Плазменный источник ионов — «антипробкотрон»

чу О П Й С А Й-"И. Е И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ Сова СоветскихСоциалистических-., Реептбвик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-М. Кл. Н 011 3/06Н 011 15/00Г 0311 5/00 Заявлено 07.Ч,1968 (1 чЪ 1237843/26-25) с присоединением заявки- Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров СССРПриоритет -Опубликовано 081,1973, Бюллетень6 Дата опубликования описания 17.1 Ч.1973 УДК 533,07 (088.8) Авторыизобретения Н. В, Плешивцев, Н, Н. Семашко и И, А. Чухин Заявитель ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ - АНТИПРОБКОТРОН Изобретение, относится к области техники получения ионных пучков и может использоваться в экспериментальных термоядерных установках, сцльноточиых ускорителях заряженных частиц, ионных двигателях ц друпгх аналогичных устройствах. В известных плазменных источниках ионов плазма образуется в разряде между накаливаемым катодом и диодом в виде полой конической трубки и растекается по радиусу вдоль мапштцого поля с убывающсй напряжецностгцо. Отбор ионов производится с поверхности замапшчеццой плазмы поперек магнитного поля.Увеличение площади поверхности отбора ионов ца больших радиусах в этом случае це дает эффекта, так как с увеличением радиуса падает концентрация ионов. Кроме этого, цаличне оссвой составляюцей магнитного поля в области отбора ионов создает азцмутальцые скорости ионов на выходе из области магнитного поля источника, что суц 1 сственно снижает возможность фокусировки пучка, В связи с этим ионные токи в подобных источниках не превышают 1 - -2 а.Цель изобретенияполучение сфокусированных ионных потоков, харктеризующихся токами в десятки ампер при относительно небольших ускоряющих напряжениях (20 кв).Это достигается тем, что в предлагаемом источнике благодаря специальным формам и расположению катода, ацтцкатода и соленоидов радиальный поток плазмы, утоцьшающийся по мере уветиченця диаметра, находится в поле, создаваемом двумя соленоидами, включенными однц навстречу другому.Прц равенстве ампер-витков этик соленоидов в медиаццой плоскости отсутствует продольная компонента поля, а радиальная нарастает цо радиусу - образуется поле ацтцпробко 1 о трона. Благодаря этому в наиболее узкой части разряда, в месте отбора ионов, при большой площади эмиссионной кольцевой щели в плазме достигается повышенная коццецтраия ионов при отсутствии азцмутальной со;-, ставляющей их скоростей. Система электродов для ускорения ионов и формирования пучка в виде концецтричцых колец, имеющих азимутальную щель, расположена вблизи эмиссионной щели ца небольшом расстоянии от 20 эмцттцрующей стабилизированной поверхности плазмы. Прц относительно небольшой разности потенциалов эти электроды создают сильное электрическое поле (1 О п/с.ц), перпецдцк лярное магнитному полю.25 На чертеже изображена схема предлагаемого источника.В корпусе вакуумной камеры / размещенкатод 2, состоящий из двух соединенных с одной стороны коаксцальцых цилиндров. ВоЗО круг катода установлен анод 3, изготовлен3ный из двух конических дисков. Внешняя поверхность наружного цилиндра катода покрыта веществом 4 с хорошей эмиссионной способностью (например, гексаборидом лантана) таким образом, чтобы покрытие находилось по обе стороны медианной поверхности б магнитного поля. Между катодом и анодом образуется радиальный разряд, плазма которого б имеет форму диска, утоньшающегося по мере увеличения его диаметра. Вокруг анодных дисков, напротив зазора между ними, расположен кольцевой антикатод 7. В одном из анодных дисков, в районе наименьшего зазора, на радиусе Я находится кольцевая эмиссионная щель, а на небольшом расстоянии от нее установлена система ускоряющих электродов, состоящая из двух колец 8 и 9, имеющих азимутальную щель. Магнитное поле создается двумя соленоидами 10, расположенными по обе стороны медианной плоскости. Фокусировка ионов в пучок 11 осуществляется магнитной линзой 12. Источник изолирован от земли и соленоидов изолятором 1. Газ напускается в разрядную камеру по трубке 14.Источник работает следующим образом, К обмоткам соленоидов подается ток, и создается магнитное поле с напряженностью радиальной составляющей в области отбора ионов около 2000 эрстед. Катод нагревается до рабочей температуры током, который пропускается по концентричным цилиндрам. В газо- разрядную камеру напускается газ до давления 10- 10лглг рт. ст. Далее па анод подается напряжение для образования дуги 100 - 200 в. Под действием нарастающего по радиусу магнитного поля плазма сжимается в осевом направлении, Благодаря этому эф 4фекту под действием потока электронов с катода на радиусе создается плазма с достаточно высокой концентрацией ионов (порядка 10 гзсм-). На отбирающий электрод и на корпус источника подаются потенциалы соответственно - 15 кв и + 20 кв, Питание катушек магнитной линзы подбирается так, чтобь обеспечить радиальную фокусировку ионного пучка.10Предмет изобретен и яПлазменный источник ионов, содержащийгазоразрядную камеру с накаливаемым като дом, анодом и антикатодом, электроды отбора ионов, соленоиды и магнитную линзу, отличагогЧийся тем, что, с целью увеличения ионного тока, катод выполнен в виде двух соединенных с одной стороны коаксиальных ци.шнд ров, причем на внешней стороне наружногоцилиндра нанесено эмиссионное покрытие; анод состоит из двух конических дисков, охватывающих внешгпою поверхность катода и установленных так, что зазор между диска ми уменьшается по мере удаления от поверхности катода; антикатод выполнен в виде кольца, располокепного вокруг аподных дисков, напротив зазора между пимп; эмиссионная кольцевая щель в одном из анодпых дис ков выполнена на диаметре минимального зазора между анодными дисками; с наруиной стороны эмиссионной щели установлены кол, цевые коаксиальные электроды отбора ионов; по обе стороны плоскости, проходящей посе редине зазора между аноднымн дисками, вокруг антикатода расположены два соленоида, включенные один навстречу другому.294545 12 ДД" ставитедь В. Башкатов Тираж 780 Подписноеотнрнти при Совете Мн:истрсв СССРкая наб., д. 45 аказ 926 Изд Ъъ 125ЦНИ 1 ПИ Комитета по дела изобретена иМосква, Ж-З 5, Рауне