Ионная пушка

Ионная пушка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (n)928678

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040881 (21) 2969766/18-25

Р1 М К з

Н 05 Н 5/02

Н 01 Т 27/02 с присоединеиием заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но деяам изобретений и открытий (53) УДК 621. 385 (.088. 8) Опубликовано 150582,Бюллетень ¹ 18

Дата опубликОвания описания 15.05.82

В. M. Ábtñòðèöêèé, В. М. Матвиенко и A.Q. Толопа.

1 (72) Авторы изобретения г !

Научно-исследовательский институт 1ядерной физики при Томском политехническом инсти11 т .,им. С.М. Кирова

- =.-=ь (71) Заявитель (54) ИОННАЯ ПУШКА

Изобретение относится к ускорительной технике и может найти применение для генерации сильноточных ионных пучков высокой плотности (Ф 10х A/ñì } °

Известно устройство для получения сильноточных ионных пучков, в котором электроны, эмитируемые плоским катодом, осциллируют в электрическом поле анод — катодного (А"К) зазора, многократно проходят через тонкий анод и разогревают его. Образующаяся на его поверхности плазма служит источником ионов, вытягиваемых в сторону реального катода и виртуального катода, формй" руемого пространственнык электронньм зарядом со стороны, противополо}аной катоду. Ионы, вытягиваемые в сторону виртуального катода, формируют ионный пучок (1), Недостатком этого устройства яэляется, низкая плотность генерируемого ионного пучка, обусловленная большой площадью пучка, и его расходи" мость вследствие конечной температуры.с:генерирующей его плазмы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее цилиндрические, коаксиально расположенные. внешний соленоид для создания ведущего магнитного поля, приводящий корпус и внутренний полый анод, на торцовой стороне которого укреплена тонкая водородсодержащая пленка, плоский сетчатый катод, установленный параллельно пленке внутри корпуса и электрически соединенный с ним. При подаче на анод импульса напряжения положительной полярности электроны, эмитируемые с катода, ускоряются в сторону анода и, проходя тонкую водородсодержащупленку, попадают внутрь полого анода.

Ведущее аксиальное магнитное поле не позволяет электронам попасть на стенки анода и внутри него формируется виртуальный катод. Электроны, отражаясь от виртуального и реального катодов, совершают многократные колебания.через водородсодержащую пленку, при этом разогревают ее и формируют на ее поверхности плазму, служащую источником ионов, которые

25 ускоряются в сторону виртуального к реального катодов. Ионы, ускоряемые в сторону виртуального катода, не нагружают ионную пушку (ИП}, так как опять попадают на анод с нуле30 вьми скоростями. Ионы, ускоряемые

92В678 в сторону реального катода, образуют пучок (2) .

Недостатком известного устройства является низкая плотность генерируемого ионного пучка, обусловленная его большой площадью и расходимсстью °

Цель изобретения — увеличение плотности тока ионного пучка.

Цель достигается тем, что в пушку введен проводящий цилиндр, укреплен- >0 ный на противоположной аноду стороне катода, соединенный по окружнос-. ти одного торца с катодом, и внешний источник тока, с отрицательным полюсом которогр соединен другой 15 торец цилиндра, а положительный полюс соединен с корпусом пушки, при этом водородсдержащая пленка выполнена в виде кольца, расположенного напротив кольцевого зазора меж- 2О ду проводящим цилиндром и корпусом.

При таком выполнении ионной пушки кольцевой ионный пучок после прохождения катода попадает в азимутальное магнитное поле, создаваемое током протекающим по цилиндру, и при движении вдоль цилиндра пучок испытывает отклонение к оси, т.е. происходит фокусировка кольцевого ионного пучка. 30

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Схема. состоит из цилиндрических, коаксиально расположенных внешнего соленоида 1, приводящего корпуса 2, внутреннего полого анода 3. На торце анода 3 укреплена тонкая водородсодержащая пленка 4, выполненная в виде кольца., Параллельно пленке 4 установлен плоский сетчатый катод 5, на котором укреплен прово" дящий цилиндр 6, подсоединенный к отрицательному полюсу внешнего источника тока 7, положительный полюс которого соединен с корпусом 2. устройство работает следующим 4$ образом.

Соленоид 1 создает медленное аксиальное магнитное поле, проникающее сквозь материалы ионной пушки.

Спустя определенное время к цилинд- 50 ру 6 подключается источник тока 7 и создается импульсное азимутальное магнитное поле, ограниченгое цилиндром 6, корпусом 2 и катодом 5.

При достижении требуемого значения 55 магнитного поля на анод 3 подается напряжение положительной полярности. Электроны, эмитируемые с катода 5, многократно проходя через пленку 4, образуют на ее поверхности пленку, служащую источником ионов.

Ионы, ускоряясь в анод. — катодном зазоре, проходят через сетчатый катод 5 и попадают в сильное аэимутальное магнитное поле, создаваемое током, протекающим по цилиндру

6. Дрейфуя в этом поле, ионы испытывают отклонение от оси, т ° е. происходит фокусировка ионного пучка.

Достижимая степень фокусировки зависит от энергии ионного пучка и его геометрических размеров, угловoro разброса ионов, величины магнитного фокусирующего поля, природы ионов и геометрии пушки. Зависимости поведения ионов хорошо известны, как и методы вычисления требуемых характеристик. Меняя величину длины внутреннего цилиндра и тока, протекающего по нему, можно на заданном расстоянии от катода получить фокальное пятно ионов, минимальные размеры которого определяются тепловыми скоростями ионов на аноде.

Формула изобретения

Ионная пушка, содержащая цилиндрические, коаксиально расположенные внешний соленоид, приводящий корпус и внутренний полый анод, на торцовой стороне которого укреплена водородсодержащая пленка, плоский сетчатый катод, установленный параллельно пленке внутри корпуса и электрически соединенный с ним, отличающаяся тем, что, с целью увеличения плотности ионного тока, в пушку введен проводящий цилиндр, укрепленный на противоположной аноду стороне катода и соединенный по окружности одного торца с катодом, и внешний источник тока, с отрицательным полюсом которого соединен другой торец. цилиндра, а положительный полюс соединен с корпусом пушки, при этом водородсодержащая пленка выполнена в виде кольца, расположенного напротив кольцеsoro зазора между проводящим цилиндром и корпусом пушки.

Источники информации, принтые во внимание при экспертизе

1. S.Humphries r, Л . Ler, R.M.Sudan. Appf Phys. Zett, ч. 25, р. 20, 1974.

2. 3 .A.Pasour, R.A.Mahaffåó, С.A. Kapetanakos. НМ Memorandum

Report, 9 4103, ОС6ЭЬег 18,1979 (прототип) .

928678

Корректор А, Гриценко у"

Редактор Т.Веселова Техред Т. Иаточка филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 3288/78 Тираж 856 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5