SU294545A1 - Плазменный источник ионов — «антипробкотрон» - Google Patents

Description

Изобретение .относитс  к области техники получени  ионных пучков и может использоватьс  в экспериментальных термо дерных установках, сильноточных ускорител х зар женных частиц, ионных двигател х и других аналогичных устройствах. В известных плазменных источниках ионов нлазма образуетс  в разр де между накаливаемым катодом и диодом в виде полой коничеосой трубки и растекаетс  по радиусу вдоль магнитного пол  с убывающей напр женностью. Отбор ионов производитс  с поверхности замагниченной плазмы поперек магнитного пол .

Увеличение площади поверхности отбора ионов на больщих радиусах в этом случае не дает эффекта, так как с увеличением радиуса падает концентраци  ионов. Кроме этого, наличие осевой составл ющей магнитного нол  в областн отбора ионов создает азимутальные скорости ионов на выходе из области магнитного пол  источника, что существенно снижает возможность фокусировки нучка. В св зи с этим иоиные токи в нодобных источниках не превышают 1-2 а.

Цель изобретени  - получение сфокусированных иоиных noTOKOEi, .харктеризующихс  токами в дес тки амиер нри относительно небольщих ускор ющих нанр жени х (20 кв).

Это достигаетс  тем, что в предлагаемом источнике благодар  специальным формам и

расположе1И1ю катода, антикатода н соленоидов радиальный поток плазмы, утоньшаюнхийс  по мере увеличени  диаметра, находитс  в поле, создаваемом двум  соленоидами , включенными одни навстречу другому. При равенстве ампер-витков этих соленоидов в медианной плоскостн отсутствует нродольна  комнонента пол , а раднальна  нарастает но радиусу - образуетс  поле антннробкотрона . Благодар  этому в наиболее узкой части разр да, в месте отбора ионов, при большой площади эмиссионной кольцевой щели в плазме достигаетс  повышенна  концентраци  ионов при отсутствии азимутальной составл ющей их скоростей. Система электродов дл  ускорени  ионов и формировани  пучка в виде концентричных колец, имеющих азимутальную щель, расноложена вблизи эмиссионной щели на небольшом рассто нии от

эмнттирующей стабилизированной поверхности нлазмы. При относительно небольшой разности потенциалов эти электроды создают сильиое электрическое ноле (И)- а/см, перпендикул рное магнитному нолю.

На чертеже изображена схема предлагаемого источника.

В корпусе вакуумной камеры / размещен катод 2, состо щий из двух соединенных с одной стороны коаксиальных цилиндров. Воный из двух конических дисков. Внешн   поверхность наружного цилиндра катода нокрыта веществом 4 с хорошей эмиссионной способностью (нанример, гексаборидом лантана ) таким образом, чтобы покрытие находилось по обе стороны медианной поверхности 5 магнитного пол . Между катодом и анодом образуетс  радиальный разр д, плазма которого 6 имеет форму диска, утоньшающегос  по мере увеличени  его диаметра. Вокруг анодных дисков, напротив зазора между ними , расположен кольцевой антикатод 7. В одном из анодных дисков, в районе наименьшего зазора, на радиусе (/ находитс  кольцева  эмиссионна  щель, а на небольшом рассто НИИ от нее установлена система ускор ющих электродов, состо ща  из двух колец 8 и 9, имеющих азимутальную щель. Магнитное поле создаетс  двум  соленоидами 10, расположенными но обе стороны медианной плоскости . Фокусировка ионов в пучок // осуществл етс  магнитной линзой 12. Источник изолирован от земли и соленоидов изол тором 13. Газ напускаетс  в разр дную камеру но трубке 14.

Источник работает следующим образом.

К обмоткам соленоидов подаетс  ток, и создаетс  магнитное поле с напр женностью радиальной составл ющей в области отбора ионов около 2000 эрстед. Катод нагреваетс  до рабочей температуры током, который пропускаетс  но концентричным цилиндрам. В газоразр дную камеру напускаетс  газ до давлени  мм рт. ст. Далее на анод подаетс  напр жение дл  образовани  дуги 100-200 в. Под действием нарастающего по радиусу магнитного пол  плазма сжимаетс  в осевом направлении. Благодар  этому эффекту под действием потока электронов с катода на радиусе создаетс  плазма с достаточно высокой концентрацией ионов (пор дка ). На отбирающий электрод и на корпус источника подаютс  потенциалы соответственно -15 кв и + 20 кв. Питание катушек магнитной линзы подбираетс  так, чтобы обеспечить радиальную фокусировку ионного пучка.

Предмет изобретени 

Плазменный источник ионов, содержащий газоразр дную камеру с накаливаемым катодом , анодом и антикатодом, электроды отбора ионов, соленоиды и магнитную линзу, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  ионного тока, катод выполнен в виде двух соединенных с одной стороны коаксиальных цилиндров , причем на внешней стороне наружного цилиндра нанесено эмиссионное покрытие; анод состоит из двух конических дисков, охватывающих внешнюю поверхность катода н установленных так, что зазор между дисками уменьшаетс  по мере удалени  от поверхности катода; антикатод выполнен в виде кольца, расположенного вокруг анодных дисков , напротив зазора между ними; эмиссионна  кольцева  щель в одном из анодных дисков выполнена на диаметре минимального зазора между анодными дисками; с наружной стороны эмиссионной щели устаиовлены кольцевые коаксиальные электроды отбора ионов; но обе стороны нлоскости, проход щей посередине зазора между анодными дисками, вокруг антикатода расположены два соленоила, включенные один навстречу другому.

72

J3