Ускоритель ионов

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1178472l

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2784555 18-25 (51) M K> з

Н 05Н 5! 00 с присоединением заявки М

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 23.09.82. Бюллетень М 35 (45) Дата опубликования описания 23.09.82 (53) УДК 621.384.6 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Лвторы изобретения

Г. И. Долгачев и Н. И. Елагин (71) Заявитель (54) УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ

Устройство относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения пучков ионов с энергией до нескольких МэВ, током до 100 кЛ и длительностью до 1 мнс.

Известен ускоритель ионов, который имеет малую длительность ионного тока, вызванную высокой скоростью движения катодной и анодной плазм вдоль магнитного поля, приводящая к быстрому замыканию ускоряющего зазора (1).

Ближайшим техническим решением является ускоритель ионов (2), содержащий импульсный источник напряжения, соосные катод, анод и катушку внешнего магнитного поля. В таком диоде силовые линии магнитного поля параллельны поверхностям электродов, ограничивающим ускоряющий зазор, благодаря чему затрудняется пересечение зазора электронами и плазмой.

Недостатком такого ускорителя является то, что анодная плазма, эмиттирующая ионы, образуется тем не менее за счет бомбардировки поверхности анода электронами, пересекающими зазор поперек магнитного поля. Это приводит к ограничению длительности ионного тока, так как анодная плазма образуется благодаря частичному нарушению магнитной изоляции. Начиная с некоторой величины рост магнитного поля приводит к уменьшению ионного тока, т. е. улучшение изоляции не только подавляет электронный ток, но и приводит к уменьшению ионного тока.

5 Целью изобретения является увеличение длительности ионного тока и уменьшение величины шунтирующего его электронного тока.

Для достижения указанной цели в уско10 рителе ионов, содержащем импульсный источник напряжеьп1я, соосные катод, анод и катушку внешнего магнитного поля, анод снабжен коллектором электронов, отделенным от источника напряжения диэлектри15 ческой поверхностью, являющейся эмиттером ионов, причем коллектор удален от

àíîда и соединен с диэлектрической поверхностью анода конусом или ступенчатым цилиндром. Кроме того, катод снабжен коллектором ионов, соединенным с катодом через дополнительную катушку.

На фиг. 1 представлена схема предлагасмого ускорителя; на фиг. 2 — схема ускорителя с автоматической регулировкой плотности анодной плазмы, Ускоритель содержит соосно расположенные катушку внешнего магнитного поля 1, катод 2, анод 3 с изолятором 4, коллектором электронов 5 и ступенчатым ци30 IIIII3polI (или K0111 соы) G, источник им784721

Фиг 1 пульсного напря кения 7. При подаче напряжения между катодом 2 и анодом 3 с катода вдоль силовых линий магнитного поля на коллектор 5 проходит электронньш пучок 8, величина которого определяется соотношением диаметров катода 2 и цилиндра 6 и может быть сделана достаточно малой. Этот ток заряжает конденсатор, образованный анодом 3 и цилиндром 6, что приводит к пробою поверхности изолятора 4 (со стороны катода) и образованию анодной плазмы, с поверхности которой ионный пучок 9 ускоряется в сторону катода. Чтобы исключить расширение ионного пучка, эмиттирующая поверхность изолятора 4 сделана вогнутой.

Катод 2 (см. фиг. 2) может иметь коллектор ионов 10, соединенный с катодом через дополнительную катушку 11. В этом случае ток ионного пучка 9 попадает на коллектор 10 и, протекая по катушке 11, изменяет положение силовых линий результирующего магнитного поля. Электронный пучок 8, следуя вдоль измененных силовых линий, занимает положение 12 и перестает попадать на коллектор 5. Электронный ток прекращается, так как электроны ко.чеблются вдоль силовых линий между катодом 2 и образовавшимся виртуальным катодом 13. Выделение энергии на эмиттирующей поверхности изолятора 4 прекращается.

Изобретение позволяет увеличить длительность ионного пучка и уменьшить величину электронного тока, шуптирующего диод. Кроме того, улучшаются условия транспортировки и фокусировки ионного пучка, так как иск,почается движение ионов поперек магнитного поля, приводящее к искривлению их траекторш":.

Ф ор мул а изобретения

1. Ускоритель ионов, содержащий импульсный источник напряжения, соосные

10 катод, анод и катушку внешнего магнитного поля, о т л и ч à Io шийся тем, !TO, с целью увеличеш!я длительности ионного тока и уменьшения величины шунтирующего clо электронного тока, анод снабжен

1:! коллектором электронов, отдслснным от исто !ника !!3!lpя;кe!!И5! диэ. !eкTp!!Чecкой !овсрхностью, являющейся эмиттером ионов, причем коллектор удален от анода и соединен с диэлектрической поверхно20 стью анода конусом или ступенчатым цилиндром.

2. Ускоритель по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что катод снабжен коллектором ионов, соединенным с катодом через допол25 нительную катушку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе зо 1. Р. Humpries SS. 1.ее, R. Х. Рцо!ап

Appl I hys Lett, 25, М 1 (1974) 20.

2, Ю. Л. Бакшаев, П. И. Блинов, Г. И. Долгачев, В. Л. Скорюпин. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по плазменным ускорителям и ионным инжекторам. Москва, 1978, 153 (прототип), 784721

Фиг. z

Составитель Е. Медведев

Редактор О. Филиппова Техред А. Камышникова Корректор Е. Осипова

Заказ 1440/б Изд. М 221 Тираж 856 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2