Ионный источник дуоплазмотронного типа Советский патент 1977 года по МПК H01J37/08 

(54) ИОННЫЙ ИСТОЧНИК ДУОПЛАЗМАТРОННОГО ТИПА

Изобретение относится к технике получения пучков заряженных частиц. Известен ионный источник дуоплазматронного типа, содержащий вьтолненные из магнитного материала анод и промежуточный анод с отверстиями в центре, расположенную между ними магнитную катушку и расположенный со стороны промежуточного анода накаливаемый катод l . Недостатком известного устройства является наличие накаливаемого катода, срок службы которого ограничен. Кроме того, между накаливаемым катодом и промежуточным анодом в процессе работы источника образуется двойной электрический слой, приводящий к раскачке колебаний пла мы, что снижает стабильность работы источника и яркость ионного пучка. Известен также ионный источник дуо- плазматроиного типа, содержащий выполненные 43 магнитного материала анод и промежуточный анод с отверстиями в центре, расположенную между ними магнитную ка.тушку, расиоложенцый со стороны промежу точного анода источник плазмы с системой подачи рабочего вещества 2 . Известное устройство имеет малый срок службы из-за наличия накаливаемого катода в источнике плазмы, в нем возможно возникновение плазменных колебаний в двойном электрическом слое и как следствие нестабильность н снижение яркости нон- ного пучка. Цель изобретения - увеличить яркость ионного пучка и стабильность работы ионного источника. Это достигается тем, что источник плазмы выполнен в виде последовательно расположенных вдоль оси ионного источника аксиально-симметричных электродов с цилиндрическими отверстиями в центре, причем диаметры этих отверстий равны диаметру отверстия в промежуточном аноде и длины отверст;гй превосходят диаметры не менее чем в три раза, а система подачи рабочего вещества подсоединена к отверстию последнего, считая от анода, электрода, в середине OTBejiCTHH промежуточного анода выполнена полость, осевые и поперечные размеры которой превышают диаметр отве|х;тия не менее чем в два раза. Работа предлагаемого источкика плаамы основана на принципе полого катода. Разряд с пс5лым катодом обеспечивает высокую степень ионизации рабочего газа, однородность дуги и не требует г-.накадиваемого катода (а, следовательно, и соответствуюшего источника питания). Каскадное расположение полых катодов умен.шает напряжение горения каждого промежу ка и увеличивает степень однородности и ионизации плазмы. Расположение последнего каскада разрядной ячейки с полыми катодами непосредственно перед отверстие в промежуточном электроде обеспечивает оттнуровывачие плазменного столба от стенок л разрядной камеры и проникновение его в область магнитного сжатия в промежутке промежуточный электрод На фиг. 1 изображен предлагаемый источник; на фиг. 2, 3 - тоже, варианты. Разрядная ячейка 1 источника выполнена в виде двух последовательно расположенных полых ка,тодов 2 и 3. Анодом разрядной ячейки служит промежуточный электрод 4. Плазма дугового разряда, воз никающая в катоде 2, проникает в нахо- . дяшуюся под плавающим потенциалом поло электрода 3, канал которого является полым катодом для основного разряда, находящегося в магнитном поле, через отверстие в основании и далее в область контрагирования между промежуточным эле тродом .4 и анодом источника 5. Подача рабочего газа производится через отверсти вдоль оси полого катода 2. Сжатие плазмы производится при помощи магнитного поля, создаваемого магнитом 6. Между катодом 2 и электродом 4 включен источник питания 7 разрядной ячейки, а между промежуточным электродом и. анодом - ис. точник питания 8 основного разряда. Разря ная ячейка может быть выполнена как на основе комбинации только полых катодов, так и с использованием принципов, применя емых для повышения эффективности работы источниках других типов, например источни Пеннинга. Источник с разрядной ячейкой типа Пеннинга (см. фиг. 2) содержит полый катод 9, анод 1О, антикатод 11 и дополните ный электрод 12, например, вьшолненный по типу полого катода. С целью дальнейшего увеличения плотности и равномерности разрядной плазмы Б промежуточном электроде может быть выполнена полость, сообщающаяся прямыми осевыми каналами с разрядной ячейкой и областью контрагирования. Такая полость сама выполняет роль дополнительного полого катода, выравнивая плотность дуги непосредственно перед ее сжатием. Такой источник (см. фиг. 3) имеет разрядную ячейку 13 и полость 14 в промежуточном электроде. Для увеличения степени ионизации разрядная ячейка снабжена магнитами 15 и 16, которые включены встречно. Формула изобретения 1. Ионный источник дуоппазматронного типа, содержащий выполненные из магнитного материала анод и промежуточный анод с отверстиями в центре, расположенную между ними магнитную катушку, расположенный со стороны промежуточного анода источник плазмы с системой подачи рабочего вешества, отличающийся тем, что, с целью увеличения яркости ионного пучка и стабильности работы ионного источника, источник плазмы выполнен в виде последовательно расположенных вдоль оси ионного источника аксиально-симметричных электродов с цилиндрическими отверстиями в центре, причем диаметры этих отверстий равны диаметру отверстия в промежуточном аноде и длины отверстий превосходят диаметр не менее чем в три раза, а система ;подачи рабочего вешества подсоединена к отверстию последнего, считая -от анода, электрода. 2. Ионный источник по п. 1, отличающийся тем, что в середине отверстия промежуточного анода выполнена полость, осевые и поперечные размеры которой превышают диаметр отверстия не менее чем в два раза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Куторга Н. Н, Севостьянов В. С., Тепляков В. А. Ионная пушка с высокой яркостью пучка, Труды второго Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, т. 1, М., 1972, с. 88-90. 2.Патент ФРГ № 120842О, кл. 2 1 , 21/01, (Н05п), 1970.

.г

.З