Источник ионов Советский патент 1977 года по МПК H01J37/08 

(54) ИСТОЧНИК ИОНОВ

1

Изобретение относится к технике получения пучков заряженных частиц и может быть использовано для создания устройств инжекции термоядерных систем.

Известно устройство l , состоящее из камеры, дискового отражательного электрода, плоского катода, двух плоских анодных сеток и вытягивающего сеточного электрода. За счет ионизации газа в разрядном промежутке образуются ионы, которые затем извлекаются из области разряда вытягивающим электродом. Недостатком известного устройства явлйется низкая плотность выходного ионного тока.

Прототипом изобретения является устрой- ство 2 , содержащее вакуумную камеру, раположенные внутри нее сеточные вытягивающие электроды и цилиндрический отражательный электрод, внутри которого и соосно с ним расположены катод, состоящий из нитей, направленных по образующим цилиндрической поверхности, и анод. Образованные в области ионизации ионы ускоряются сеточным вытягивающим электродом и далее направляются в установку, инжектрром которой служит источник ионов. Недостатком известного устройства является то, что в нем выход ионов ограничен попаданием электронов на анод, вьшолненный в виде сетки.

Цель изобретения - увеличение выхода ионов.

Это достигается тем, что анод вьшолнен в виде четного числа проводников, направленных по образующим цилиндрической поверхности напротив щелей, образованных нитями катода, причем проводники подключены к источнику тока (навстречу друг другу), а вытягивающие электроды установлены в торцах отражательного электрода.

На чертеже показаны продольное и поперечное сечения источника ионов.

В вакуумной камере 1 внутри цилиндрического отражательного электрода 2 и соос- но с ним последовательно установлены катод 3 в виде нитей, расположенных по образующим цилиндрической поверхности, н аяод 4, вьшолненный в виде четного числа проводников, расположенных по образующим цилиндрической поверхности напротив щелей, образованных нитями катода, причем четнью я нечетные проводники подключены навстречу друг другу к источнику тока, В торцах отражательного электрода расположены вытягивающие сеточные электроды 5, Источник ионов работает следующим обраКогда в камере 1 устанавливается вакуум ниже , производят напуск рабочего газа, например водорода. На анод 4 подается положительный относительно катода 3 потенциал, равный по величине напряжению необходимому для ускорения электронов до заданной энергии. Отражательный электрод 2 находится под потенциалом катода. На вытягивающие электроды 5 подается отрицатель ный относительно катода потенциал. По четным и нечетным проводникам, образующим анод, пропускают ток в противоположных направлениях, при этом вблизи анода создается мультипольное магнитное поле, защищающее анод от попадания на него электронов. При нагреве катода, который может быть изго товлен из тонких вольфрамовых нитей, ка- тод эммитирует электроны. Разностью потенциалов между катодом и анодом электроны ускоряются и попадают в область ионизации, ограниченную анодом. Отражаясь магнитным полем проводников, либо, для электронов, прошедших через магнитные щели, потенциалом катода, электроны совершают многократные колебания в области ионизации. Осциллируя в этой области, электроны ионизуют рабочий газ. Полученные оионы вытягиваются из источника вытягивающими элек тродами.

Число актов ионизации, производимых электронами, а следовательно, и величина ионного потока из источника, работающего 1ФИ низких давлениях рабочего газа, прямо пропорционально зависит от длительности пребывания электрона в области ионизации. Использование магнитной защиты, создаваемой токами, текущими по аноду, увеличивает время пребывания электронов в области ионизации, в результате чего уве;шчивается выход ионного тока из источника. Формула изобретения Источник ионов, содержащий вакуумную камеру, расположенные внутри нее сеточные вытягивающие электроды и цилиндрический отражательный электрод, внутри которого и соосно с ним расположены катод, состоящий из нитей, направленных по образующим цилиндрической поверхности, и анод, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода ионов, анод вьшолнен в виде четного числа проводников, направленных по образующим цилиндрической поверхности напротив щелей, образованных нитями катода, причем проводники подключены к источнику тока (навстречу друг другу), а вытягивающие электроды установлены в торцах отражательного электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР j 341416, М.Кл. Н 01 Т 37/08, 1970. 2. DoEuT e-fc ае-,Т. AppE.PTivs., V.43, № 4, p. 1590, 1972 (прототип).