RU2642852C1 - Device for stationary generation of ion beam - Google Patents
Device for stationary generation of ion beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642852C1 RU2642852C1 RU2016142419A RU2016142419A RU2642852C1 RU 2642852 C1 RU2642852 C1 RU 2642852C1 RU 2016142419 A RU2016142419 A RU 2016142419A RU 2016142419 A RU2016142419 A RU 2016142419A RU 2642852 C1 RU2642852 C1 RU 2642852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- electrodes
- discharge chamber
- gas discharge
- upper flange
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области создания ионных источников, предназначенных для работы инжекторов быстрых атомов водорода в стационарном режиме (атомные пучки большой мощности - до 2 мегаватт), которые могут использоваться для нагрева плазмы в магнитных ловушках.The invention relates to the field of creating ion sources intended for the operation of injectors of fast hydrogen atoms in a stationary mode (high-power atomic beams up to 2 megawatts), which can be used to heat plasma in magnetic traps.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство для стационарной генерации ионного пучка большой мощности, состоящее из газоразрядной камеры, изолирующей высоковольтной конструкции и многоэлектродной ионно-оптической системы, электроды которой оборудованы каналами для охлаждения и подающими и сливными коллекторами для охлаждающей воды (патент на ПМ №145256, оп. 10.09.14).A device is known for stationary generation of a high-power ion beam, consisting of a gas discharge chamber, an insulating high-voltage structure and a multi-electrode ion-optical system, the electrodes of which are equipped with cooling channels and supply and drain collectors for cooling water (patent for PM No. 145256, op. 10.09. fourteen).
Известно устройство для генерации стационарного пучка ионов водорода многомегаватной мощности (ITER Final Design Report, Design Description Document (DDD5.3) "Neutral Beam Heating and Current Drive (NBH&CD) System", July 2001). Устройство содержит вакуумный корпус со съемным верхним фланцем, с размещенным на нем высоковольтным вводом для подачи электропитания и охлаждения узлов ионного источника - газоразрядной камеры и электродов ионно-оптической системы (ИОС), также размещенных внутри вакуумного объема. ИОС состоит из 6 электродов - эмиссионного (плазменного), заземленного и 4 промежуточных - ускорительных электродов. Устройство содержит вертикальный опорный фланец, закрепленный на боковой стенке корпуса, на котором через горизонтальные керамические изоляторы закреплены электроды ИОС и газоразрядная камера. Горизонтальные керамические изоляторы воспринимают весовую нагрузку от узлов ионного источника. Недостаток такой конструкции - повышенная чувствительность к разрушению, так как горизонтальные керамические изоляторы работают на изгиб и может возникнуть их хрупкое разрушение при наличии весовых и ударных нагрузок в токамаке (срыв тока плазмы). Кроме того, эти ударные нагрузки могут вести к небольшим (десятки микрон) смещениям по вертикали электродов ионно-оптической системы относительно друг друга, что при длительной работе стационарного ионного источника приведет к расфокусировке генерируемого ионного пучка и увеличению мощностных нагрузок на элементы пучкового тракта.A device is known for generating a stationary beam of hydrogen ions of multi-megawatt power (ITER Final Design Report, Design Description Document (DDD5.3) "Neutral Beam Heating and Current Drive (NBH & CD) System", July 2001). The device comprises a vacuum housing with a removable upper flange, with a high-voltage input placed on it for supplying power and cooling to the ion source nodes - gas discharge chamber and electrodes of the ion-optical system (IOS), also located inside the vacuum volume. IOS consists of 6 electrodes - emission (plasma), grounded and 4 intermediate - accelerating electrodes. The device contains a vertical support flange mounted on the side wall of the housing, on which IOS electrodes and a gas discharge chamber are fixed through horizontal ceramic insulators. Horizontal ceramic insulators perceive the weight load from the nodes of the ion source. The disadvantage of this design is the increased sensitivity to destruction, since horizontal ceramic insulators work in bending and brittle destruction may occur in the presence of weight and shock loads in the tokamak (disruption of the plasma current). In addition, these shock loads can lead to small (tens of microns) vertical displacements of the electrodes of the ion-optical system relative to each other, which with prolonged operation of a stationary ion source will lead to a defocus of the generated ion beam and an increase in power loads on the elements of the beam path.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности стационарной работы ионного источника при длительной эксплуатации в условиях неизбежного наличия ударных нагрузок.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the stationary operation of the ion source during long-term operation in conditions of the inevitable presence of shock loads.
Для достижения указанного результата предложено устройство для стационарной генерации ионного пучка, содержащее вакуумный корпус со съемным верхним фланцем, оборудованным высоковольтным вводом для подвода электропитания и охлаждения, с распложенными в нем газоразрядной камерой (ГРК), электродами ионно-оптической системы и изоляторами, при этом устройство содержит опорную платформу, закрепленную на верхнем фланце, с закрепленными на ней вертикальными опорными изоляторами, на которых установлена ГРК, и юстировочное устройство, с закрепленными на нем заземленным и промежуточным электродами ИОС.To achieve this result, a device for stationary generation of an ion beam is proposed, comprising a vacuum housing with a removable upper flange equipped with a high-voltage input for supplying power and cooling, with a gas discharge chamber (GDR) located therein, electrodes of the ion-optical system and insulators, while the device contains a supporting platform mounted on the upper flange, with vertical supporting insulators fixed on it, on which the GRK is installed, and an adjustment device, with a lock captured on it by grounded and intermediate electrodes of IOS.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, где:In FIG. 1 shows a schematic diagram of a device, where:
1 - вакуумный корпус1 - vacuum housing
2 - верхний фланец2 - upper flange
3 - ввод электропитания и охлаждения3 - input power and cooling
4 - газоразрядная камера4 - gas discharge chamber
5 - эмиссионный электрод5 - emission electrode
6 - горизонтальные изоляторы6 - horizontal insulators
7 - промежуточный электрод7 - intermediate electrode
8 - заземленный электрод8 - grounded electrode
9 - узел сборки промежуточного и заземленного электродов9 - node assembly of the intermediate and grounded electrodes
10 - группа опорных изоляторов10 - group of supporting insulators
11 - опорная платформа11 - support platform
12 - тяга12 - thrust
13 - котировочное устройство13 - quotation device
Устройство для генерации стационарного пучка ионов водорода состоит из вакуумного корпуса 1 со съемным верхним фланцем 2, оборудованным высоковольтным изоляторным вводом 3, рассчитанным на ускоряющее напряжение до 100 кВ, через который осуществляется подвод электропитания и охлаждения узлов ионного источника. К верхнему фланцу 2 с помощью тяг 12 прикреплена опорная платформа из нержавеющей стали 11, на которой закреплены рассчитанные на полное ускоряющее напряжение опорные изоляторы 10, на которых установлена охлаждаемая медная газоразрядная камера 4 массой свыше 100 кг. Количество керамических опорных изоляторов для такой газоразрядной камеры равно 3, диаметр и высота составляют соответственно 100 и 200 мм. По сравнению с прототипом такой способ крепления газоразрядной камеры позволяет избежать поперечной весовой нагрузки на изоляторы, что повышает надежность работы всего устройства. Газоразрядная камера обеспечивает при мощности разряда около 150 кВт получение на эмиссионной поверхности плазмы площадью около 1000 см2 плотность тока водородных ионов до 0,25 А/см2.A device for generating a stationary beam of hydrogen ions consists of a vacuum housing 1 with a removable upper flange 2, equipped with a high-
Многоапертурные электроды ИОС, эмиссионный 5, промежуточный (ускоряющий) 7 и заземленный 8, изготавливаются из бескислородной меди. Охлаждение электродов осуществляется водой по проложенным в них каналам, которые присоединены к напорным и сливным коллекторам (на фиг. 1 не показаны). Эмиссионный электрод 5 присоединяется к газоразрядной камере через изолирующую рамку, на него и газоразрядную камеру подается ускоряющее напряжение. Промежуточный 7 и заземленный 8 электроды устанавливаются на отдельный узел сборки 9, где они взаимно юстируются и промежуточный электрод закрепляется на фланце узла 9 с помощью малогабаритных высотой 60 мм керамических изоляторов 6, рассчитанных на напряжение до 10 кВ.Multi-aperture electrodes of IOS,
Для точной взаимной установки узла сборки электродов 9 и эмиссионного электрода 5 ионно-оптической системы ионного источника применено котировочное устройство 13, которое закреплено на опорной платформе 11 и обеспечивает настройку взаимного положения электродов с точностью не хуже 30 мкм.For accurate mutual installation of the assembly of the electrodes 9 and the
Таким образом, предложенная конструкция устройства обеспечит его длительную работоспособность при эксплуатации в системе инжекции токамака.Thus, the proposed design of the device will ensure its long-term performance during operation in a tokamak injection system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142419A RU2642852C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Device for stationary generation of ion beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142419A RU2642852C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Device for stationary generation of ion beam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2642852C1 true RU2642852C1 (en) | 2018-01-29 |
Family
ID=61173309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142419A RU2642852C1 (en) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | Device for stationary generation of ion beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642852C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808774C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-12-05 | Дмитрий Алексеевич Бондаренко | Method for obtaining charged particles |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022053C1 (en) * | 1991-03-14 | 1994-10-30 | Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева | Apparatus for ion-plasma cleaning of dielectric surfaces |
RU2141708C1 (en) * | 1998-03-10 | 1999-11-20 | Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова" | Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser |
US7183716B2 (en) * | 2003-02-04 | 2007-02-27 | Veeco Instruments, Inc. | Charged particle source and operation thereof |
US7696495B2 (en) * | 2007-09-28 | 2010-04-13 | Tel Epion Inc. | Method and device for adjusting a beam property in a gas cluster ion beam system |
RU145256U1 (en) * | 2014-01-30 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | DEVICE FOR STATIONARY GENERATION OF ION BEAM OF HIGH POWER |
-
2016
- 2016-10-27 RU RU2016142419A patent/RU2642852C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2022053C1 (en) * | 1991-03-14 | 1994-10-30 | Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева | Apparatus for ion-plasma cleaning of dielectric surfaces |
RU2141708C1 (en) * | 1998-03-10 | 1999-11-20 | Государственное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова" | Device for pumping high-power pulse-periodic gas laser |
US7183716B2 (en) * | 2003-02-04 | 2007-02-27 | Veeco Instruments, Inc. | Charged particle source and operation thereof |
US7696495B2 (en) * | 2007-09-28 | 2010-04-13 | Tel Epion Inc. | Method and device for adjusting a beam property in a gas cluster ion beam system |
RU145256U1 (en) * | 2014-01-30 | 2014-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | DEVICE FOR STATIONARY GENERATION OF ION BEAM OF HIGH POWER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808774C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-12-05 | Дмитрий Алексеевич Бондаренко | Method for obtaining charged particles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3794927A (en) | System for producing high energy positively charged particles | |
KR101988538B1 (en) | X-ray generating apparatus | |
RU2013123930A (en) | ELECTRON BEAM GENERATION DEVICE | |
Chitarin et al. | Start of SPIDER operation towards ITER neutral beams | |
JP5851997B2 (en) | Low voltage multi-beam RF source | |
US20080142725A1 (en) | Inertial electrostatic confinement fusion | |
US10490310B2 (en) | Dielectric wall accelerator utilizing diamond or diamond like carbon | |
Kraus et al. | First beam extraction experiments at BATMAN Upgrade | |
RU2238602C1 (en) | Electron gun with linear hot cathode for electron-beam heating | |
RU2642852C1 (en) | Device for stationary generation of ion beam | |
CN106531600A (en) | Device of negative hydrogen ion source of hole-shaped water-cooled electrode extraction system | |
RU2703518C1 (en) | Pulsed neutron generator | |
Naylor | A folded tandem accelerator | |
JP2001052641A (en) | Charged particle beam device | |
JP4689049B2 (en) | Arc-free electron gun | |
KR101983294B1 (en) | An Electron Structure of a Large Current Duo Plasmatron Ion Source for BNCT Accelerator and an Apparatus Comprising the Same | |
JP2005038825A5 (en) | ||
CN111681937B (en) | Cold cathode penning ion source device for high-energy ion implanter | |
JP2002329600A (en) | Ion accelerating device | |
JPH07169426A (en) | Ion beam generator | |
RU2794724C1 (en) | Ion-optical ion source system | |
Neuenschwander et al. | Engineering challenges of future light sources | |
RU145256U1 (en) | DEVICE FOR STATIONARY GENERATION OF ION BEAM OF HIGH POWER | |
RU2288553C2 (en) | Gas-filled diode with external magnetic insulation | |
RU2773038C1 (en) | Pulse neutron generator |