Эмиттер для получения ионов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 2952I4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

МПК Н 05h 5!00

Заявлено 18 1Ъ .1969 (№ 1326623/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 04.11.1971. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 26.III.1971

Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Минкстров

СССР

УДК 621.384,6(088.8) Автор изобретения

E. П. Голубков

Заявитель

ЭМИТТЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНОВ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено в устройствах, предназначенных для получения и непользования управляемых потоков ионов.

Известный эмиттер для получения ионов с помощью электростатического поля высокой напряженности путем ионизации атомов вблизи поверхности или непосредственно на поверхности эмиттера, формирующего интенсивное электростатическое поле, выполняется в виде металлического острия пглообразной формы. Цилиндрическая часть острия диаметром, равным десятым долям миллиметра, переходит в коническое заострение с радиусом закругления у вершины конуса порядка долей микрона или нескольких микрон. Против эмиттера-острия, которому сообщается положительный потенциал, укрепляется отрицательно заряженный кольцевой электрод.

Последний может быть изготовлен в виде пластины с круглым отверстием малого диаметра, цилиндра с плоским дном, в котором проделано небольшое отверстие, усеченного конуса с малым отверстием и т. д. Отверстие в кольцевом электроде, как правило, имеет диаметр, равный нескольким миллиметрам или долям миллиметра.

Вершина эмиттера-острия размещается в плоскости отверстия кольцевого электрода и устанавливается в его центре. Сильное поле формируется вблизи вершины эмиттера: зона поля высокой напряженности непосредствен но примыкает к поверхности эмиттера и имеет глубину, примерно равную радиусу за. кругления эмнттера-острия.

Межэлектродный объем и пространство за кольцевым электродом откачпваются дс сверхвысокого вакуума (остаточное давление(10 — .нлт рт. ст.), после чего в промежу1О ток между эмпттером-острием и кольцевым электродом подается газ плп пар, подлежащий ио1шзацнп (рабочий диапазон давлений

10 — — 10 — .ил рт. ст.), при непрерывной откачке пространства за кольцевым электроis дом. Поскольку атомы вещества, поступающего в межэлектродный объем, выходят через отверстие кольцевого электрода, часть из нпх, двигаясь в непосредственной близости от вершины эмпттера, попадает в зону поля

20 высокой напряженности, включая поверхность эмпттера-острия, где понизуется механизмом автоионпзации пли десорбции. Потерявшие валентные электроны атомы превращаются в положительно заряженные ионы, 2S которые удаляются полем через отверстие в кольцевом электроде, образуя ионный пучок.

Однако ввиду того что размеры вершины эмиттера-острия и зоны поля высокой напряженности очень малы, число атомов, попа30 дающих за едишгцу времени в зону поля до295214

Г1одпнснос

Тираж 473

Изд. ¹ 296

Заказ 682/13

Типография, пр. Сапунова, 2 статочной для ионизации интенсивности, в том числе и на поверхность эмиттера, также мало, а значит, мал и ионный ток пучка, создаваемого ионизованными частицами. Увеличение размеров вершины эмиттера-острия и повышение давления в межэлектродном объеме не могут обеспечить существенного увеличения интенсивности ионного пучка, поскольку увеличение размеров вершины эмиттера ограничено требуемой для создания ионизующего поля разностью потенциалов между электродами; увеличение же давления в объеме ограничивается опасностью IIpoбоя межэлектродного промежутка.

Кроме того, конструктивное выполнение известного эмиттера в виде сплошного острия делает необходимым заполнение межэлектродпого объема атомами вещества, подлежащего ионизации, и является причиной выхода из межэлектродного объема через отверстие в кольцевом электроде пеионизовавшихся, нейтральных частиц. Частицы образуют сопутствующий ионному потоку фон, на несколько порядков более интенсивный, чем сам ионный пучок, что приводит к появлению нежелательных вторичных явлений в об.ьеме (перезарядки и т. д.) ..

Целью изобретения является создание эмиттера для получения ионов с помощью электростатического поля высокой напряженности, обеспечивающего значительное увеличение интенсивности ионного пучка при одновременном уменьшении количества нейтральных частиц, сопутствующих потоку ионов.

Сущность изобретения заключается в том, что эмиттер выполняется в виде металлического острия иглообразной формы, снабженного сквозным внутренним каналом, расположенным по его оси и имеющим выход к вершине эмиттера.

На чертеже изображен предложенный эмиттер.

Эмиттер состоит из цилиндрической части 1 и конического заострения 2 с закругленной вершиной 8. Сквозной внутренний канал 4 расположен по оси эмиттера и имеет выход к его вершине. С целью уменьшения гидравлического сопротивления внутренний канал 4 выполнен в форме цилиндра и в преДЕЛах ДЛИНЫ КОНИЧЕСКОГО заиотрЕНИЯ ИМЕЕТ сужающийся конический участок 5 с выходом к вершине эмиттера.

Эмиттер работает следующим образом.

5 Через сквозной внутренний канал 4 положительно заряженного эмиттера-острия, концентрирующего поле, ионизуемое вещество в газообразном, парообразном или жидком состоянии подается к вершине 8 эмиттера в зо10 ну поля высокой напряженности. Здесь атомы вещества ионизуются механизмом автоионизации, поверхностной ионизации в поле, десорбцпи или испарения I.oлем, а образовавшиеся ионы удаля|отся полем через отверстие в отрицательно заряженном кольцевом электроде и формируются в ионный пучок.

В связи с тем «ro при этом реализуются большие секундные расходы вещества через выходное сечение внутреннего канала эмит2О тера при строгой направленности подачи в зону поля высокой напряженности, интенсивность ионного пучка значительно повышается, а нейтральные атомы, сопутствующие ионам, практически отсутствуют.

Предмет изобретения

1. Эмиттер для получения ионов с помощью электростатического поля высокой напряжен3О ности, формируемого у поверхности эмиттера, выполненный в виде металлического острия, состоящего из цилиндрической части и конического заострения с закругленной вершиной, отличающийся тем, что, с целью уве35 личення интенсивности ионного пучка и уменьшения количества нейтральных частиц, сопутствующих ионному пучку, эмиттер снабжен сквозным внутренним каналом, располокенным по его оси и имеющим выход к вер40 шине эмиттера, служащим для подачи BeIIIeства, подлежащего ионизации, к вершине э митте ра.

2. Эмиттер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопро45 тивления сквозного внутреннего канала, последний выполнен в форме цилиндра и в пределах длины конического заострения имеет суи аюгцийся конический участок с выходом к вершине эмиттера.