Дуоплазматрон

 

ДУЦПЛАЗтТРОН, содержащий систему электродов, состоящую из анода , промежуточного э-лектрода, катода и экстрактора, соединенных с основной системой откачки, о т л и ч cf ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности работы дуоплазматрона за счет исключения перевода твердых веществ в газовые химические соединения, испаритель и заключенный в него катод расположены во внутренней полости промежуточного электрода, при этом полость промежуточного электрода снабжена дополнительной системой откачки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (! 1) (я) H О1 J . 37/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВEHHOE ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 2698064/25 (22) 07. !.2. 78 (46) 23.01.93. Бюл. Ю 3 (72) Э.Ф.Чайковский, А.И.Сивко и И.СвХарченко (56) Габовин М.Д.-Физика и техника плазменных источников ионов, М., Атомиздат, с. 91-109, 1972. . - Ardene М. Duoplasmatron Jonenquel-!

le VEB Vakutponik Dresden. (54) (57) ДУОПЛАЗМАТРОН, содержащий систему электродов, состоящую из ано-

Изобретение относится к источникам ионов типа дуоплазматрона и может быть использовано как эффективный источник ионов в технике получения пленочных кристаллов из ионных пучков, как инжектор в ускорителях заряженных частиц, как источник ионов для легирования металлов и полупроводников и в ряде других приложений.

Известен дуоплазматрон, содержащий систему электродов, состоящую из анода, промежуточного электрода и экстрактора. В полости промежуточного электрода расположен катод. Анод, промежуточный электрод и вводы катода охлаждаются проточной водой. Для создания магнитного поля в зазоре анодпромежуточйый электрод установлен соленоид, . Для создания вакуума в рабочей по-. лости дуоплазматрона он снабжен высо«-ковакуумной системой откачки, подключенной со стороны экстрактора. Наряда, промежуточного электрода, катода и экстрактора, соединенных с основной системой откачки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-, ния эффективности работы дуоплазматрона за счет исключения перевода твердых веществ в газовые химические соединения, испаритель и заключенный в него катод расположены во внутренней полости промежуточного электрода, при этом полость промежуточного электрода снабжена дополнительной системой откачки. ду с основным недостатком устройства, обусловленным тем, что такая схема значительно уменьшает выход нужных ионов, остаются в силе требования к системе откачки, так как компоненты газа-носителя необходимо удалять из установки, что значительно усложняет конструкцию в целом. " у !

: Известен также дуоплазматрон, содержащий систему электродов, состояц ую из анода, промежуточного электро- Ql да, катода и экстрактора, соединенных с основной системой QTKB IKN. Этому ( дуоплазматрону также присущ недоста ток газовых дуоплазматронов: для получения больших токов ионов твердых материалов необходимо очень громоздкое высокопроизводительное откачное оборудование.

Целью изобретения является повышение эффективности работы дуоплазматрона за счет исключения перевода твер735115 " дых веществ в газовые химические соединения.

Поставленная цель достигается тем, что испаритель и заключенный в него катод расположены во внутренней полости промежуточного электрода, при этом полость промежуточного электрода снабжена дополнительной системой откачки вещества электронным током щ эмиссии с катода, испаряет рабочее вещество в стационарном режиме работы дуоплазматрона, т,е. в предлагаемом устройстве рабочая дуга выполня- ет двойную функцию. 16

На фиг. 1 приведена конструкция предла гаемого дуопла зма трона и схема питания его, на фиг. 2 - конструкция узла испарителя углерода; на фиг. 3конструкция узла испарителя меди и никеля.

Испаритель 1 находится во внутренней полости промежуточного электрода 2. Тигель 3 расположен внутри испарителя 1 и заключен в теплоизоли- 25 рующие системы экранов 4, 5 и 6. Вво-. ды 7 катода 8,охлаждаются проточной водой. Изготовлен катод из тантала и находится в тигле. Имеется также балластное сопротив- 3р ление 9 и источник питания 10.

Источники для получения ионов углерода из графита работают следующим образом.

Рабочее вещество-углерод в виде графита помещают в испаритель 1, который с набором теплоизолирующих экранов введен в полость промежуточного электрода 2 дуоплазматрона. Нагрев рабочего вещества до температуры, обеспечивающей давление его пара, необходимое для горения дуги (10-

10 з тор) осуществляется внутри испарителя в два этапа: 1) до зажигания первой дуги нагрев выполняют тер- моэмиссионным электронным током от накаленного катода 8 к корпусу испарителя 1 (0,3-0,4 А, 300-400 В), 2) после зажигания дуги, которое наступает после достижения необходимой величины давления пара, нагрев рабочего вещества осуществляют этой we дугой (5-7 А, 30-40 В) . Величину балластного сопротивления 9 подбира-: ют такой, что переход с первого этапа на второй осуществляется автоматически. Одновременно с первой зажигается вторая дуга в промежутке катод-анод, и дуоплазматрон выходит на обычный для него режим работы. Параметры первой дуги (ток, напряжение) легко регулируются в пределах мощности, необходимой для нагрева рабочего вещества до нужных температур (для получения требуемого давления паров без существенного влияния на параметры второй дуги.

Предлагаемый тип дуоплазматрона был использован как для получения ионов углерода из графита, так и ионов никеля и меди из этих металлов.

В случае никеля и меди, которые являются жидкими при рабочих температурах испарения (1700 и .1900 К со" ответственно), внутрь молибденового испарителя 1 помещали кольцевой тигель 3, изготовленный из графита (для меди) или алунда (для никеля). Размеры испарителей и количество теплоизолирующих экранов вокруг них для разных рабочих веществ оценивались и уточнялись так, чтобы нагрев рабочего вещества теплом, выделяемым катодом при его накале, был ниже температуры, необходимой для получения рабочего давления пара. В противном случае давление пара будет черезмерно большим, дуговой разряд не возникнет, и источник не будет работать. Выпол- нение этого условия требует увеличе-: ние размеров испарителя и уменьшения количества теплоизолирующих экранов. !

Предлагаемый источник ионов является новым типом дуоплазматрона, сохраняющим все его преимущества и благодаря использованию твердого рабоче-, го вещества лишенным недостатка газовых дуоплазматронов. Эффективность

его работы значительно выше, чем известных газовых дуоплазматронов, 735115

Составитель В.Кириллов

Редактор Т.Шарганова Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1088 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госуларственного комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1 в

° М

Производственно-излательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101