Измеритель ионного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Всеооюонал

Ветйнт но-Tx навесная или а А

397850

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15Х.1970 (№ 1436706/26-25) М. Кл. G Olr 19/16 с присоединением заявки №

Государственный комите

Сонета Министров СССР ло делам иоаоретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 17.1Х.1973. Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 30.1.1974

УДК 639.9.08(088.8) Авторы изобретения

И. А. Губарев, Н. С. Диняева и Ю. А. Рыжов

Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЪ ИОННОГО ТОКА

Известен измеритель ионного тока, представляющий собой многосеточный зонд, состоящий из кожуха с наружной сеткой, находящейся под плавающим потенциалом, внутренней сетки, имеющей отрицательный потенциал, и металлической заземленной мишени. По прибору, подключенному к мишени, определяют ионный ток, приходящий па нее из плазменного потока. Многосеточный зонд непригоден для работы с диэлектрической мишенью, находящейся под «плавающим» потенциалом.

Целью изобретения является разработка измерителя, позволяющего определять ток ионов, бомбардирующих диэлектрическую мишень.

Цель достигается путем установки перед мишенью за пределами ионного пучка, около его границы, эмиттера электронов, например, термоэмиссионного типа.

Кроме того, для измерения тока вторичных ионов с мишени между внутренней сеткой и мишенью установлен под отрицательным потенциалом коллектор с отверстием для прохода ионов, перекрывающий полупространство перед нейтрализатором и поверхностью мише,ни.

Конструкция предложенного измерителя (ловушки) представлена на чертеже.

В держателе 1 закрепляется диэлектрическая мишень 2. Размеры мишени должны быть таковы, чтобы бомбардирующий ионный пучок-полностью попадал на нее. Перед ми5 шенью 2, за пределами .ионного пучка, устанавливается термоэмиссионный нейтрализатор

3, закрепленный на стойках 4. Через изолирующие втулки 5 держатель 1 и стойки 4 крепятся к фланцу 6, который через изоляционто ные втулки 7 соединяется с фланцем 8. Винтами 9 к фланцу 6 крепится внутренний стакан 10, на боковой поверхности которого сделаны окна, закрываемые мелкоячеистой сеткой 11. Для прохождения внутрь стакана 10

15 ионного пучка в его днище выполнено отверстие, прикрытое сеткой 12. Наружный стакан

13, закрепленный на фланце 8, аналогичен по конструкции внутреннему стакану 10 и отличается только размером отверстия для прохода

20 ионов, прикрытого сеткой 14. Диаметр сетки

14 должен быть таким, чтобы из плазменного потока вырезался пучок с равномерной радиальной концентрацией ионов. Диаметр внутренней сетки 12 должен быть больше диамет25 ра наружной сетки 14 настолько, чтобы ионы пучка проходили через ячейки сетки 12, не попадая на ее оболочку. Сетки 11, 12 и 14 выполняют из термостойких и эрозионностойких материалов. Размеры ячеек определяются по

30 методике расчета многосеточных зондов.

397850 а отсюда

Il 1е + 1(!

I, =1), Шпильками 15 и 16 стягиваются фланцы 6 и 8. Внутри стакана 10 установлен термостойкий металлический коллектор 17, перекрывающий половину пространства перед нейтрализатором 3 и поверхностью мишени 2. В псредней части коллектора 17 имеется отверстие для прохода ионов внутрь него. Коллектор 17 через изоляционные втулки 5, 7 соединен шпильками 15, 16 с фланцами 6 и 8. Габаритные размеры стаканов 10 и 13, коллектора 17, держателя 1 и,расстояния между ними выбираются из конструктивных соображений.

Плазменный поток из источника вырезается наружной сеткой 14, на которой при этом появляется «плавающий» потенциал. Сетка 14, с одной стороны, не пропускает в плазму «возмущений», вносимых сеткой 12, а с другой, предохраняет последнюю от попадания на нее ионов потока. На сетку 12, где плазма разделяется на ионы и электроны, подается отрицательный потенциал. Внутрь стакана 10 проникают только ионы, которые на пути к диэлектрической мишени 2 нейтрализуются за счет электронов, уходящих с термоэмиссионного нейтрализатора 3 (эмиттера). По току этих электронов определяется величина тока бомбардирующих ионов. Сетки 11 препятствуют проникновению из плазменного потока ионов и электронов внутрь измерителя.

В цепи эмиттера установлен токовый прибор, по показаниям которого определяется ток электронов 1„уходящих с эмиттера. Постепенный нагрев термоэмиссионного эмиттсра приводит к постепенному изменению двух взаимно влияющих друг на друга величин, т. е. к росту электронного тока 1, и уменьшению «вытягивающей» разности потенциалов (между пучком и эмиттером) V, Наконец, V, уменьшается до такой величины, при которой электронный ток с эмиттера остается неизменным, несмотря на дальнейшее увеличение тока нагрева нити эмиттера (электроны не могут попасть на стенки стакана 10 и сетку 11, так как на последние подан отрицательный потенциал).

Такой режим «насыщения» свидетельствует о токовой нейтрализации. Без учета вторичных токов с мишени можно считать, что где 1,— ток элекронов с нейтрализатора;

li — ток ионов, бомбардирующих диэлектрическую мишень.

Это дает основание отождествлять величи5 ну ионного тока с показанием токового приоора в цепи нейтрализатора при режиме «насыщения». Для увеличения срока службы эмиттер устанавливается за пределами ионного пучка, вблизи его границы.

10 В случае более точного определения величины ионного тока Ii необходимо учитывать вторичные токи с мишени. Так как внутренний стакан 10 и сетка 11 находятся под отрицательным потенциалом, то вторичные электро15 ны с мишени «заперты».

Подавая отрицательный потенциал на коллектор 17, определяют ток вторичных ионов с мишени 1,, С учетом величины 1,- уравнение (1) мож20 но записать как:

Для того чтобы все вторичные ионы с мишени попадали на коллектор, он должен перекрывать половину пространства между внут30 ренней сеткой и мишенью с нейтрализатором.

Предмет изобретения

1, Измеритель ионного тока, содержащий

З5 корпус, выполненный в виде двух цилиндров, один из которых, расположен соосно внутри другого, образуя многосеточный зонд, мишень, укрепленную с помощью держателя внутри корпуса, блок регистрации и блок питания, 40 отличи(ои(ийся тем, что, с целью обеспечения измерения потока ионов на диэлектрическую мишень, в корпусе вблизи предполагаемой траектории потока ионов установлен эмиттер электронов, например, термоэмиссионного ти45 па, подключенный к блокам питания и регистр ации.

2. Измеритель ионного тока по п. 1, отлича(ощийся тем, что, с целью повышения точности измерения, коллектор вторичных частиц, 50 расположенный внутри корпуса, выполнен перекрывающим полупространство перед мишенью.

397850

Составитель Е, Громов

Редактор Т. Орловская Техред А. Камышникава Корректор А. Васильева

Заказ 3719/12 Изд. № 94 Тиран, 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2