Источник ионных пучков Советский патент 1990 года по МПК H01J27/00 

I

Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими.

Целью изобретения является увели-, чение интенсивности сформированного ионного пучка при одновременном уменьшении энергетического разброса, угловой расходимости и спектра эарядо- вых состояний ионов в пучке, а также повышедае экономичности расхода рабочего вещества.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема, поясняющая работу предлагаемого источника ионных пучков с ясидкометаллическим ионизатором на ф„ 2 - то же, с твердым рабочим веществом.

Источник состоит из сверзвукового, соапа 1, камеры 2 напуска, отверстия 3 для подачи газа-носителя, корпуса .ионизатора 4 рабочего вещест1за, соц- ла 5, имеющего крнтичебкое сечение, резервуара 6с жидким металлом, острия 7, изолятора 8, нагреват.еля 9, отверстия 10 в корпусе ионизатора (экстрактор). Корпус ионизатора 4 рабочено вещества расположен на оси сверхзвукового сопла 1 и прохоДнт через критическое сечение сопла 5 в область сверхзвукового режима истечения газа-носителя, который по- дается в камеру 2 напуска через от- ,верстие 3.

lUb

Од

СА9

сл

..&.

Пиутри корпуса ионизатора 4 помещен резервуар 6 с жидким металлом из которого выступает острие 7 из вольфрама, покрытое тонкой пленкой жидкого металла. Резервуар 6 окружён изолятором 8, на который намотан нагреватель 9. Па острие 7 через резервуар б с жидким .металлом подается иапряже1ше порядка 3-10 кВ относи- тельно заземленного сверхзвукового сопла 1 и корпуса ионизатора 4. Острие 7 является анодом, а отверстие 10 в. торце корпуса ио1шзатора выполняет роль экстра-ктора ионов.

Работает источник ионов следующим образом.

При истечении нейтрального газа- носителя (-водород, гелий, неон, азот, аргон, криптон, ксенон, воз- дух) из камеры 2 напуска через свер-х звуковое сопло 1 в вакуум о бразует- ся сверхзвуковая струя газа. Сверхзвуковая струя газа-7юсителя обтекает корпус ионизатора 4 п смыкается за его торцом, образуя п области зкстрактора разрежени е. Таким образом реализуются условия, позволяю- пре поддерживать разность потенпла- лов между экстрактором и острием

7. Ионы рабочего вещества, выпетаю- щие через отверстие 10 в торце кор- иогшзатора, попадают в сверхзвуковую струя газа, где при столкновениях с атомами (молекулами) сверхзвуковой струи происходит их термализация с газом-носителем. В результате формируется пучок ионов рабочего вещества, имеющих скорость, равную скорости сверхзвуковой струи.

Описанный источник ионных пучков с та дкометаплическим ионизатйром ио зволяет получать интенсивные .пучки однозарядных ионов металл ов с малым энергетическим разбросом и угловой расходимостью. Для того, что- Сы получать пучки ионов из практи- чески твердых веществ следует

использовать ионизацию рабочего вещества лучом лазера. Конструктивная схема такого варианта источника ион- тк пучков представлена на фиг. 2. В гут15и корпуса ионизатора 4 помещено твердое рабочее вещество в виде стержня 11, на торец которого с помощью оптических линз 12 фокусируется луч мощного лазера 13.

При взаимодействии сфокусированного лазерного луча с твердым веществом происходит испарение и образование рабочего вещества. Так, при плотности потока излучения лазера 10 Вт/см с д.пительностью им пульса с практически все парившиеся атомы рабочего вещества оказываются ионизированными. Далее испарившиеся тюны с энергией до нескольких КэВ энергетическим разбросом до сотен электровольт и с большой угловой расходимостью попадают в сверхзвуковую струю газа-носителя, где формирование пучка ионов происходит таким же образом, как описа- . но Bbmie для варианта источника с шадкометаллическим ионизатором (см. фиг. 1).

Формула изобретения

Источник ионных пучков, содержащий ионизатор рабочего вещества, отличающийс я тем, что, с целью увеличения интенсивности, уменьшения энергетического разброса и угловой расходимости ионного пучка, сужения спектра зарядовых сос- ТОЯ1О1Й ионов в пучке, а также умень- потерь рабочего вещества, он дополнительно снабжен сверхзвуковым соплом с камерой Нсчпуска газа-носителя, причем корпус ионизатора рабочего вещества расположен в 1утри камеры напусйа газа-носителя на оси сопла так, -что выходной торец ионизатора находится в сверхзвуковой части сопла.

7 Составитель И,0ipиллoп

Редактор Т.Горячева

Техред М.Дидык

13

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими. Цель изобретения - увеличение интенсивности, уменьшение энергетического разброса и угловой расходимости ионного пучка, уменьшения потерь рабочего вещества. Источник содержит ионизатор рабочего вещества, сверхзвуковое сопло с камерой напуска газа-носителя. Корпус ионизатора рабочего вещества расположен на оси сопла, проходит через камеру напуска газа-носителя и критическое сечение сопла. При истечении газа-носителя из камеры напуска через сопло в вакуум образуется , сверхзвуковая струя газа, которая обтекает корпус ионизатора и смыка- за его торцом, образуя разрежение, которое позволяет ионам рабочего вещества попадать в сверхзвуковую струю газа, где при столкновениях с атомами (молекулами) происходит их перемещение. 2 ил. § (Л