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Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstrahls
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den3. 1019 Ionen/crn'und noch weiter gesteigert werden. Eine einfache Regelbarkeit der Ionendichte ergibt sich aus der Veränderung des Gasdruckes und der Stromstärke der Gasentladung, welche bei höhe- ren Drücken als Lichtbogen brennt sowie durch dieWahl eines geeignetenquerschnittes des Ionenstromes.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die kegelmantelförmige Gasentladung infolge ihrer ablenkbaren Wirkung bereits zu einer gewissen Massentrennung führt, was bei der Verwendung der Ionen in einem Massenspektrographen, etwa bei der Erzeugung von U,,, aus Uranhexafluorid, von Bedeutung sein kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung zeigt.
In ein Rohr aus leitendem Material-l-ragt eine stabförmige negative Elektrode --2-- hinein.
Zwischen dem Rohr --1-- und der stabförmigen Elektrode --2-- befindet sich ein Isolierkörpers Das zu ionisierende Medium wird mit regulierbarem Druck mittels mindestens eines Zuleitungsrohres - -4-- dem Ringspalt --5-- zwischen dem Rohr --1-- und der Elektrode --2-- zugeführt. Die kegelmantelförmige Gasentladung --6-- wird zwischen dem Ende der Elektrode --2-- und dem Rohr --1--, welche unter Zwischenschaltung eines Stromstärkerreglers an eine Gleich-oderWechselstromquelle angeschlossen sind, aufrecht erhalten. Das Elektrodenmaterial besteht vorzugsweise aus thoriertem Wolfram.
Es ist auch möglich, das Rohr --1-- aus isolierendem Material herzustellen und in seine Innenwand eine rohrförmige Elektrode, vorzugsweise aus thoriertem Wolfram, etwa im Bereich des Endes der stabförmigen Elektrode-2-, so einzusetzen, dass seine Innenwand mit der Innenwand des Rohres-l- fluchtet.
Die Zahl der erzeugten Ionen ist im allgemeinen umso grösser, je grösser der Gasdruck, der Ringspalt und die Stromstärke der Gasentladung ist. Die erzielbare Druckdifferenz zwischen dem Ionenerzeuger und dem Ionenverwerter ist bei vorgegebenem Druck umso grösser, je kleiner der Ringspalt und je grösser die Stromstärke der Gasentladung ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet somit erstmals die Möglichkeit, hohe spezifische Ionendichten zu erzeugen und zugleich die Druckdifferenz zwischen dem Ionenerzeuger und dem Ionenverwerter auf einfache Weise zu regeln.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Ionenstrahls, bestehend aus einer ringförmigen Elektrode, einer in sie hineinragenden, von ihr isoliert angeordneten stabförmigen Elektrode und mindestens einer Zuleitung für das zu ionisierende Medium zu dem Raum zwischen den Elektroden. zwischen denen eine kegelmantelförmige Gasentladung entsteht, deren elektrische Feldlinien zur Strömungsrichtung des. durch die Gasentladung geführten plasmabildenden Mediums geneigt sind7 gekennzeichnet durch einen parallel zur Strömungsrichtung des Mediums materiell begrenzten Entladungsraum (1) mit geerdeten, elektrisch leitenden Begrenzungsflächen.
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Device for generating an ion beam
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the3. 1019 ions / cm 'and can be increased still further. The ion density can be easily controlled by changing the gas pressure and the current strength of the gas discharge, which burns as an arc at higher pressures and by choosing a suitable cross-section for the ion current.
Another advantage of the invention is that the cone-shaped gas discharge, due to its deflectable effect, already leads to a certain mass separation, which can be important when the ions are used in a mass spectrograph, for example when generating U ,,, from uranium hexafluoride.
An embodiment of the invention will now be described, for example, with reference to the drawing, which shows a section through a device according to the invention.
A rod-shaped negative electrode --2-- protrudes into a tube made of conductive material.
An insulating body is located between the pipe --1-- and the rod-shaped electrode --2-- The medium to be ionized is supplied with adjustable pressure by means of at least one supply pipe - -4-- the annular gap --5-- between the pipe - 1-- and the electrode --2--. The cone-shaped gas discharge --6-- is maintained between the end of the electrode --2-- and the tube --1--, which are connected to a direct or alternating current source with the interposition of a current regulator. The electrode material is preferably made of thoriated tungsten.
It is also possible to manufacture the tube --1-- from insulating material and to insert a tubular electrode, preferably made of thoriated tungsten, into its inner wall, approximately in the area of the end of the rod-shaped electrode-2-, so that its inner wall meets the inner wall of the pipe-l-aligns.
The number of ions generated is generally greater, the greater the gas pressure, the annular gap and the current strength of the gas discharge. At a given pressure, the achievable pressure difference between the ion generator and the ion processor is greater, the smaller the annular gap and the greater the amperage of the gas discharge. The device according to the invention thus offers the possibility for the first time to generate high specific ion densities and at the same time to regulate the pressure difference between the ion generator and the ion processor in a simple manner.
PATENT CLAIMS:
1. A device for generating an ion beam, consisting of an annular electrode, a rod-shaped electrode protruding into it, arranged isolated from it, and at least one supply line for the medium to be ionized to the space between the electrodes. between which a cone-shaped gas discharge arises, the electric field lines of which are inclined to the direction of flow of the plasma-forming medium passed through the gas discharge7 characterized by a materially limited discharge space (1) with earthed, electrically conductive boundary surfaces parallel to the direction of flow of the medium.