Способ получения отрицательных ионов Советский патент 1992 года по МПК H01J27/24 H01J27/02 

Изобретение относится к области плазменных источников ионов и может быть использовано при конструировании источников отрицательных ионов.

Известен способ получения отрицательных ионов по авт.св № 8l836i, включающий ввод предварительно диссЪ циированного водорода в плазму газЬразрядного источника вблизи эмиссионного отверстия и возбуждение атомов водорода воздействием фотонов или электронов с энергией, превь1шаюи(ей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атомов водорода.

Недостзтрк указанного способа заключается в том, что часть введенных атомов исходного вещества вблизи эмиссионного отверстия ассоциируется в молекулы на поверхности стенки источника,, примыкающей к/эмиссионному отверстию. Это обстоятельство не позволяет повысить плотность извлекавмого тока отрицательных ионов и увеличить газовую экономичность.

Целью изобретения является повыше kние плотности извлекаемого ионного тока.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения отрицательных ионов включающем ввод предварительно диссоциированного водорода в плазму газоразрядного источника вблизи эмиссионного отверстия и возбуждение

О атомов водорода воздействием фотонов или электронов с энергией, превышающей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атомов водорода,

00 осуществляют нагрев стенки р эмиссионным отверстием до температуры, превы-. шающей температуру диссоциации молекул водорода на материале стенки.

Сущность способа заключается в

ю том, что при нагреве поверхности ртенки камеры, включахадей эмиссионное отверстие и обращенной внутрь камеры с исходным веществом, до температуры, при которой происходит диссоциация молекул исходного вещества, соотно10шение количества атомов исходного вещества к количеству молекул вблизи экстрагирующего отверстия .увеличивается, что приводит к,увеличению количества образующихся отрицательных ионов в указанной области. Предложенный способ эксперименталь но опробован, при этом анализ отрицательных ионов по массе и энергии был .проведен с помощью масс-спектрографа с одинарной фокусировкой. В газоразрядном источнике отрицательных ионов 1ипа уноплазмотрон, анод с эмиссионным отверстием был выполнен из воль.фрамовой пластинки толщиной 0,05 мм, которая нагревалась разрядом за счет электронов, ускоренных в двойном электрическом слое, возникающем у отверстия диафрагмы. При нагревании центральной части поверхности анода с эмиссионным отвер стием, количество отрицательных ионов водорода увеличивается, а в массэнергетическом спектре Н появляется дополнительная рруппа отрицательных ионов Н, с минимальной энергией. что указывает на образование группы Н непосредственно у поверхности анода. Эксперименты показали, i что упомянутая группа НТ появляется в масс-энергетическом .спектре только в случае нагрева поверхности анода до -темпераТ.ур выше 2000°С« При этом была получена высокая плотность тока отрицательных ионов водорода до 2,3 , Образование отдельной группы отрицательных ионов водорода Н,, обусловленной нагревом поверхности анода включающей эмиссионное отверстие, является существенным дополнительным вкладом в общее количество извлекаемы отрицательных ионов, поскольку из при 7 анодной области, примыкающей к эмиссионному отверстию, поступает большое количество отрицательных ионов Hij за счет провисания вытягивающего электрического поля и за счет потока газа, обусловленного разностью давлений газа в ионизационной камере и камере формирования пучка. Эмиссионное отверстие одновременно служит и для сообщения объемов камер с содержанием газа или пара при различных давлениях. Эмиссионное отверстие может быть, выполнено в одном из электродов источника ионов, одновременно выполняющего роль стенки, ограничивающей камеру с исходным веществом, или ее электрода Операцию по нагреву поверхности ртенки камеры с эмиссионным отверстием можно проводить путем омического нагрева при пропускании через него элeкTpJ 1чecкoгo тока, путем теплопередачи теплового излучения от нагретого тела, путем нагрева электромагнитным излучением путем бомбардировки поверхности частицами и другими возможными способами. Использование изобретения позволяет повысить плотность извлекаемого ионного тока. В настоящее время имеются экспериментальные подтверждения увеличения . количества отрицательных иоНов водорода при нагреве части поверхности анода с эмиссионным отверстием до температуры . Если окажется, что нагрев части стенки камеры с эмиссионным отверстием увеличивает количество отрицательных ионов и других веществ, то способ может быть распространен и на получение отрицательных ионов других веществ.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬ НЫХ.ИОНОВ, по авт.св.. If 8l836i), о т ли ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения плотности извлекаемого ионного тока, осуществляют нагрев стенки с эмиссионным отверстием до температуры, превышающей температуру диссоциации молекул водорода на материале cfeнки,