Электронно-ионный источник

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к устройству плазменных источников заряженныхчастиц,По основному авт.св. М 456322известен универсальный электронноионный источник с продольным извлечением частиц из отражательногоразряда с холодными катодами, содержащий катод с эмиссионным отверстиеми расположенный против него второй 10катод, анод, систему вытягиванияи систему электропи-ания, которая содержит дополнительный источник напряжения, причем катоды изолированыодин от другого и присоединены к вц эводам указанного источника напряжения, а во втором катоде имеется полость, через которую в источник подается рабочее вещество, Относительно высокая эффективность извлечения 20электронов достигается в результатеприменения во втором катоде катоднойполости, обеспечивающей стягиваниеразряда к оси, а также за счет подачи между изолированными .катодаминапряжения смешения от дополнительного источника питания, снижающегокатодное падение потенциала у эмиттерного катода. Однако снижение напряжением смещения величины катодногопадения потенциала у эмиттерного катода до нуля невозможно, так как приэтом нарушаются условия, необходимыедля продольного кялебания электронов в разряде, й источник перестаетработать вследствие погасания разряда. Поскольку в рабочем режиме источника у эмиттерного катода пониженное катодное падение потенциала,не все электроны, движущиеся изплазмы к эмиттерному катоду,способнц 40выйти из разряда через эмиссионныеотверстия, а только те, энергиикоторых достаточно для преодоленияостаточного катодного падения потенциала - менее энергичные электроны 45тормозятся в катодном падении потенциала и возвращаются в плазму. Такимобразом, в этом источнике возможнаяэффективность извлечения реализуется не полностью.50Целью изобретения является повышение эффективности источника.Это достигается тем, что в отверстие полого катода помещена втулка,образующая катодную полость и выполненная из металла, имеющего вцсокий коэффициент фотоэлектронной эмиссии, например магния.Предложенный электронный источник схематически изображен на чертеже. 60Источник содержит холодный эмиттерный катод 1 с эмиссионным каналом, через который осуществляется извлече.ние электронов, холодный катод 2, в отверстие которого введена вставка у 3, образующая катодную полость, цилиндрический анод 4 и извлекающийэлектрод 5, Магнитное поле междукатодами обеспечивается постояннымкольцевым магнитом б. Рабочий газпоступает в разрядную камеру черезкатодную полость во вставке.При подаче напряжения между като.дами 1,2 и анодом 4, в разряднойкамере сначала возбуждается обыкновенный пеннинговский разряд междуплоскими частями катодов. С увеличением тоха этого разряда, когда протяженность области катодного паденияу апертуры катодной полости становится меньше радиуса апертуры, плазмапеннинговского разряда проникаетв полость, вследствие чего возбуждается эффект полого катода и пеннинговский разряд переходит в пслокатодный отражательный разряд. Основнымвидом эмиссии с катодов в пеннинговском разряде является ионно-электронная эмиссия, а в полокатодном стража"тельном разряде - Фотоэлектроннаяэмиссия. Поэтому для снижения напряжения и тока пеннинговского разряда,при котором происходит эаживаниеполокатодного отражательного разряда,плоские части катодов в источнике изготовлены из материала с относительновысоким коэФФициентом ионно-электронной эмиссии (например сталь . Катодная вставка 3 выполнена из материала с высоким коэффициентом фотоэмиссии и низким коэффициентомионно-электронной эмиссии ( напримермагний . Это обеспечивает относительно низкое напряжение горения полокатодного отражательного разряда,а также лучшее стягивание разрядак оси полости, поскольку при зажигании полокатодного отражательногоразряда интенсивность эмиссионныхпроцессов на плоских частях катодовсущественно снижается,Стягивание разряда приводит к резкому увеличению плотности плазмы у апертуры эмиссионного канала и, следовательно, к снижению в этой области протяженности катодного падения потенциала, При достаточно малом, для предлагаемой конструкции источника, токе полокатодного отражательного разряда протяженность катодного падения потенциала у апертуры эмиссионного канала становится меньше ее радиуса и. происходит разрыв слоя катодного падения потенциала в апертуре эмиссионного канала.При этом плазма положительного отражательного разряда проникает в эмиссионный канал и становится возможным извлечение электронов с эффективностью, превышающей эффективность извлечения при наличии электрической асимметрии разряда ( смещение ), но в от551948 сутствие разрыва слоя катодногопаде"иия потенциала.Таким образом, применение в пред-,лагаемом источнике катодной вставки актор Е.З иетова Техред Ж,Кастелевич Корректор И.Ватрушк Тираж 701 ного комит ений и отк 5, Раушска ное/5 ал ППП "Патент", г., У Зак Ц ц 9 ород, Ул. Проектная, 41 Гс.; ил каз б 585/3 ВНИИПИ Государстве цо делам изобре 113035, Москва, Ж с высоким коэффициентом фотоэмиссии и низким коэффициентом ионно-элект"ронной эмиссии позволяет повысить эффективность извлечения. По а СССР ыт ий наб.,