Ионная пушка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичаских республик

< н794784.Ф

Ф

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 0g047g (21)274б282/18-25 (51)М. Кл з

Н 05 Н 5/00 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет.

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 070181. Бюллетень 14о 1

Дата опубликования описания 070181 (53) УДК 621.384,,б (088,8) (72) Автор изобретения

В.М, Быстрицкий ц ° В

Научно-исследовательский институт ядерной фи:иКи при Томском политехническом институте им, С,Я," Кирова (71) Заявитель (5 4 ) ИОННАЯ ПУШКА

Настоящее изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовайо для получения сильноточных ионных пучков. Известна ионная пушка, состоящая из двух токовых катушек для создания импульсов магнитного поля, двух проводящих катодов, расположенных осесимметрично и эквидистантно относительно дискового анода выполненного из водородосодержащего тонкой фольги или сетки, укрепленной на металлическом кольцеГ1, В таком устройстве при поступлении положительного импульса на анод электроны, эмитируемые из катодов, совер- 15 шают колебания через тонкий анод, выделяя в нем энергию, идущую на образо.вание плазмы, служащей источником .ионов, Известна также ионная пушка, со- 20 держащая проводящие цилиндрические катоды, расположенные симметрично и эквидестантно с анодом выполненным из проводящего и водородосодержащего материала, катушки для создания

25 магнитного импульсного поля 121.

В этом устройстве при поступлении высоковольтного импульса анод по внутренней поверхности отверстий происходит электрический пробой эа 30 счет переходных процессов, в результате чего образуется плазма, служащая источником ионов.

К недостатку как первого, так и второго устройства относительно малая плотность генерируемого ионного пучка, обусловленная их расходимостью.

Вследствие этого, для увеличения плотности ионного пучка необходимо использовать дополнительные фокусирующие устройства.

По совокупности конструктивных признаков из двух рассмотренных аналогов в качестве прототипа выбрано устройство.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение плотности ионного пучка путем фокусировки.

Цель достигается тем, что анод ионной ушки выполнен в виде полого тела вращения, внутренняя поверхность которого имеет форму симметричного сферического пояса и состоит из замкнутых (кольцевых или спиральных) проводящих и изолированных водородосодержащих участков, а на боковых поверхностях катодов сделаны продольные прорези.

На чертеже схематически показана предлагаемая ионная пушка.

794784

Формула изобретения

Пушка состоит.из анода 1, во внутреннюю поверхность которого, выпол- ненного в виде сферического пояса, вставлены металлические кольца 2 из металла с высокой проводимостью(например из латуни), двух цилиндрических проводящих катодов 3 с продольными прорезями 4 по боковой поверхности катушек 5 для создания магнитного иоля, анододержателя б, соединенного электрически с центральным металлическим кольцом 2. Цилиндрические проводящие катоды расположены осесимметрично и эквидистантно относительно анода.

Ионная пушка работает следующим образом, И

При подаче высоковольтного импульса анод 1 но анододержателю б на внутренней поверхности анода 1 за счет распределения напряжения между катодами 3 и анодом 1 происходит gQ электрический пробой,в результате которого образуется слой плазмы, служащей в дальнейшем источником ионов.

Одновременно с подачей высоковольтного импульса, на катушки 5 подается токовый импульс для создания импульсного магнитного поля 7, препятствующего рассыпанию электронов на анод.

Поле 7. диффундирует:. сквозь прорези 4 в боковой поверхности катодов и выстилаат внутреннюю поверхность анода, не оникая внутрь нее благодаря наличию металлических колец, обеспечивая таким образом магнитную изоляцию, т.е. отсутствие потерь электронов на анод 1. Эммитируемые с катодов 3 под действием электрического поля анода

1 электроны ускоряются в анод-катодном зазоре и, будучи замагниченными, совершают колебания между катодами, создавая в пространстве внутри анода 4О

1 область пространственного заряда

8, являющуюся виртуальным катодом.

Вытягиваемые из плазмы электрическим полем этого заряда 8 ионы 9 образуют сходящийся к центру сфокусированный ионный пучок, нейтрализованный по заряду, T.ê. ионы, двигаясь к центру 10 сквозь пространственный заряд

8, вытягивают за собой нейтрализующую электронную компоненту. Тот факт, что ионы 9 при движении к центру 10 пересекают суммарный нулевой магнитный поток, способствует уменьшению размеров фокального пятна 10 и обеспечивает в нем очень высокую плотность ионного потока.

В предлагаемой конструкции ионной пушки .в связи с большим резервом работы анодам катодов можно обеспечить надежную генерацию сфокусированных ионных пучков в многократном режиме без необходимости переборки всего устройства и замены анода.

Ионная пушка, содержащая проводящие цилиндрические катоды расположенные симметрично и эквидистантно с анодом, выполненным из проводящего и водородосодержащего материала, катушки для создания магнитного импульсного поля, отличающаяся тем, что, с целью увеличения плотности ионного пучка путем фокусировки, анод ионной пушки выполнен в виде. полого тела вращения, внутренняя поверхность которого выполнена как симметричный сферический пояс и состоит иэ замкну,тых (напр. кольцевых или спиральных) проводящих и водородосодержащих участков, а на боковых поверхностях катодов сделаны продольные прорези.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Humphries S. J. Lee. J. J, Sundan R N "Jour оf Арре phys 1975, 46, р 1, р. 187-192.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 605480, кл. Н 05 Н 5/00, 1978 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 947б/4

Тираж 898 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4