SU784721A1

SU784721A1 - Ion accelerator

Info

Publication number: SU784721A1
Application number: SU792784555A
Authority: SU
Inventors: Г.И. Долгачев; Н.И. Елагин
Original assignee: Предприятие П/Я А-1758
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1982-09-23

Description

1one

Устройство относитс к ускорительной технике и может быть использовано дл получени пучков ионов с эиергией до нескольких МэВ, током до 100 кА и длительностью до 1 МНС.The device relates to accelerator technology and can be used to produce ion beams with energy up to several MeV, current up to 100 kA and duration up to 1 MHC.

Известен ускоритель ионов, который имеет малую длительность ионного тока, вызванную высокой скоростью движени катодной и анодной плазм вдоль магнитного иол , нривод ща к быстрому замыканию ускор юи:1,его зазора 1.The ion accelerator is known, which has a short duration of the ion current, caused by the high speed of the cathode and anode plasma along the magnetic field, which causes the acceleration of the accelerator to close quickly: 1, its gap 1.

Бли/кайши.м техническим решением вл етс ускоритель ионов {2, содержащий импульсный источник напр жени , соосные катод, анод и катушку внешнего магнитного пол . В таком диоде силовые линии магнитного нол параллельны поверхност м электродов, ограничиваюш,им ускор юш,ий зазор, благодар чему затрудн етс пересечеиие зазора электроиами и плазмой.Bli / techish technical solution is an ion accelerator {2, containing a pulsed voltage source, coaxial cathode, anode, and an external magnetic field coil. In such a diode, the magnetic zero lines of force are parallel to the surfaces of the electrodes, limiting them to accelerate the gap, making it difficult for the gap to cross the gap by electrons and plasma.

Недостатком такого ускорител вл етс то, что анодна плазма, эмиттирующа ионы, образуетс тем не менее за счет бомбардировки поверхпости анода электроиами , пересекаюш,ими зазор поперек магнитного пол . Это приводит к ограничению длительности ионного тока, так как анодна плазма образуетс благодар частичному нарушению магнитной изол иии. Начина с некоторой величины рост магнитного пол приводит к уменьшению ионного тока, т. е. улучшение изол ции не только подавл ет электронный ток, но н прнводит к уменьшению иоиного тока.The disadvantage of such an accelerator is that the anode plasma, emitting ions, is nevertheless formed due to the electron bombardment of the surface of the anode by intersecting them, the gap across the magnetic field. This leads to a limitation of the duration of the ion current, since the anode plasma is formed due to a partial violation of the magnetic insulation. Starting with a certain magnitude, the growth of the magnetic field leads to a decrease in the ion current, i.e., an improvement in the insulation not only suppresses the electron current, but also leads to a decrease in the ion current.

5 Целью изобретени вл етс увеличение длптельпости ионного тока и уменьшение величины шунтируюш,его его электронного тока.5 The aim of the invention is to increase the ion current strength and decrease the shunting value of its electron current.

Дл достижени указанной цели в ускорителе ионов, содержащем импульсный источник напр жени , соосные катод, анод и катушку виешнего магнитного пол , анод снабжен коллектором электронов, отделенным от источника напр л ени днэлектри15 ческой иоверхностью, вл ющейс эмиттером ионов, причем коллектор удалей от анода и соединен с диэлектрической поверхностью анода конусом пли стунеичатым цилиндром. Кроме того, катод снабжен коллектором ионов, соединенным с катодом через донолнительную катушку.To achieve this goal, in the ion accelerator containing a pulsed voltage source coaxially the cathode, the anode and the coil of the external magnetic field, the anode is provided with an electron collector separated from the source of the dIelectric surface and the ion emitter, It is connected to the dielectric surface of the anode with a cone or plundered cylinder. In addition, the cathode is provided with an ion collector connected to the cathode through a secondary coil.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ускорител ; lia фиг. 2 - схема ускорител с автоматической регулировкойFIG. 1 shows the scheme of the proposed accelerator; lia fig. 2 - accelerator circuit with automatic adjustment

25 нлотности анодиой плазмы.25 Dot of plasma anodia.

Ускоритель содержит соосно расположенные катушку внешнего магнитного пол 1, катод 2, анод 3 с изол тором 4, коллектором электронов 5 и ступенчатым ци30 липдром (или конусом) 6, источинк импзльсного напр жени 7. При подаче напр жени между катодом 2 и анодом 3 с катода вдоль силовых линий магнитного пол на коллектор 5 проходит электронный пучок 8, величина которого определ етс соотношением диа1метров катода 2 и цилиндра 6 и может быть сделана достаточно малой. Этот ток зар жает конденсатор, образованный анодом 3 и цилиндром 6, что приводит к пробою поверхцостн изол тора 4 (со стороны катода) и образованию анодной плазмы, с поверхности которой ионный пучок 9 ускор етс в сторону катода . Чтобы исключить расгииренис ионного пучка, эмиттирующа поверхность изол тора 4 сделана вогнутой.The accelerator contains coaxially arranged external magnetic field coil 1, cathode 2, anode 3 with insulator 4, electron collector 5 and stepped cy30 lipdrom (or cone) 6, source of impulse voltage 7. When voltage is applied between the cathode 2 and anode 3, the cathode along the magnetic field lines to the collector 5 passes the electron beam 8, the value of which is determined by the ratio of the diameters of cathode 2 and cylinder 6 and can be made sufficiently small. This current charges the capacitor formed by the anode 3 and cylinder 6, which leads to the breakdown of the insulator surface 4 (from the cathode side) and the formation of an anode plasma, from the surface of which the ion beam 9 is accelerated towards the cathode. In order to eliminate the expansion of the ion beam, the emitting surface of the insulator 4 is made concave.

Катод 2 (см. фиг. 2) может иметь коллектор ионов 10, соединенный с катодом через дополнительную катушку 11. В этом случае ток ионного пучка 9 попадает на коллектор 10 и, протека по катушке 11, измен ет полол ение спловых линий результируюш ,его магнитного пол . Электронный пучок 8, следу вдоль измененных силовых линий, занимает положение 12 и перестает попадать на коллектор 5. Электронный ток прекращаетс , так как электроны колеблютс вдоль силовых линий между катодом 2 н образовавшимс виртуальным катодом 13. Выделение энергии па эмиттируюш,ей поверхности изол тора 4 прекращаетс .The cathode 2 (see Fig. 2) may have an ion collector 10 connected to the cathode through an additional coil 11. In this case, the ion beam current 9 reaches the collector 10 and, having flowed through the coil 11, changes the polarization of the splitting lines resulting in magnetic field The electron beam 8, the track along the modified power lines, occupies the position 12 and stops falling on the collector 5. The electron current stops as the electrons oscillate along the power lines between the cathode 2n formed virtual cathode 13. The energy released by the emitter of the insulator 4 is terminated.

Изобретение позвол ет увеличить длительность ионного пучка и уменьшить величину электронного тока, шунтирующего диод. Кроме того, улучшаютс услови The invention allows to increase the duration of the ion beam and reduce the magnitude of the electron current bypassing the diode. In addition, conditions are improving.

транспортировки и фокусировки ионного пучка, так как исключаетс движение ионов поперек магнитного поли, привод щее к искривлению их траекторий.transporting and focusing the ion beam, since the movement of ions across the magnetic poly is prevented, leading to a curvature of their trajectories.

Claims

1. An ion accelerator containing a pulsed voltage source coaxially with the cathode, the anode and the coil of an external magnetic field, so that, in order to increase the duration of the ion current and decrease the value of its electronic current The anode is provided with an electron collector separated from the voltage source by a dielectric; the surface that is the emitter of the oop, the collector being removed from the apode and connected to the dielectric surface of the anode by a cone or a stepped cylinder.

2. An accelerator under item 1, characterized in that the cathode is a siaben ion collector connected to the cathode via an additional cathode.

Sources of information taken into account in the examination

1.P. Humpries SS. Lee, R. N. Puolan Appl Phys Lett, 25, No. 1 (1974) 20.

2.Y. L. Bakshasv, I. I. Blinov, G. I. Dolgachev, V. A. Skorupin. Abstracts of the IV All-Union Conference on plasma accelerators and ion injectors. Moscow, 1978, 153 (prototype).