Способ получения отрицательных ионов водорода

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

" 818365 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.09.79 (21) 2820453/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Пр ио р,итет—

Г=,у ъ

Государственный комитет (51) М. Кл.з

Н 01 J 27/02 по делам изобретений и открытий (53) УДК 537.567 (088.8) Опубликовано 23.02.82. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 23.02.82 (72) Лвтор изобретения

«. »«»»

H. Ф. Лазарев (71) Заявитель

1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЧКА

ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ ВОДОРОДА

Способ относится к плазменной технике, в частности источников отрицательных ионов, и может быть использовано в физических исследованиях и плазменной технологии.

Известны способы получения отрицательных ионов водорода, включающие ионнзацию водорода в газовом разряде и изаимодействHp положительных ионов с мишенью из материала с низкой работой выхода. По другим вариантам этого способа в разряд вводят вещество с низкой энергией ионизации, например, цезий 1(1).

Недостатками известных способов является загрязнение устройств, в которых реализуются эти способы, цезием, что нежелательно в ряде применений.

Ближайшим техническим рсшепием является способ получения отрицательных ионов водорода в плазме газового разряда, включающий ввод водорода в плазму вблизи границы, через которую осуществляют извлечение ионов электрическим полем (2).

В плазменном источнике, реализующем известный способ, ионы образуются при диссоциативных столкновениях электронов с молекулами: e+ H> -> Н- + Н плн е+ 1-4->Н- + Н+ + е, либо в результате диссоциативной рекомбинации молекулярного иона водорода: e + Н - Н+ + Н-.

Эти процессы требуют высокой концентрации молекулярного водорода, вследствие чего газовая экономичность при ионизации низкая.

Целью изобретения является повышение коэффициента ионизации.

Эта цель достигается тем, что вводимый в плазму водород предварительно диссоциируют, а образующиеся атомы возбуждают

)p воздействием фотонов или электронов с энергией, превышающей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атома водорода.

Диссоциация молекул может быть осуl5 ществлена как термически, так и электронным ударом.

Существо изобретения заключается в том, что вместо указанных выше процессов взаимодействия электронов с молекул".ми

20 водорода в разряде осуществляют взаимодействие электронов с возбужденным атое + H возб I3 озб

Как было показано в ряде экспериментальных работ, этот процесс характеризуется существенно более высоким сечением захвата электрона.

В экспериментах диссоциация водорода осуществлялась введением в поток молекулярного водорода, подводимого в разряд, 30 пластинки-диссоциатора при температуре

818365

Составитель В. Обухов

Редактор С. Титова Техред А. Камышникова Корректоры: H. Федорова н Т. Трушкина

Подписное

Изд. № 114 Тираж 758

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1286

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

2400оС, т. е. термически. Возбуждение же образующихся атомов осуществлялось электронным ударом, для чего на указанную пластинку подавался отрицательный относительно плазмы потенциал на уровне

8 — 11 В, т. е. ниже потенциала ионизации водорода. Указанные процессы могут быть осуществлены также и другими известными средствами, например воздействием фотонов с энергией, превышающей энергию диссоциации и меньшей энергии ионизации атома водорода.

Анализ и измерение токов отрицательных ионов производились с помощью массоспектрографа с одинарной фокусировкой, Отрицательные ионы Н, наблюдались при энергии электронов меньшей, чем потенциал ионизации водорода (8 — 11 В), и только при накаленной поверхности диссоциатора.

Положительных ионов как при накаленной, так и при холодной поверхности диссоцигтора, при этом обнаружено не было.

Экспериментально процесс получения возбужденных отрицательных ионов исследован для водорода. В случае, если окажется, что сечение захвата электрона возбуждаемым атомом велико, способ может быть использован для получения отрицательных ионов других атомов.

Изобретение позволяет снизить концентрацию молекулярного водорода в зоне образования отрицательных ионов и повышает газовую экономичность источников, реализующих данный способ.

Формула изобретения

1. Способ получения пучка отрицательных ионов водорода в плазме газового разряда, включающий ввод водорода в плазму вблизи экстрагирующего отверстия, через которое осуществляют извлечение ионов электрическим полем, отли ча ю щи йся тем, что, с целью повышения газовой экономичности, вводимый в плазму водород предварительно диссоциируют, а образующиеся атомь ,5 возбуждают воздействие л фотонов или электронов с энергией, превышающей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атома водорода.

2. Способ по п. 1, отлич ающийся тем, что диссоциацию водорода осуществляют термически.

Источн иии информации, пр инятые во вн имание пре экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 411542, кл. Н 01 Л 3/04, 1972.

2. Прелек К, и Слютерс Т. Источникот30 рицательных ионов водорода. — «Приборы для научных исследований», 1973, № 10, с. 3 — 17 (прототип).