ИСТОЧНИК ИОНОВ Советский патент 1995 года по МПК H01J27/04 

Изобретение относится к устройствам для получения нейтрализованных пучков ионов различных газов, включая химически активные, и может быть использовано для различных технологических операций в вакууме.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на нейтрализацию путем уменьшения доли ионного пучка, выпадающего на ускоряющий электрод.

На чертеже изображен предлагаемый источник ионов.

Источник ионов содержит разрядную камеру 1 с эмиссионным электродом 2, ускоряющий электрод 3, кольцевой замедляющий электрод 4, источник электрического питания 5, изоляторы 6 и 7. Ускоряющий электрод 3 содержит перфорированную 8 и цилиндрическую 9 части. На выходе цилиндрической части 9 расположена магнитная система 10 броневого типа с продольно установленными полюсами и ферромагнитный цилиндр 11, который крепится стержнем 12 к цилиндрической части 9.

Источник работает следующим образом.

В разрядной камере источника генерируется пучок ионов, который пронизывает полость цилиндрической части 9 ускоряющего электрода и через замедляющий электрод 4 выходит в вакуум. Вторичные электроны, выбитые ионами с внутренней поверхности цилиндрической части 9 ускоряющего электрода 3, ускоряются пристеночным полем до энергии U и осциллируют в полости, ионизируя атомы рабочего газа. Величина пристеночного поля равна напряжению, приложенному между ускоряющим и замедляющим электродами и составляет 100-200 В.

Высокий коэффициент размножения ионизирующих электронов в полости цилиндрической части обеспечивается наличием радиального магнитного поля индукцией В ≥ 3,4 И^1/2 (0,5 l)^-1/2 10^-6 Тл между стенками ускоряющего электрода 3 и цилиндром 11, созданного магнитной системой 10, которое отражает эти электроны обратно в полость, увеличивая число их осцилляций в полости.

Через внутреннюю область ферромагнитного цилиндра 11 электроны выходят в вакуум, нейтрализуя пучок ионов.

Увеличение расстояния 1 между полюсами выше 0,5 R нецелесообразно, так как при этом магнитная индукция на оси становится больше, чем у полюсов, что затрудняет экранировку приосевой области магнитного поля, кроме того, при неизменной высоте ускоряющего электрода h это приводит к уменьшению его боковой поверхности, отражающей электроны. Увеличение радиуса ферромагнитного цилиндра r приведет к росту потерь быстрых электронов через его внутреннюю область, а уменьшение радиуса - к нарушению радиальности магнитного поля и уменьшению площади выхода в вакуум нейтрализующих электронов.

ИСТОЧНИК ИОНОВ по авт.св. N 908193, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат на нейтрализацию путем уменьшения доли ионного пучка, выпадающего на ускоряющий электрод, на выходе ускоряющего электрода установлены магнитная система броневого типа, охватывающая ускоряющий электрод, полюса которой расположены по высоте ускоряющего электрода, и ферромагнитный цилиндр, установленный соосно с ускоряющим электродом, при этом расстояние l между полюсами магнитной системы, высота h и радиус r цилиндра и радиус R ускоряющего электрода связаны соотношениями:
l≅0,5R;
h = l;
r = 0,5R.