Источник ионов

 

ИСТОЧНЖ ИОНОВ, содержащий газоразрядную камеру, включающую т ермокатод , анод, экранный электрод с , экстрагирующим отверстием, средство создания магнитного поля в камере и систему ускорения осесимметричного пучка ионов, отличающийс я тем, что, с целью првьшения плотности ионного тока пучка, газог разрядная камера вьтолнена в виде тора прямоугольного сечения, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии пучка ионов, экранный электрод совмещен с внутренней стенкой тороидальной камеры, экстрагирующее отверстие вьшолнено в виде кольцевой щели, симметричной относительно плоскости симметрии камеры, перпендикуг лярной оси симметрии пучка, термокатод выполнен в виде двух кольцевых эмиттеров , установленных симметрично относительно экстрагирующей щели, а анод выполнен в виде пары незамкнутых кольцевых электродов, также симметрично расположенных относительно экстрагирующей щели, введен источ |СЛ ник постоянного тока, к полюсам которого параллельно подключены анодные электроды, а система ускорения ионов вьтолнена в виде центробежно-электростатической системы формирования ионного пучка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (511g Н 01 J 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2844211/18«25 (22) 26,11,79 (46) 15.12.85.. Бюл. 9 46 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Г.А.Ковальский (53) 621.387(088,8) (56) Патент США К 3537266, кл. 60-202, опублик. 1970, Патент ClllA 9 4028579, кл. 313-361, .опублик. 1977.,(54 )(57 ) ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий газоразрядную камеру, включающую термокатод, анод, экранный электрод с экстрагирующим отверстием, средство создания магнитного поля в камере и систему ускорения осесимметричного пучка ионов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения плотности ионного тока пучка, газо-... разрядная камера выполнена в виде тора прямоугольного сечения, ось сим- . метрии которого совпадает с осью сим метрии пучка ионов, экранный электрод совмещен с внутренней стенкой . тороидальной камеры, экстрагирующее отверстие выполнено в виде кольцевой щели, симметричной относительно плоскости симметрии камеры, перпендику лярной оси симметрии пучка, термокатод выполнен в виде двух кольцевых змиттеров, установленных симметрично относительно зкстрагирующей щели, а анод выполнен в виде пары незамкну тых кольцевых электродов, также сим- . метрично расположенных относительно экстрагирующей щели, введен источник постоянного тока, к полюсам которого параллельно подкгпочены анодные электроды, а система ускорения ионов выполнена в виде центробежно-электростатической системы формирования ионного пучка.

849920

Изобретение относится к технике создания интенсивных ионных пучков и может быть использовано для создания ионных пушек с большим первиансом ионного пучка.

Известны источники ионов, содержащие газоразрядную камеру на основе разреза Пеннинга и ионно-оптическую систему двух- или трехэлектродную для формирования осесимметричного пучка Ц .

Недостатком известных источников является низкий первнанс пучка из-за ограничений плотности ионного тока по пространственному заряду.

Ближайшим к изобретению техническим решением является источник ионов, содержащий газоразрядную камеру, вклю чающую термокатод; анод, экранный электрод с экстрагнрующим отверстием и средство создания магнитного поля в камере, а также систему ускорения осесимметричного пучка (2) .

В известном источнике газоразрядная камера выполнена цилиндрической, экранный электрод совмещен с торцовой стенкой камеры и в нем выполнено множество отверстий, вырезающих множество индивидуальных пучков.

Система ускорения содержит ускоряющий электрод, в котором также выполнены отверстия, оси которых смещены относительно .осей отверстий в экранном электроде так, чтобы ббеспечить сведение периферийных лучей к оси пучка. Таким образом формируется сходящийся пучок с большей плотностью тока на некотором удалении от ускоряющего электрода.

Недостатком известного источника является то, что сразу же вслед за ускоряющим электродом установлен замедляющий электрод, формирующий ниже по потоку ионов зону компенсации пространственного заряда пучка ионов

В результате радиальная скорость ионов,.приобретенная,ими в зоне ускоряющего промежутка, не будет компенсироваться в зоне компенсации пространственного заряда пучка и, следовательно, пучок, достигнув минимального поперечного размера, начнет вновь расширяться.

Таким образом, в известном источнике ионов можно получить лишь локальное повышение плотности тока.

15

20 перпендикулярной оси симметрии пучка, термокатод выполнен в виде двух

30

45 цилиндрической стенкой камеры и в нем выполнена экстрагирующая коль50

Целью изобретения является повышение плотности ионного тока пуч- ка.

Эта цель достигается тем, что в источнике ионов, содержащем газоразрядную камеру, включающую термокатод, анод, экранный электрод с экстрагирующим отверстием, средство создания магнитного поля в камере и систему ускорения осесимметричного пучка „ ионов, газоразрядная камера выполнена в виде тора прямоугольного сечения, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии пучка ионов, экранный электрод совмещен с внутренней стенкой тороидальной камеры, экстрагирующее отверстие выполнено в ниде кольцевой щели, симметричной относи-. тельно плоскости симметрии камеры, кольцевых эмиттеров, установленных симметрично относительно экстрагирующей щели, а анод выполнен в виде пары незамкнутых кольцевых электродов, также симметрично расположенных относительно экстрагирующей щели, введен источник постоян ного тока, к полюсам которого параллельно подключены анодные электроды, а система ускорения ионов выполнена в виде центробежно-электростатической системы формирования ионного пучка.

На чертеже изображен источник

ИОНОВ .

Источник ионов содержит газоразрядную камеру 1 в виде тора прямоугольного сечейия с осью симметрии

0-0. Объем камеры может быть соединен с вакуумнья объемом, в котором работает источник, лабиринтом (каналом) 2. Внутри камеры установлен термокатод в виде двух кольцевых эмиттеров 3 и пара кольцевых анодных электродов 4. Экранный электрод совмещен с внутренней цевая щель 5. Источник питания разряда 6 включен между анодом и термокатодом. Источник питания 7 служит для нагрева термокатода, а источник питания тока 8 подключен так; чтобы обеспечить протекание по анодным электродам тока, создающего магнитное поле Н. Система ускорения ионов содержит зеркальный 9 и отклоЭ 8499 няющий 10 электроды, образующие известную центробежно-электростатическую систему формирования ионного пучка 11.

Источник ионов работает следующим образом.

Рабочий гаэ поступает в газоразрядную камеру 1, например, по лаби,:ринту 2. Совокупность электродов внутрЕ газоразрядной камеры обеспе- 1р чивает поддержание в ней отражательного разряда Пеннинга, Электро-. ны замагничены в поле Н, и их дрейф нэ анод 4 затруднен, что обеспечивает высокую степень ионизации плазмы в камере. Ионы, не будучи замагничены, истекают через кольцевую щель 5 в экранном электроде и попадают в область действия электрического поля, создаваемого системой, электродов 9 и 10, образующих из: вестную центробежно-электростатическую систему формирования ионного

20 4 пучка. Особенностью указанной системы является то, что радиальные составляющие скорости, приобретенные ионами при ускорении, компенсируют ся пространственным зарядом,,воз» растающнм по тракту ускорения в еилу компрессии пучка. Расчет конфигурации и потейциалов электродов 9 и

10 для заданной степени компрессии пучка рассчитываются известным образом. В результате на выходе из источника формируется практически ламинарный сфокусированный пучок ионов высокой плотностью, распростра" няющийся на,значительные расстояния дрейфа.

Изобретение позволяет повысить . плотность ионного тока, создаваемого с помощью газоразрядного источника ионов более, чем на порядок, что

-способствует интенсификации технологических процессов, осуществляемых с помощью ионного пучка, ВНИИПИ Заказ 8128/2 Тираж 678 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4