметра. Вокруг анодных дисков, напротив зазора между ними, расположен кольцевой антикатод 7. В одном из анодных дисков, в районе наименьшего зазора, на радиусе R находится кольцевая эмиссионная щель, а на небольшом расстоянии от нее установлена система ускоряющих электродов, состоящая из двух колец 8 и 9, имеющих азимутальную щель. Магнитное поле создается двумя соленоидами 10, расположенными по обе стороны медианной плоскости. Фокусировка ионов в пучок 11 осуществляется магнитной линзой 12. Источник изолирован от земли и соленоидов изолятором

18. Газ напускается в разрядную камеру по трубке 14.

Источник работает следующим образом, К обмоткам соленоидов подается ток, и создается магнитное поле с напряженностью радиальной составляющей в области отбора ионов около 2000 эрстед. Катод нагревается до рабочей температуры током, который пропускается по концентричным цилиндрам. В газоразрядную камеру напускается газ до давления 10 — 10 - лая рт. сТ. Далее па анод подается напряжение для образования дуги

100 — 200 в. Под действием нарастающего по радиусу магнитного поля плазма сжимается в осевом направлении. Благодаря этому эф4 фекту под действием потока электронов с катода на радиусе создается плазма с достаточно высокой концентрацией ионов (порядка

10"см ). На отбирающий электрод и на корпус источника подаются потенциалы соответственно — 15 кв и + 20 кв. Питание катушек магнитной линзы подбирается так, чтобы обеспечить радиальную фокусировку ионного пучка.

Предмет изобретенн я

Плазменный источник ионов, содержащий газоразрядную камеру с накаливаемым катодом, анодом и антикатодом, электроды отбора ионов, соленоиды и магнитную линзу, отличаюи ийся тем, что, с целью увеличения ионного тока, катод выполнен в виде двух соединенных с одной стороны коаксиальных ци.ш д20 ров, причем на внешней стороне наружного цилиндра нанесено эмиссионное покрытие; анод состоит из двух конических дисков, охватывающих внешгпою поверхность катода и установленных так, что зазор между диска25 ми уменьшается по мере удаления от поверхности катода; антикатод выполнен в виде кольца, расположенного вокруг аподных дисков, напротив зазора между пимп; эмиссионная кольцевая щель в одном из анодпых дис30 ков выполнена на диаметре минимального зазора между анодными дисками; с наружной стороны эмиссионной щели установлены кол..цевые коаксиальные электроды отбора ионов; по обе стороны плоскости, проходящей посе35 редине зазора между аноднымн дисками, вокруг антикатода расположены два соленоида, включенные один навстречу другому.

294545

12 ((Ф 11

Составитель В. Башкатов

Корректор О. Тюрина

Техред Т. Курилко

Редактор H. Караванская

Обл тнп, Ко."громового управ cIHH надатсльстз, полпгра4нн. и книжной т.-рпозтн

Изд ¹ 1125 Тираж 780 Подписное

ЦНИ!1ПИ Комитета по делам изобретений и открыт;:й при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раун|окая íào., д. 4/5