Источник ионов Советский патент 1981 года по МПК H01J3/04 

(54) ИСТОЧНИК ИОНОВ

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке источников отрицательных ионов. Известны источники отрицательных ионов, в которых используется разряд Пенинга fl. Они анод, катод, магнитную систему и систему выт11гивания. Извлечение ионов тфоизводится в них через щель в аноде. Основным недостатком такого источника является низкая плотность ионного тока, большой сопутствующий электронный ток и малый ресурс. Известен также источник ионов, содержащий коаксиальную разрядную камеру, анод, магнитную систему с центральным сердеЧнико и наружным полюсом, квтоа ный блок, размещенный внутри центрального сердечника, и систему вытягивания Этот источник предназначен для получения положительных йсоюв и в режиме вытягивания отрицательных ионов обладает низкой эффективностью. Цель изобретения - повышение эффективности получения стационарных потоков отрицательных ионов большой плотности. Цель достигается тем, что анод имеет - -«, форму выпуклой в сторону системы вытягивания кольцевой пластины, расположенной между наружным полюсом к центральным сердечником, а центральный сердечник снабжен кольцевым радиальным выступом, расположенным в той же плоскости, что и наружный полюс. Кроме того, разрядная , анод и электроды системы вытягивания выполн&ал с каналами для прокачзш теплоносителя. На чертеже приведена структуртая схема устройства. Источник ионов содержит катодный блок 1 с цезиевым полым катодом, центральный источник 2, анод 3, наружный полюс 4 магнитной системы, электроды 5 и 6 системы вытягивания , систему 7 подачи цезия в разрядную камеру, трубку 8 для подачи основного рабочегч) вещества в источник. Анод имеет эмиссионное отверстие 9, через которое ионы поступают в систему вытягивания. Цезий и электроны поступают в разрядную камеру из попости внутри сердечника через отверстия 10. Магнитное поле создается с помощью катушки 11 намагничивания. Через каналы 12 может осуществляться прокачка теплоносите. ля. Источник работает следующим образом. При пропускании тока Через катущку намагничивания в объеме разрядной камеры создается магнитное поле, причем в области расположения эмиссионного отвёрстия в аноде силовые линии магнитного ПОЛЯ1 имеют преимущественно радиальное направление. Кроме того, эти линии вогнуты, если смотреть со стороны вытягива ния, следовательно, они будут пересекать поверхность анода. Разряд горит между анодом и катодом в парах цезия и рабочего вещества. Подбирая расход цезия и величину напряженности магнитного поля, можно при заданном расходе рабочего вещества добиться максимального тока отрицательных ионов при достаточно низкой величине сопуствую щего электронного тока. . Повышение плотности тока достигается за счет того, что используемая в данном источнике конструкция катодного блока и его расположение внутри центрального сердечника позволяют эффективно управлять параметрами пучка электронов, поступающих в разрядную камеру, а такж за счет использования цезия в качестве вспомогательного рабочего вещества. Снижение электронной нагрузки достигается тем, что величина магнитного noля подбирается достаточной для обеспечения замагниченнОсти электронов, В сил того, что силовые линии магнитного поля пересекают поверхностью анода, электрон Эффективно отбираются в окрестности эмиссионного отверстия на анод. Влияние магнитного поля на движение ионов значительно, и они практически свободно проходят в систему,вытягивания. Прокачка теплоносителя позволяет обеспечить необходимые температурные.режимы элементов источника. Проведенньте испытания подтвердили высокую эффективность предложенного источника. Формула изобретения 1. Источник ионов, содержащий коаксиальную разрядную камеру, анод, магнитную систему с центральным сердечником и наружным полюсом, катодный блок, размещенный внутри центрального сердечника, и -систему вытягивания, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности получения стационарных потоков отрицательных ионов большой плотности, анод имеет формулу выпускной в сторону системы вытягивания кольцевой пластины, расположенной между наружным полюсом и центральным сердечником, а центральный сердечник снабжен кольцевым радиальным выступом, расположенным в той же плоскости, что и наружный полюс. 2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что разрядная камеры, анод и электроды системы вытягивания выполнены с каналами для прокачки теплоносителя. Источники информации принятые во внимание при экспертизе l.Nuceear Snstruiments апЗ MelViods, V.31, p. 309 ,5Ь5. 1. Johtt R.reciHie ,Paue J.. . Mflonie-tic Piega 3on Thruster Reseorcli. AM Л Paper №4а9И975,