SU1415475A1 - Ускоритель ионов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  получени  пучков т желых ионов наносекундной длительности. Ускоритель ионов содержит двойную коаксиальную формирующую линию, расположенную вне вакуумной части корпуса и имеющукэ внешний, сред)1ий и внутренний электроды 1,2,5 соответственно, разр дник 4, источник 3 питани , зар дную индуктивность 6, потенциальный электрод 7 планарного диода (ПД), который вьшолнен массивным из материала , ионы которого нужно ускорить. Второй электрод ПД выполнен в виде набора из параллельно расиоложенных в плоскости, перпендикул рной оси ПД, проводников 8, 9. Ускоритель име- о ет повышенн то эффективность генери- ровани  ионов. 2 ил. (Л 7 fff 8 11 12 II СП 4 СЛ

Description

Изобретение относитс  к области ускорительной техники и может быть использовано дл  получени  пучков т желых ионов наносекундной длительное ти.

Цель изобретени  - повьппение эффективности генерации ионов.

На фиг.1 схематично изображен ускоритель ионов; на фиг.2 - второй электрод планарного диода и его подключение .

Использование предлагаемого заземленного электрода диода, варианта классической схемы двойной формирую- щей линии(ДФЛ), примен емого в электронных ускорител х, позвол ет осуществить принцип генерации т желых ионов, реализованный в известном устройстве, значительно повысив при этом эффективность генерации ионов.

Ускоритель (фиг.1) содержит корпус 1 ускорител , который одновременно  вл етс  наружным электродом ДФЛ, средний электрод 2 ДФЛ соединен с зар дньм устройством 3 и через коммутаторы 4 соединен с корпусом 1 ускорител , внутренний электрод 5 ДФЛ соединен индуктивностью 6 с корпусом 1 и гальванически с потенциальным электродом 7 планарного диода, который выполнен массивным из материала, ионы которого надо ускорить. Второй электрод диода представл ет собой систему чередующихс  плоскопарал- лельных проводников 8 и 9. Кроме того , показаны (фиг.1) взрывоэмиссион- на  плазма 10, силовые линии магнитного пол  11, создаваемого током, пртекающим по проводникам 8 и 9, ион- ный пучок 12, выт гиваемый из плазмы 10.

Заземленный электрод планарного диода (фиг.2) соединен с корпусом 1 ускорител  и дополнительным источни- ком 13 тока. Одни концы проводников 9 соединены между собой и подключены к положительному полюсу источника 13 тока, вторые концы соединены с корпусом 1 ускорител , к которому вторы полюсом подключен источник 13 тока. Концы проводников 8 также соединены ме  у собой, но подсоединены они к иточнику 13 тока противоположно провоникам 9 так, что ток в соседних про- водниках 8 и 9 протекает в противоположных направлени х.

Ускоритель работает следующим образом .

Включаетс  дополнительный источни 13 тока и по проводникам 8 и 9 заземленного электрода диода течет в противоположных направлени х ток, создающий в ускор ющем промежутке диода изолирующее магнитное поле, конфигураци  силовых линий 11 которого показана на фиг.1. Так как ток протекает в соседних проводниках в противоположных направлени х, то силовые линии 11 магнитного пол  замкнуты вокруг каждого проводника. Так как магнитное поле импульсное - дес тки микросекунд, а потенциальный электрод

7выполнен массивным (т.е. его толщина много больше скиновой толщины дл  используемого магнитного пол ), то силовые линии 11 магнитного пол  не проникают в потенциальный электрод , а только касаютс  его поверхности и, проход  между проводниками

8и 9, замыкаютс  затем в пространстве дрейфа.При достижении в ускор ющем зазоре максимума магнитного пол  В В jtp срабатьшает зар дное устройство 3 и начинаетс  зар д обеих линий ДФЛ. Причем как лини  I так и лини  11 через зар дную индуктивность 6 зар жаютс  до (+) - напр жени  на зар дном устройстве 3,

После этого срабатьшают коммутаторы 4, ДФЛ разр жаетс  и, так как в первый момент вречени на электродах диода плазма отсутствует, в ускор ющем зазоре будет протекать ток, обусловленный автоэлектронной эмиссией i Этот ток не может обеспечить согласованный режим ра(5оты ДФЛ и диода, импеданс, диода будет больщим, дл  ДФЛ это будет холостого хода, т.е. на диоде выделитс  удвоенное напр жение зар дки с обратным знаком . Под действием этого напр жени  на поверхности потенциального электрода 7 образуетс  взрывоэмис- сионна  плазма 10. Затем импеданс диода уменьшаетс  до значений, необходимых дл  согласованного режима работы ДФЛ. Следонательно, после образовани  на потенциальном электроде 7 вэрывоэмиссионной плазмы 10 напр жение на диоде упадет и будет поддерживатьс  на уровне, обеспечивающем значение тока,, близкого к току короткого замыкани  ДФЛ.

Между потенциальным электродом 7 и заземленным начнет протекать электронный ток. При :iTOM электроны, ЭМИтированные из плазмы 10, двигаютс  вдоль силовых линий 11 магнитного пол  в направлении к второму электроду диода и, проход  между проводниками 8 и 9, попадают в пространство дрейфа.

При работе ДФЛ в режиме, близком к короткому замыканию, поглощение энергии в нагрузке (диода) незначительное и таким образом происходит перезар дка линий ДФЛ без потери энергии. Переходный процесс в лини х приводит к тому, что (при теоретическом рассмотрении процесса, т.е. с нулевым импеденсом коммутатора 4 и диода) после импульса тока отрицательной пол рности с длительностью равной 2 t,. , где

Ьл

врем  прохода

импульса вдоль линии, наступит пауза тока в нагрузке также длительностью 2 t/y и после этого (т.е. ко времени 4. t) обе линии окажутс  зар жены до напр жени  , т.е. ДФЛ вернетс  в исходное состо ние, только с другой пол рностью зар дки линий ДФЛ и созданной взрывоэмиссионной плазмой 10 на потенциальном электроде 7 диода. В дальнейшем, так как коммутатор 4 продолжает оставатьс  замкнутым , происходит обычна  работа ДФЛ с формированием на диоде импульса напр жени  положительной пол рности с амплитудой Ujj . Теперь уже электроды должны эмитироватьс  с проводников 8 и 9, по которым протекает то от источника 13 тока. Магнитный поток с В Вцр, существующий между ка кащхым проводником 8 и потенциальны электродом 7, будет преп тствовать протеканию электронного тока в ускор ющем промежутке.

Следовательно, предлагаема  конструкци  диода обладает вентильным свойством относительно электронного тока и в ускор ющем промежутке происходит только ускорение иоиов из взры

1415475

воэмиссионной плазмы 10. Генераци  ионов происходит в согласованном режиме ДФЛ и диода и почти вс  энерги , запасенна  в ДФЛ, передаетс  ионному

Z,.

и

Зо1р

где ZI ионов;

и

3olp

- зар д15

0

30

40

Claims (1)

1Q Формула изобретени 

Ускоритель ионов, содержащий гальванически соединенный с общей шиной корпус, гальванически соединенный с общей щиной и разделенный на вакуумный и не вакуумный объемы дисковым проходным изол тором, двойную коаксиальную формующую линию, расположенную вне вакуумной части корпуса, внешний электрод которой выполнен герметичным и совмещен с корпусом, разр дник , включенный между средним и внешним электродом двойной коаксиальной формирующей линии, источник

25 питани , подключенный через проходной изол тор к среднему электроду двойной коаксиальной формирующей линии , зар дную индуктивность; включенную между корпусом и потенциальным электродом планарного диода, отличающийс  тем, что, с пелью повышени  эффективности генерации ионов, средний электрод двойной коаксиальной формирующей линии подключен к положительному полюсу источника питани , внутренний электрод двойной коаксиальной формирующей НИИ гальванически соединен непосредственно с потенциальным электродом планарного диода, а второй электрод планарного диода выполнен в В1оде набора из параллельно расположенных в плоскости, перпендикул рной оси диода , проводников, подключенных к до45 полнительно введенному источнику тока так, что противоположные концы соседних проводников подключены к одно- именйому полюсу источника тока.

35

иг.2

Редактор Н.Тупица

Составитель Е.Громов

Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец

Заказ 3890/57

Тираж 832

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

Подписное