Электронно-ионный источник
Патент 456322
Авторы
Электронно-ионный источник
Иллюстрации
Реферат
(и) 456322
ОПИСАНИЕ
ИЗОЫЕт Е Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Ооветских ю
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 18.09.73 (21) 1959541/26-25 с присоединением заявки Ж (32) Приоритет
Опубликовано 05.01.75. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 05.03.75 (51) М. Кл. Н Olj 3/04
Н Olj 3/02
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.387.424 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Ю. Е. Крейндель, В. А. Груздев и С. И. Белюк
Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫЙ ИСТОЧНИК
Изобретение относится к электронно-ионным устройствам и может быть использовано в ускорительной технике.
Известны созданные на основе отражательного (пеннинговского) разряда электронные источники, в которых извлечение электронов производится через отверстие в катоде, т. е. вдоль магнитного поля.
Основными недостатками этих источников являются их низкая эффективность в режиме отбора электронов и неустойчивость разряда при высоковольтном извлечении электронов, что обусловлено следующими причинами:
1. У катодов область низковольтного отражательного разряда и область катодного падения потенциала совпадают. Электроны, эмиттированные катодом, через отверстие в котором производится извлечение, ускоряются полем катодного падения в направлении, противоположном направлению извлечения, что затрудняет эффективное их извлечение.
2. Значительная часть катодного тока (до
90%) создается приходящими на катод ионами, поэтому в области токоотбора концентрация электронов невысокая.
3. Отражательный разряд поддерживается в значительной степени за счет продольных колебаний электронов между катодами. Провисание электрического поля из ускоряющего промежутка через канал эмиссии в область разряда затрудняет протекание тока и может привести к погасанию разряда при высоком извлекающем напряжении.
При создании полости в катоде, противолежащем эмиттерному катоду, разряд особенно чувствителен к провисанию в него поля при положительной полярности извлекающего электрода. В отсутствие извлекающего на10 пряжения эффект полого катода позволяет значительно снизить разрядное напряжение и повысить плотность плазмы на оси разряда.
Однако приложение высокого извлекающего напряжения положительной полярности при15 водит к подавлению эффекта полого катода и фактическому погасанию сильноточного разряда.
Чтобы устранить недостатки существующих источников заряженных частиц на основе от20 ражательного разряда и обеспечить при этом возможность эффективного высоковольтного извлечения из этого разряда как электронов, так и ионов, в систему электропитания введен дополнительный источник напряжения, като25 ды изолированы друг от друга и присоединены к выводам этого источника напряжения, а во втором катоде выполнена полость, в которую подается рабочее вещество.
На чертеже показан предложенный элек30 тронно-ионный источник.
456322
15 го г5
А5
Источник содержит холодный эмиттерный катод 1, через сквозной осевой канал в котором извлекаются ионы или электроны, холодный катод 2, в котором имеется полость, цилиндрический анод 3 и извлекающий электрод 4. Эмиттерный катод изолирован от катода 2. Эмиссионный канал имеет расширение со стороны извлекающего промежутка. Между катодами приложено напряжение таким образом, что эмиттерный катод имеет положительный потенциал относительно второго катода 2. Магнитное поле между катодами обеспечивается постоянными магнитами 5 и полюсными наконечниками, выполняющими роль катодов. Рабочий газ поступает в разрядную камеру через полость в катоде.
При подаче напряжения между эмиттерным катодом и анодом в системе зажигается низковольтный отражательный разряд, который инициирует эффект полого катода. Из плазмы отражательного разряда при наличии электрического смещения между катодами может быть осуществлено эффективное извлечение как ионов, так и электронов. Положительный результат может быть получен только при смещении между катодами и наличии полости в катоде. Использование в низковольтном отражательном разряде электрического смещения между катодами без применения полого катода приводит к подавлению разряда при практически приемлемых токах разряда вследствие нарушения условий продольных колебаний электронов. При наличии полости роль продольных колебаний электронов в поддержании разряда снижается и смещение не препятствует получению достаточных разрядных токов. В то же время, благодаря смещению, значительная часть эмиттированных полостью электронов не отражается эмиттерным катодом и выходит вдоль оси полости в эмиссионное отверстие. Это обеспечивает возможность эффективного отбора электронов из такого разряда. Повышение эффективности извлечения ионов при использовании катодной полости в сочетании со смещением ме?кду катодами мо?кно объяснить тем, что при наличии смещения разряд между плоскими частями катодов при значительных токах подавляется и ток ооеспечивается катодной полостью, т. е, происходит дополнительное оттягивание разряда коси, а следовательно, и повышение плотности плазмы в области токоотбора. Устойчивость горения асимметрического отражательного разряда при высоких извлекающих напряжениях обеспечивается в предло?кенном источнике благодаря расширению эмиссионного канала, через который производится извлечение частиц. Как известно, проникновение электрического поля в цилиндрический канал на глубину, превышающую диаметр канала, затруднена. Поэтому, благодаря расширению эмиссионного канала поле извлекающего электрода не проникает в разрядную камеру и не влияет на разряд. Таким образом, известный конструктивный прием, используемый в некоторых ионных источниках для увеличения эмиссионной поверхности плазмы, в предлагаемом устройстве служит для повышения устойчивости горения отражательного разряда.
Предмет изобретения
1. Электронно-ионный источник с продольным извлечением частиц из отражательного разряда с холодными катодами, содержащий катод с эмиссионным отверстием и расположенный против него второй катод, анод, систему вытягивания и систему электропитания, отл и ч а ю щийся тем, что, с целью повыше.ния эффективности источника, система электропитания содержит дополнительный источник напряжения, катоды изолированы друг от друга и присоединены к выводам указанного источника напряжения, а во втором катоде имеется полость, через которую в источник подается рабочее вещество.
2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устойчивости рабочего процесса, эмиссионное отверстие имеет уширение со стороны системы вытягивания.
456322
Составитель В, Ким
Техред Т. Курилко
Корректор 3. Тарасова
Редактор Т. Орловская
Типография, пр, Сапунова, 2
Заказ 503/12 Изд. ¹ 324 Тираж 833 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5