Ускоритель ионов металлов

(51) б Н 05 Н 5/ 12) О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ и анод 2нчю на анод 22) 27,02,87 ему, вк,лазменнмаги щую катод ку, установ систему источник 4 2 введен ко пу с токов едущими питания. Между льцевой электрод азменной пушки золятор 6. Катод полнен в виде тну и 3 элементам электрода 5, а межд установле 7 плазме стержня, отверстии и 1 и у эле тродами п, мический и кер ной пушки вь онец кото ого закреплен ругой электри и элементами од ра 6, а коведущ ены в лят с т оеди форме спирали ами подключены которыеАрхимеда выпол нешними кон 5 электр дин ист втономн ик и я маги И Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам вторскому свидетельств(71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(54) УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к ускорительнойтехнике, Цель - упрощение конструкции,снижение потребляемой мощности ускорителя. Ускоритель содержит ускоряющую сисскоритель содержит толькоитания, В нем отсутствуеттная система. 2 ил.1494835 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Изобретение относится к ускорительнойтехнике и может использоваться в качестве генератора ускоренных ионов при выполнении ряда технологических операций (легирование поверхностных слоев изделий, упрочнение поверхности, нанесение антикоррозионных покрытий и др.) в различных отраслях техники, а также при проведении научных исследований.Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение потребляемой мощности.На фиг. 1 изображена конструктивная схема ускорителя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,Ускоритель содержит ускоряющую систему, включающую цилиндрические соосные катод 1 и анод 2, плазменную пушку, установленную на аноде 2, магнитную систему с токоведущими элементами 3 и источник 4 питания, подключенный к катоду 1 и аноду 2. Между катодом 1 и анодом 2 введен дополнительный кольцевой электрод 5, а между электродами плазменной пушки установлен керамический изолятор 6 с глухим осевым отверстием. Катод 7 плазменной пушки выполнен в виде стержня, один конец которого закреплен в отверстии изолятора 6, а другой электрически соединен с токоведущими элементами 3, которые выполнены в форме спирали Архимеда и внешними концами подключены к электроду 5. Величины первого зазора между электродом 5 и катодом 1, а также второго зазора между электродами плазменной пушки по поверхности изолятора 6 выбраны из условий нарушения электрической прочности зазоров в последовательности первого и второго,На фиг. 1 также изображены плазма 8, а также конденсатор 9 и ключ 10 источника 4 питания.Ускоритель работает следующим образом. Включают источник 4 питания. При этом замыкают ключ 10, и импульс напряжения от предварительно заряженного конденсатора 9 поступает на анод 2, Катод-стержень 7 принимает промежуточный потенциал, опреУскоритель ионов металлов, содержащий ускоряющую систему, включающую цилиндрические соосные катод и анод, плазменную пушку, установленную на аноде ускоряющей системы, магнитную систему с токоведущими элементами и источник питания, подключенный к электродам ускоряющей системы, отличаощийся тем, что, с целью упрощеделя емый соотношением емкостей между этим электродом и анодом 2 (емкость через изолятор 6) и между электродом 5 и катодом 1, Большая часть напряжения оказывается приложенной к первому зазору. При достижении в этом зазоре напряженности электрического поля, превышающей порог возникновения взрывной эмиссии, с катода 1 на электрод 5 возникает электронный ток. Этот ток протекает по токоведущим элементам 3, возбуждает радиальное магнитное поле и увеличивает разность потенциалов между электродами пушки до величины, превышающей порог возникновения электрического разряда между электродами пушки по поверхности изолятора 6. При этом плазменная пушка срабатывает и генерирует плазму 8 в направлении катода 1. Ионы плазмы 8 ускоряются электрическим полем катода 1, а электроны задерживаются поперечным магнитным полем токоведущих элементов 3, что приводит к снижению потребляемой ускорителем мощности.Несмотря на то, что в ускоритель введены дополнительные элементы, в целом конструкция существенно упрощается. В отличие от прототипа рассматриваемый ускоритель не содержит автономной магнитной системы с устройством питания и приспособлениями для выталкивания магнитного поля внутрь ускоряющего промежутка. Кроме того, в нем используется только один источник питания, от которого при возникновении взрывной эмиссии запитываются межэлектродный промежуток плазменной пушки и ускоряющая система.Испытания показали, что по сравнению с прототипом рассматриваемый ускоритель обладает приблизительно в 4-5 раз меньшим энергопотреблением.Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. - М.: Атомиздат, 1972.Плазменные ускорители и ионные инжекторы. Тезисы докладов. Днепропетровск, 1986, с. 78-79. ния конструкции и снижения потребляемой мощности, между катодам и анодом ускоряющей системы введен дополнительный кольцевой электрод, а между электродами плазменной пушки установлен керамический изолятор с глухим осевым отверстием, причем катод плазменной пушки выполнен в виде стержня, один конец которогозакреплен в отверстии изолятора плазменной пушки, а другой электрически соединен с токоведущими элементами, которые выполнены в форме спирали Архимеда и внешними концами подключены к дополнительному кольцевому электроду, при этом величины зазоров между кольцевым электродом и катодом, а также между катодным стержнем и держателем изолятора выбраны из условий ЕэЕю.э, а Ед сЕр, где Еэ-к и Ед, напряженности электрического поля (В/м) в зазорах кольцевой электрод-катод и анод- стержень соответственно, а Енз.э - пороговая напряженность взрывной эмиссии (В/м) и Ер - пробивная напряженность изолятора поверхности (В/м).