SU1044187A2

SU1044187A2 - Method of producing negative ions

Info

Publication number: SU1044187A2
Application number: SU813341320A
Authority: SU
Inventors: Н.Ф. Лазарев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7797
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1992-05-07

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬ НЫХ.ИОНОВ, по авт.св.. If 8l836i), о т ли ч а ющ и и с тем, что, с целью повышени плотности извлекаемого ионного тока, осуществл ют нагрев стенки с эмиссионным отверстием до температуры, превышающей температуру диссоциации молекул водорода на материале cfeнки,THE METHOD OF OBTAINING A NEGATIVE OF ITS. IONS, according to the autor. If 8l836i), this is because, in order to increase the density of the extracted ion current, the wall with the emission aperture is heated to a temperature higher than dissociation of hydrogen molecules on the material cfenki,

Description

Изобретение относитс к области плазменных источников ионов и может быть использовано при конструировании источников отрицательных ионов.This invention relates to the field of plasma ion sources and can be used in the design of negative ion sources.

Известен способ получени отрицательных ионов по авт.св № 8l836i, включающий ввод предварительно диссЪ циированного водорода в плазму газЬразр дного источника вблизи эмиссионного отверсти и возбуждение атомов водорода воздействием фотонов или электронов с энергией, превь1шаюи(ей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атомов водорода.A known method for producing negative ions according to autorum no.8l836i includes inserting predissolved hydrogen into a plasma gas source near the emission orifice and excitation of hydrogen atoms by photons or electrons with energy exceeding the dissociation energy of hydrogen atoms.

Недостзтрк указанного способа заключаетс в том, что часть введенных атомов исходного вещества вблизи эмиссионного отверсти ассоциируетс в молекулы на поверхности стенки источника ,, примыкающей к/эмиссионному отверстию. Это обсто тельство не позвол ет повысить плотность извлекавмого тока отрицательных ионов и увеличить газовую экономичность.The lack of this method is that a part of the introduced atoms of the original substance near the emission orifice is associated in molecules on the surface of the source wall adjacent to the / emission aperture. This circumstance does not allow to increase the density of the extracted current of negative ions and to increase the gas efficiency.

Целью изобретени вл етс повыше k ние плотности извлекаемого ионного тока.The aim of the invention is to increase the density of the extracted ion current.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе получени отрицательных ионов включающем ввод предварительно диссоциированного водорода в плазму газоразр дного источника вблизи эмиссионного отверсти и возбуждение This goal is achieved by the fact that in the method of producing negative ions, including the introduction of pre-dissociated hydrogen into the plasma of a gas-discharge source near the emission orifice and excitation

О атомов водорода воздействием фотонов или электронов с энергией, превышающей энергию диссоциации, но меньшей энергии ионизации атомов водорода, About hydrogen atoms by the action of photons or electrons with an energy exceeding the dissociation energy, but less than the ionization energy of hydrogen atoms,

00 осуществл ют нагрев стенки р эмиссион ным отверстием до температуры, превы-. шающей температуру диссоциации моле кул водорода на материале стенки.00, the wall p is heated by the emission orifice to a temperature exceeding. dissociation of hydrogen molecules on the wall material.

Сущность способа заключаетс в The essence of the method is

ю том, что при нагреве поверхности ртенки камеры, включахадей эмиссионное отверстие и обращенной внутрь камеры с исходным веществом, до температуры, при которой происходит диссоциаци молекул исходного вещества, соотно10 шение количества атомов исходного вещества к количеству молекул вблизи экстрагирующего отверсти .увеличиваетс , что приводит к,увеличению количества образующихс отрицательных ионов в указанной области. Предложенный способ эксперименталь но опробован, при этом анализ отрицательных ионов по массе и энергии был .проведен с помощью масс-спектрографа с одинарной фокусировкой. В газоразр дном источнике отрицательных ионов 1ипа уноплазмотрон, анод с эмиссионным отверстием был выполнен из воль .фрамовой пластинки толщиной 0,05 мм, котора нагревалась разр дом за счет электронов, ускоренных в двойном электрическом слое, возникающем у отверсти диафрагмы. При нагревании центральной части поверхности анода с эмиссионным отвер стием, количество отрицательных ионов водорода увеличиваетс , а в массэнергетическом спектре Н по вл етс дополнительна рруппа отрицательных ионов Н, с минимальной энергией. что указывает на образование группы Н непосредственно у поверхности анода . Эксперименты показали, i что упом нута группа НТ по вл етс в масс-энергетическом .спектре только в случае нагрева поверхности анода до -темпераТ.ур выше 2000°С« При этом была получена высока плотность тока отрицательных ионов водорода до 2,3 , Образование отдельной группы отрицательных ионов водорода Н,, обусловленной нагревом поверхности анода включающей эмиссионное отверстие, вл етс существенным дополнительным вкладом в общее количество извлекаемы отрицательных ионов, поскольку из при 7 анодной области, примыкающей к эмиссионному отверстию, поступает большое количество отрицательных ионов Hij за счет провисани выт гивающего электрического пол и за счет потока газа, обусловленного разностью давлений газа в ионизационной камере и камере формировани пучка. Эмиссионное отверстие одновременно служит и дл сообщени объемов камер с содержанием газа или пара при различных давлени х. Эмиссионное отверстие может быть, выполнено в одном из электродов источника ионов, одновременно выполн ющего роль стенки, ограничивающей камеру с исходным веществом, или ее электрода Операцию по нагреву поверхности ртенки камеры с эмиссионным отверстием можно проводить путем омического нагрева при пропускании через него элeкTpJ 1чecкoгo тока, путем теплопередачи теплового излучени от нагретого тела, путем нагрева электромагнитным излучением путем бомбардировки поверхности частицами и другими возможными способами. Использование изобретени позвол ет повысить плотность извлекаемого ионного тока. В насто щее врем имеютс экспериментальные подтверждени увеличени . количества отрицательных иоНов водорода при нагреве части поверхности анода с эмиссионным отверстием до температуры . Если окажетс , что нагрев части стенки камеры с эмиссионным отверстием увеличивает количество отрицательных ионов и других веществ, то способ может быть распространен и на получение отрицательных ионов других веществ.The fact that when the surface of the chamber поверхности s surface is heated, including the emission hole and the inside of the chamber facing the source substance, to a temperature at which the source substance molecules dissociate, the ratio of the number of atoms of the original substance to the number of molecules near the extracting hole increases. , an increase in the number of negative ions produced in this region. The proposed method was experimentally tested, and the analysis of negative ions by mass and energy was carried out using a single-focusing mass spectrograph. In the gas-discharge source of negative ions of type 1, the anode plasma torch, the anode with the emission hole, was made of a vol. Frame plate with a thickness of 0.05 mm, which was heated by a discharge due to electrons accelerated in the double electric layer appearing at the aperture. When the central part of the surface of the anode with an emission orifice is heated, the number of negative hydrogen ions increases, and an additional group of negative H ions appears with a minimum energy in the mass-energy spectrum of H. which indicates the formation of group H directly at the surface of the anode. Experiments have shown that the above mentioned NT group appears in the mass energy spectrum only when the anode surface is heated to -Temperature of 2000 ° C. "A high current density of negative hydrogen ions of up to 2.3 was obtained. a separate group of negative hydrogen ions H ,, due to the heating of the anode surface including the emission hole, is a significant additional contribution to the total amount of negative ions extracted, because from at the 7th anodic region adjacent to the emission At the orifice, a large amount of negative Hij ions is supplied due to the sagging of the pulling electric field and due to the gas flow due to the difference in gas pressure in the ionization chamber and the beam forming chamber. The emission orifice also serves to communicate the volumes of the chambers containing gas or vapor at various pressures. The emission opening can be performed in one of the electrodes of the ion source, simultaneously acting as a wall bounding the chamber with the original substance, or its electrode. The surface heating operation can be performed by ohmic heating by passing an electric current through it, by heat transfer of thermal radiation from a heated body, by heating by electromagnetic radiation by bombarding the surface with particles and other possible methods. The use of the invention allows to increase the density of the extracted ion current. At present, there are experimental confirmations of magnification. the number of negative hydrogen ions when the part of the anode surface with the emission hole is heated to a temperature. If it turns out that heating a part of the chamber wall with an emission hole increases the amount of negative ions and other substances, then the method can be extended to obtain negative ions of other substances.

Claims

METHOD FOR PRODUCING NEGATIVE IONS, by ed. 8 ’818365, which is due to the fact that, in order to increase the density of the extracted ion current, the wall with the emission hole is heated to a temperature exceeding the dissociation temperature of hydrogen molecules on the sTenka material.