Источник заряженных частиц

 

<»> 382169

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСА НИ Е

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

N АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) ополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 09.08.71 (21) 1691981/26-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 23.12.81. Бюллетень ¹ 47 (45) Дата опубликования описания 23.12.81 (51) М.Кл.з Н 01 J 27/00

Н 01 J 37/08 Государственный комитет.по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8), (72) Автор изобретения

H. Ф. Лазарев (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для получения различных положительных и отрнцательных ионов, на пример, в массспектроскопии, а также для получения электронов.

В настоящее время наряду с другими типами ионных источников в масс-спектроскопии используется газоразрядттый источник типа «Уноплазмотрон». «Уноплазмо- 10 трон» состоит из катода, анода с отвер.стием эмиссии и промежуточного электрода, служащего для сужения разряда. Высокая нлотность ионо в в анодной области .разряда обусловлена потоком электронов, уско- 15 ренных в двойном электрическом слое, возникающем на границе плазменного пузыря, который образуется перед отверстием промежуточново электрода с,катодной староны. Однако двойной электрический слой расположен далеко от отверстия эмиссии ионов и поэтому часть электронов, ускорен ных в двойном электрическом слое теряет энеряию в .канале .промежуточного электрода. Вследствие этого плотность ионного тока на выходе «Уноплазмотрона» недостаточно высока.

Целью изобретен .я является увеличе:ние плотности пучка заряженных частиц

Цель достигается благодаря созданию на поверхности анода анодного пятна. Наличие двойного электрического слоя на границе поверхности анодного пятна приводит к ускорению электронов плазмы и фокусировке пх в центр анодного пятна.

В связи с этим концентрация заряженных частиц внутри анодногс пятна в несколько раз больше, чем в плазме разряда. При

|возникновении анодного пятна .разрядный ток со всей поверхности анода стягивается и концентрируется в небольшой части поверхности анода, которую занимает анодное пятно (порядка нескольких квадратных миллиметров) . Анодное пятно самопроизвольно перемещается по поверхности а иода.

Для фиксации àíîдного пятна у отверсткя эмиссии анод выполнен в виде конуса, вершина которого введена в отверстие центри,рующего электрода. Это позволяет строго фиксировать анодное пятно на вершине анода. Для создания лучшего условия отбора заряженных частиц из внутренней части анодного пятна в вершине анода выполнена лунка, в дне которой имеется отверстие эмиссии заряженных частиц. Поскольку основным физическим фактором в получении высоких концентраций заряженных частиц является двойной электрический слой, то, кроме положительных ионов, из источника можно отбирать QTpEIIàòåëüíûå ионы.

382169

Формула изобретения

$!

Редактор Т. Кузнецова

Техред И. Заболотнова

Корректор С. Файн

Заказ 23/26 Изд. № 651 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

П3035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патеит»

На чертеже, изображен один из возмо>кных вариа нто в схемы источника.

Схема включает Б себя катод 1, представляющий собой, напр имер, никелевую проволоку диаметрам 0,5 мм, покрытую оксидным составом (катод может быть любым из применяемых в газоразрядных приборах); а иод 2, представляющий собой медный конус с углом 90 и толщиной стенки 0,5 м|м, на;вершине которого имеется лунка диаметром 0,5 мм и глубиной 0,3 мм и отверстие для отбора заряженных частиц диаметром 0,15 мм; центриру!ощий электрод 3, представляющий собой медный диск высотой 2 мм с отверстием в центре диаметром 2 мм, соосным эмиссионному отверстию в аноде; вытягивающий электрод

4, првдставляющ ий собой полированный стакан из нержавеющей стали, в центре дна которого имеется отверстие дна метром

1 мм, служащее для прохождения пучка,заряженных частиц (вытяги вающий электрод в зависимости от !!аз начения,источника может иметь другую форму).

Работает источник следующим образом. 25

Включением накального трансформатора подогревается катод. В объем, где ipacположены катод 1, анод 2 и центрирующий электрод 3, на пускается рабочий газ до давления порядка 10 — — 10 мм рт. ст.

При вкл!оченли источника питания раз,ряда между катодом 1 и а иодом 2 загорается разряд, при этом на вершине конуса анода .возникает анодное пятно в виде яркосветящегося плазменного шарика. электроны плазмы ускоряются IB двойном электрическом слое анодного пятна и фокусируются в лунке, расположенной на вершине апода. Образованные в лунке положительные ионы отсасываются, а затем ускоряются электрическим полем в промежутке между а иодом 2,и отсасывающим электродом 4.

При изменении полярности BbITRI.èâàþùåãî напряжения (на электроде 4 «пл!ос») из источника отбираются отрицательные частицы — отрицательные ионы и электроны.

1 азоразряднъ|й IIcToч!!!!к завяз;ен!!ых частиц при сравнительно невысоких параметрах питания позволяет получать плотIHiocTb тока частиц,на выходе; положительных ионов водорода j+ =1,55 А/см, отрицательных ио нов / =4,16 . 10 А/см, электронов /,=9,3 А/см .

1. Источник заряженных частиц, содержа!ций ионизационную камеру, включающую катод, анод с эмиссионным отверстием, центрирующий электрод с отверстием, расположенный между катодом и анодом соосно с анодом, и вытяги ва!ощий электрод, .о тл и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения .плотности пучка заряженных частиц, анод выполнен в виде ко,нуса и введен в отверстие центрирующегоэлектрода, Источник по п. 1, отличающийся тем, что торцовые поверхности анода и центрпрующего электрода, обращенные,к ка-тоду, находятся в одной плоскости.