Источник заряженных частиц Советский патент 1981 года по МПК H01J27/00 H01J37/08 

Изобретение относится к области технической ф.излки и может быть использовано для нолучелия различных положительных и отридательных ионов, на1П.рИ1мер, в массопектроскопии, а также для получения электронов.

В настоящее время на|ряду с другими типаМИ И01ННЫХ источников в маос-опектроскопии используется газоразрядный источник типа «Уноплазмотрон. «Уноплазмотрон состоит из .катода, анода с отверстием эмиссии и промежуточного электрода, служащего для сужекия разряда. Высокая плотность ИОН01В в айодной области .разряда обусловлена потоком электронов, ускоренных в двой,нам электр-ическом слое, воз.никающем «а границе плазменного пузыря, который образуется перед отверстием промежуточно1го электрода с катодной етороны. Однако двойной электрический слой расположен далеко от отверстия эмиссии ИОБОВ и поэтому часть электронов, ускоренных в двойноМ электрическом слое теряет :Э|Нерпию в .канале промежуточного электрода. Вследствие этого плотность ионного тока на выходе «Уноплазмотрона недостаточно высока.

Целью .изобретения Я1вляется уве вдче:ние плотности пучка заряженных частиц.

Цель достигается бла годаря созданию

«а поверхности анода анодного пятна. Наличие двойного электрпческого слоя на границе поверхности ано.дного пятна приводит к скорен.ию электрон01В плаз1мы и фокусировке их в центр анодного пятна. В связи с этим концентрания заряженных частиц в.нутри анодного пятна в несколько раз больше, чем в плазме разряда. При возни.кновенни анодного пятна разрядный

0 ток со всей поверхности анода стягивается и концентрируется в небольшой части поверхности анода, которую занагмает анодное пятно (порядка нескольких квадратных миллиметров). Анодное пятно самопронз5вольно перемешается по новер.хности анода. Для фиксаци.и анодното пятна у отверсткя эмиссии анод выполнен в виде конуса, вершина которого введена в отверстие центрирующего электрода. Это поз-воляет стр.ого

0 фиксировать анодное пятно на вершине анода. Для создания лучшего условия отбора заряженных ча.стиц .из внутренней части анодного пятна в верш.ине анода выполнена лунка, в дне которой имеется отверстие Э1МИССИИ заряженных частиц. Поскольку основным физическим факторо.м в получении ВЫСОКИХ концентраций заряженных частиц является ДВОЙ.НОЙ электр11ческий слой, то, кроме положительных ионов, из источника

0 можно отбирать отрицательные ионы.

На чертеже изображен один из возможных вариайтов схемы источняка.

CixeiMa включает в себя катод 1, представляющий собой, например, никелевую проволоку диаметро(М 0,5 мм, покрытую оксидным составом (катод может быть любым из применяемых в газоразрядных приборах) ; анод 2, представляющий собой медный копус с утлом 90° и толщиной стенки 0,5 М1М, иа верщине которого имеется лунка диаметром 0,5 мм и глубиной 0,3 мм и отверстие для отбора заряженных частиц диаметром 0,15 -MIM; центрирующий электрод 3, представляющий собой медный диск высотой 2 мм с o TiBepcTKQM в центре диаметром 2 мм, соосным эмиосионному отверстию в аноде; вытягивающий электрод 4, представляющий ооббй полированный стакан из нержавеющей стали, в центре дна которого имеется отвер,стие диаметром 1 мм, служащее для прох ожд©ния пучка заряженных частиц (вытяги1вающий электрод в зависимости от назначения источника может иметь другую форму).

Работает источник следующим образом.

Включением накального трансформатора подогревается катод. В о-бъем, где ipacположены катод 1, анод 2 и центрирующий электрод 3, напускается рабочий газ до давления порядка рт. ст.

При включении источника питания разряда между катодом 1 и анодом 2 заогорается разряд, цри этом на верщине конуса анода возникает анодное пятно в виде яркосветящегося плазменного шарика. Ялектро(Ны плазмы ускоряются в двойном электрическом слое анодного пятна и фокусируются в лунке, расположеЕной на вершине анода. Образованные в лунке полол«1тельные ионы отсасываются, а затем ускоряются электрическим полем в промежутке между анодом 2 и отсасывающим электродом 4. При изменении полярности вытягивающего напрял ания (на электроде 4 «плюс) из источника отбираются отрицательные частицы - отрицательные ионы и электроны.

Газоразрядный источник заряженных частиц при сравнительно невысоких параметрах питания позволяет получать плотность то,ка частиц ,на выходе; положительных ионов водорода /.1,55 А/см, отрицательных ионов /- 4,16- А/см,электронов /(9,3 А/см.

Формула изобретения

1. Источник заряженных частиц, содержащий иониза цион ную камеру, включающую катод, анод с эмиссионным отверстием, центрирующий электрод с отверстием, расположенный между катодом и анодом соосно с анодом, и вытягивающий электрод, отличающийся тем, что, с целью повыщения плотности пучка заряженных частиц, анод выполнен в виде конуса и введен в отверстие центрирующегоэлектрода.

Источник по 1П. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, ЧТО торцовь1е поверх,ности анода и центрирующего электрода, обращенные к катаду, находятся в одной плоскости.