Источник заряженных частиц

 

Изобретение относится к газоразрядным технологическим установкам и может быть использовано для обработки материалов в вакууме. Целью изобретения является упрощение системы электропитания. Источник содержит полый катод 1 с эмиссионным каналом 2. Вспомагательная камера 4 содержит диск 6, образующий с катодом 1 кольцевую щель. Вспомогательный тлеющий разряд зажигают между анодом 8 и камерой 4. После разогрева этим разрядом катода 1 происходит переброс разряда на катод. 1 ил.

Изобретение относится к газоразрядным технологическим установкам и может быть использовано для обработки материалов в вакууме. Целью изобретения является упрощение системы электропитания. На чертеже показан источник заряженных частиц. Источник заряженных частиц содержит полый катод 1 из тугоплавкого материала. В нем выполнен капиллярный канал 2 длиной l. Катод 1 герметично закреплен на цилиндрическом держателе 3, в полости которого размещено активное вещество (LaB₆). Катод 1 окружен вспомогательной камерой 4, образованной металлическим цилиндром 5, осесимметричным катоду 1 и держателю 3, и диском 6, образующим кольцевую щель 7 со стороны анода 8. Торец катода 1 находится на уровне внутренней поверхности диска 6, обращенного к аноду 8. Площадь S_п внутренней поверхности камеры 4 не менее чем на два порядка превосходит площадь S_к кольцевой щели 7. Электрическое питание разряда осуществляется источником питания. Для получения ионов на анод 8 подается высокий положительный потенциал относительно извлекающего электрода 9, а для получения электронов - отрицательный. Полость катода соединена с системой подачи. Источник заряженных частиц работает следующим образом. При установлении расхода газа (аргона) на уровне 100 см³˙атм/ч и подаче напряжения 500 В между камерой 4 и анодом 8 происходит возбуждение вспомогательного самостоятельного разряда типа тлеющего с током 0,8 А и напряжением 340 В. Вспомогательный разряд горит внутри камеры 4. Условие S_к ≅ 10^-2S_п обеспечивает образование устойчивого двойного слоя (плазменного "пузыря") в щели 7, имеющего в данном случае кольцеобразный вид, и прогрев канала 2 в катоде 1 до температуры термоэмиссии (1500-1700^оС) в течение нескольких секунд ускоренным в слое катодного падения потенциала ионным потоком из плазменного "пузыря", где плотность газоразрядной плазмы максимальна. Термоэмиссия со стенок канала 2 приводит к перебрасыванию вспомогательного разряда в капиллярный канал 2 и переходу его в режим самостоятельного дугового разряда с горячим полым катодом с током ≈ 2,4 А и напряжением ≈ 30 В. Поддерживание катода в горячем состоянии осуществляется за счет мощности самого дугового разряда. Из газоразрядной плазмы в зависимости от полярности потенциала электрода 9 происходит извлечение либо электронов, либо ионов, формируемых далее в пучок. Для увеличения эффективности ионизационных процессов вблизи границы токоотбора в аноде могут быть использованы известные технические решения, например мультипольные магнитные поля. При невыполнении условия S_к ≅ 10^-2S_п происходит исчезновение плазменного "пузыря" и двойного слоя, разряд переходит в слаботочную форму. Значительное снижение плотности плазмы не обеспечивает прогрева катода до рабочей температуры. Эксперименты с катодом диаметра 3 мм, имевшим диаметр канала 0,2 мм и высоту 2 мм, показали, что оптимальной является ширина щели 1 мм, а площадь внутренней поверхности камеры - более 15 см². Отсутствие в предлагаемом устройстве подогревателя исключает источник питания цепи канала катода, что упрощает схему.

Формула изобретения

ИСТОЧНИК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий полый катод с эмиссионным каналом в торце, анод и ускоряющий электрод, отличающийся тем, что, с целью упрощения системы электропитания, в него введена вспомогательная камера, охватывающая полый катод и оснащенная диском, расположенным в плоскости торца катода и образующим с катодом кольцевую щель, при этом площадь щели S_к < 10^-2S_п, где S_п - площадь поверхности вспомогательной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---