Ускоритель прямого действия Советский патент 1988 года по МПК H05H5/00 

ГТ

77

бТ Предлагаемое изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения пучков ионов в наносекундном диапазоне Известен ускоритель прямого действия, содаржацунй подключенные к источнику питания два электрода, один из которых выполнен в виде металлической сетки. В этом ускорителе за счет формирования с помощью сетки электрического поля плоской конфигурации во всем промежутке между электродами осуществляется-ускорение и формирование интенсивного пучка заряженных частиц-ионов„ Это устройство характеризуется низкой электрической прочностью межэлектродного промежутка, что является существенным недостатком ускорителя. Наиболее близким техническим решением является ускоритель прямого действия, который содержит генератор высоковольтных импульсов, анод и проволочный катод о В этом ускорителе повышена электрическая прочность межэлектродного промежутка благодаря тому, что катод выполнен в виде параллельно расположенных нитей, которые параллельно подключены к дополни тельному источнику тока. Ток, проте кающий по нитям, создает вокруг них и в пространстве А -- К магнитное по ле. При этом магнитные силовые линии вблизи катода и анода проходят парал лельно их поверхностям, обтекают проводники, не пересекая их. ТаКИМ образом, электроны, эмиттируемые с катода, под действием магнитного поля в анод-катодном зазоре возвраща ются на катод, что обеспечивает магнитную изоляцию зазора и повышает электрическую прочность промежутка. Ионы же, вытягиваемые электрическим полем А-К зазора из плазмы, образованной при поверхностном пробое на аноде, проходя через сетку и выводят ся для дальнейшего использования. Недостатком этого устройства явля ется низкая эффективность транспорти ровки ионного пучка к месту его использования, происходящая вследствие дефокусировки, вызванной движением пучка поперек силовых линий магнитно го поля, а также недостаточной токовой нейтрализации пучка. Целью предлагаемого изобретения является увеличение эффективности транспортировки ионного пучка. Эта цель достигается тем, что. в ускорителе прямого действия, содержащем генератор высоковольтных импульсов, противостоящие анод и проволочный катод, подключенный к дополнительному источнику тока, катод выполнен типа меандр, при этом за сеточным электродом со стороны противоположной эмиттеру ускоряемых частиц, укреплена заземленная проводящая сетка, прозрачная как для ионов, так и для магнитного поля. Устройство и его принцип действия поясняются следующим текстом и чертежом. На чертеже обозначено: генератор 1 высоковольтных импульсов, корпус 2, в котором размещены противостоящие анод 3, соединенный с потен- циальным электродом генератора высоко-, вольтньк импульсов,и катод 4, выпол- ненный из металлической сетки в виде меандра и подключенный к дополнительному источнику 5 тока, заземленная проводящая сетка 6, прозрачная как для ионов, так и для магнитного поля, вьшодной патрубок 7. Крестами и точками показаны направления тока, протекающего по нитям. Устройство работает следующим образом. Включается дополнительный источник 5 тока и по катоду 4, вьтолненному из металлической сетки в виде меандра, потечет ток. Этот ток создает в пространстве между анодом 3 и катодом 4 изолирующее магнитное поле Причем, поскольку в соседних нитях катода ток будет течь в разных направлениях, то между нитями в направлении, перпендикулярном катоду 4, будет происходить усиление магнитного поля. При достижении определенной величины изолирующего магнитного поля, на анод 3 от генератора { высоковольтных импульсоё поступает импульс положительной полярности. По поверхности диэлектрика на аноде 3 происходит электрический пробой с образованием плазмы источника ионов. Под действием приложенного напряжения из анодной плазмы будут вытягиваться . ионы и двигаться по направлению к катоду 4. Электроны, эмиттируемые при этом с катода 4 под действием магнитного поля, будут возвращаться 3 10680 на него, чем обеспечивается магнитная изоляция. Проходя между нитями катода 4, ионный пучок будет двигаться вдоль силовых линий магнитного поля, с т.е. не будет испытьшать отклонений. Сетка 6, укрепленная за катодом 4, необходима как источник электронов. или ионов для токовой нейтрализации ионного пучка. Таким образом, пучокю ионов проходит сквозь катод 4, сетку 6 и, токонейтрализованный, вдоль силовых линий магнитного поля выводит7ся через патрубок 7 для дальнейшего использования. Предлагаемое устройство, благодаря возможности осуществить токовую нейтрализацию сильноточного ионного пучка, позволит повысить эффективность его транспортировки, Осуществление токовой нейтрализации пучка важно во всех областях применения сильноточных пучков: обжатия мишеней для УТС, накачки лазеровs имплантации материалов и т.д.

1.УСКОРИТЕЛЬ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ , содержащий генератор высоко-. . вольтных импульсов, противостоящие анод и проволочный катод, подключенный к дополнительному источнику тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности транспортировки ионного пучка, катод вьтолнен типа меандр. 2.Ускоритель прямого действия по п,1, отличающийся тек, что за сеточным электродом, со стороны, противоположной эмиттеру ускоряемых частиц, укреплена заземленная проводящая сетка, прозрачная как для ионов, так и для магнитного поля. О5 00