Измеритель ионного тока

Всеооюзнал Ветен т но-тех ми чеснвя или а А397860 О союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ависимое от авт. свидетельствааявлено 15 Х.1970 ( 1436706/26-25) М. Кл. С 01 г 19/1 исоединением заявкиГосударственныи комит Совета Министров ССС ло делам изаоретенийи открытий иорите ДК 639.9.08(088.8) Опубликовано 17.1 Х.1973. Бюллетень37Дата опубликования описания 30.1,1974 Авторыизобретсни И. А. Губарев, Н, С. Диняева и Ю, А. Рыжо ковский ордена Ленина авиационный институ имени Серго Орджоникидзе аявитель МЕРИ ИОННОГО ТОКА Кроме того, ионов с мише мишенью уста тенциалом кол да ионов, пер перед нейтрал ни.Конструкция (ловушки) пр Известен измеритель ионного тока, представляющий собой многосеточный зонд, состоящий из кожуха с наружной сеткой, находящейся под плавающим потенциалом, внутренней сетки, имеющей отрицательный потенциал, и металлической заземленной мишени. По прибору, подключенному к мишени, определяют ионный ток, приходящий па нее из плазменного потока. Многосеточный зонд непригоден для работы с диэлектрической мишенью, находящейся под плавающим потенциалом.Целью изобретения является разработка измерителя, позволяющего определять ток ионов, бомбардирующих диэлектрическую мишень.Цель достигается путем установки перед мишенью за пределами ионного пучка, около его границы, эмиттера электронов, например, термоэмиссионного типа. для измерения тока вторичных ни между внутренней сеткой и новлен под отрицательным по- лектор с отверстием для прохоекрывающий полупространство изатором и поверхностью мишепредложенного измериставлена на чертеже. В держателе 1 закрепляется диэлектрическая мишень 2. Размеры мишени должны быть таковы, чтобы бомбардирующий ионный пучок полностью попадал на нее. Перед ми шенью 2, за пределами ионного пучка, устанавливается термоэмиссионный нейтрализатор 3, закрепленный на стойках 4. Через изолирующие втулки 5 держатель 1 и стоики 4 крепятся к фланцу 6, который через изоляцион ные втулки 7 соединяется с фланцем 8. Винтами 9 к фланцу 6 крепится внутренний стакан 10, на боковой поверхности которого сделаны окна, закрываемые мелкоячеистой сеткой 11. Для прохождения внутрь стакана 10 15 ионного пучка в его днище выполнено отверстие, прикрытое сеткой 12, Наружный стакан 13, закрепленный на фланце 8, аналогичен по конструкции внутреннему стакану 10 и отличается только размером отверстия для прохода 20 ионов, прикрытого сеткой 14. Диаметр сетки14 должен быть таким, чтобы из плазменного потока вырезался пучок с равномерной радиальной концентрацией ионов, Диаметр внутренней сетки 12 должен быть больше диамет ра наружной сетки 14 настолько, чтобы ионыпучка проходили через ячейки сетки 12, не попадая на ее оболочку, Сетки 11, 12 и 14 выполняют из термостойких и эрозионностойких материалов. Размеры ячеек определяются по 30 методике расчета многосеточных зондов.397850 а отсюда25 7 7 е+7 е 8 Шпильками 15 и 16 стягиваются фланцы 6 и 8. Внутри стакана 10 установлен термостойкий металлический коллектор 17, перекрывающий половину пространства перед нейтрализатором 3 и поверхностью мишени 2. В псредней части коллектора 17 имеется отверстие для прохода ионов внутрь него. Коллектор 17 через изоляционные втулки 5, 7 соединен шпильками 15, 16 с фланцами 6 и 8. Габаритные размеры стаканов 10 и 13, коллектора 17, держателя 1 и,расстояния между ними выбираютсяя из конструктивных соображений. Плазменный поток из источника вырезается наружной сеткой 14, на которой при этом появляется плавающий потенциал. Сетка 14, с одной стороны, не пропускает в плазму возмущений, вносимых сеткой 12, а с другой, предохраняет последнюю от попадания на нее ионов потока. На сетку 12, где плазма разделяется на ионы и электроны, подается отрицательный потенциал. Внутрь стакана 10 проникают только ионы, которые на пути к диэлектрической мишени 2 нейтрализуются за счет электронов, уходящих с термоэмиссионного нейтрализатора 3 (эмиттера). По току этих электронов определяется величина тока бомбардирующих ионов. Сетки 11 препятствуют проникновению из плазменного потока ионов и электронов внутрь измерителя. В цепи эмиттера установлен токовый прибор, по показаниям которого определяется ток электронов Ууходящих с эмиттера. Постепенный нагрев термоэмиссионного эмиттсра приводит к постепенному изменению двух взаимно влияющих друг на друга величин, т. е. к росту электронного тока У, и уменьшению вытягивающей разности потенциалов (между пучком и эмиттером) Ъ, Наконец, 1, уменьшается до такой величины, при которой электронный ток с эмиттера остается неизменным, несмотря на дальнейшее увеличение тока нагрева нити эмиттера (электроны не могут попасть на стенки стакана 10 и сетку 11, так как на последние подан отрицательный потенциал) .Такой режим насыщения свидетельствует о токовой нейтрализации. Без учета вторичных токов с мишени можно считать, что где 1, - ток элекронов с нейтрализатора;Й - ток ионов, бомбардирующих диэлектрическую мишень.Это дает основание отождествлять величи ну ионного тока с показанием токового приоора в цепи нейтрализатора при режиме насыщения. Для увеличения срока службы эмиттер устанавливается за пределами ионного пучка, вблизи его границы.10 В сл)чае более точного определения величины ионного тока П необходимо учитывать вторичные токи с мишсни. Так как внутренний стакан 10 и сетка 11 находятся под отрицательным потенциалом, то вторичные электро ны с мишени заперты.Подавая отрицательный потенциал на коллектор 17, определяют ток вторичных ионов с мишени 1С учетом величины 1,. уравнение (1) можно записать как: Для того чтобы все вторичные ионы с мишени попадали на коллектор, он должен перекрывать половину пространства между внутЗ 0 ренней сеткой и мишенью с нейтрализатором. П р едм ет из о бр етения 1, Измеритель ионного тока, содержащий З 5 корпус, выполненный в виде двух цилиндров,один из которых, расположен соосно внутри другого, образуя многосеточный зонд, мишень, укрепленную с помощью держателя внутри корпуса, блок рсгистрации и блок питания, 40 отличающийся тем, что, с целью обеспеченияизмерения потока ионов на диэлектрическую мишень, в корпусе вблизи предполагаемой траектории потока ионов установлен эмиттер электронов, например, термоэмиссионного ти па, подключенный к блокам питания и регистрациии.2. Измеритель ионного тока по п, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, коллектор вторичных частиц, 50 расположенный внутри корпуса, выполнен перекрывающим полупространство перед мишенью.Составитель Е, ГромовРедактор Т. Орловская Техред А. Камышннкава Корректор А. ВасильеваЗаказ 3719/12 Изд.94 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. 45 Типография, пр. Сапунова, 2