Импульсный ускоритель ионов

Импульсный ускоритель ионов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

<>708942 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено р 3р5.78 (21) 2611317/18-25 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 0706.81.Бкзллетень 1 21

Дата опубликования описания 0 706.81 (51) М. Кл.з

Н 05 Н 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УД 621. 384. . 6 (088. 8) (72) Автор изобретения

Г. И. Долгачев (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ HOHQB

Изобретение относится к ускорительной.технике и может быть применено для получения сильноточных (несколько мЛ) ионных пучков с энергией ионов до

1 МэВ и длительностью до нескольких мкс.

Известен ускоритель, содержащий источник питания, анод и катод со взрывной эмиссией электронов, в котором в качестве источника ионов используется плазма, образующаяся на аноде под действием электронной бомбардировки (1 1.

Однако у этого ускорителя недостаточно эффективно используется энергия1 источника питания, -.àê как основная ее доля тратится на ускорение электронов, а длительность пучка ограничивается временем закоротки диска плазмой. 20

Известен импульсный ускоритель ионов, содержащий источник питания, соосно располо>денные катушки магнитного поля, катод и анод 2 ).

У этого ускорителя, в котором анод- ная плазма образуется за счет поверхностного разряда, с усилением магнитного поля резко ослабевает ионный ток, и хотя длительность его растет, энергйя, переносимая ионами, падает (oc- 30 лабление ионного тока объясняется уменьшением поверхности анодной плаз— мы с усилением магнитного поля ). Данный ускоритель требует крутого переднего фронта ускоряющего напряжения и, следовательно, накладывает жесткие ограничения на величину паразитной, емкости, шунтируемой диодом, и индуктивность подводящих цепей и самого источника. Такой ускоритель позволяет раСотать только с диэлектрическим анодом, что неудобно при ускорении ионов металла.

Цель изобретения — удлинение и усиление ионного тока.

Это достигается тем, что внутрь катода и анода введен слой магнитного материала, толщина которого равна ускоряющему зазору катод-анод; слой удален от поверхностей анода и катода, ограничивающих зазор, на расстояние, изменяющееся с периодом, равным нескольким величинам зазора, причем места выхода слоя на поверхность анода покрыты материалом, содержащим элемент, ионы которого предполагается ускорять; эти места находятся между выходами слоя на поверхность катода.

Катод и анод заполнены несколькими слоями магнитного материала на

708942 расстоянии друг .от друга, превышающем величину ускоряющего зазора.

На фиг. 1 представлены схема ускорителя (а), разрез анода и катода (б) „ на фиг. 2 показано распределе4ие магнитного поля в области, где слой выходит. на поверхность катода (а), анода (б), траектория. электронов сразу после подачи импульса на пряжения (в) и после заполнения экранированных областей плазмой (г). 10

Устройство содержит источник 1 ,питания, катод 2 и анод 3, внутри. которых находится слой 4 из магнитного материала. Этот слой рас>.вложен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, создаваемого катушкой 5, и пересекает большую часть ее магнитного потока. Толщину слоя выбирают порядка величины ускоряющего зазора d. Этот слой периодически выходит на поверхности катода и анода, 20 ограничивающие зазор (фиг. 16), и создает на них экранированные от магнитного поля области 6 (фиг. 2 а, б).

Поверхность анода, ограничивающая такую область, покрыта материалом 7, д содержащим элемент, ионы которого предполагается ускорять.

Расстояние 1 между выходами слоя на катоде и аноде выбирают порядка величины ускоряющего зазора. Возмо>кно применение нескольких таких слоев, соответствующие точки которых лежат на анодной и той же силовой линии магнитного поля. Эти слои отделены друг от друга промежутком, превышающим ускоряющий зазор. В таких условиях, если величина магнитного поля не превышает индукции насыщения магнитного материала слоя (для мягкого железа индукция насыщения превышает 20 кГс), область заметной эк- 40 ранировки от магнитного поля простирается от границы слоя на расстояние порядка его полутолщины. Эта область перекрывает около половины. ускоряющего зазора в местах выхода слоя на по- pg верхность катода или анода (область 6 на фиг. 1б,. 2а, в, r).

Траектория электронов в первый момент после подачи импульса напряжения имеет три характерных участка 8 (фиг. 2в): движение в сторону анода в прикатодной области, экранированной от маГнитного поля, движение параллельнр поверхности анода в скрещенных

Е и Н полях между соседними экраниро- 55 ванными областями и движение в сторону анода и анодной экранированной области 6. Здесь под действием электронной бомбардировки поверхности анода образуется анодная плазма, являющая- щ() ся источником ионов, которые ускоряются в сторону катода.

После заполнения экранированных областей соответственно катодной и анодной плазмой электроды движутся в скрещенных полях по траектории 9 (фиг. 2r), которая практически совпадает с охватывающей катод и катодную плазму эквипотенциалью. Бомбардировка анода прекращается, а с поверхности анодной плазмы продолжается ускорение ионов," при этом поверхности противоположных электродов и примыкающих к ним плазм разделены зазором с изолирующим магнитным полем. Приэлектродные плазмы могут растекаться вдоль силовых линий магнитного поля. При использовании нескольких магнитных слоев соответствующие приэлектродные плазмы сливаются между собой.

Предлагаемое изобретение позволяет удлинить и усилить ионный ток, т.е. повысить количество ионов, ускоряемых за один импульс. Кроме того, сни- . жаются требования на крутизну переднего фронта импульса напряжения и возмо>кно применение металлического анода в cëó÷àå ускорения ионов металла.

Формула изобретения

1. Импульсный ускоритель ионов, содержащий источник питания, соосно расположенные катушки магнитного поля, катод и анод, о тли ч а ю— и и с я тем, что, с целью удлинения и усиления ионного тока, внутрь катода и анода введен слой магнитного материала, толщина которого равна ускоряющему зазору катод-анод, этот слой удален от поверхности анода и катода, ограничивающих ускоряющий зазор, на расстояние, изменяющееся с периодом, равным нескольким величинам зазора, причем места выхода слоя на поверхность анода покрыты материалом, содержащим элемент, ионы которого предполагается ускорять, эти места нахоцятся между выходами слоя на поверхность катода.

2. Ускоритель по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем„ что катод и ,анод заполнены несколькими слоями магнитного материала на расстоянии друг от друга, превышающем величину ускоряющего зазора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 436406, кл. Н 01 J 3/03, 1971.

2. Аррl Ph>theft, 30, 4 (1977), 182-185.

708942

Puz. 2

Составитель Е. Медведев

Редактор С. Суркова Техред А. Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 3379/52 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 30 35 Москва р К 35 Раушская наб ., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4