Способ получения отрицательных ионов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 669982(23) Приоритет Н 01 3 37/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиЯ(088.8) Опубликовано 30,1279 Бюллетень йо 48 Дата опубликования описания 30.1279(71) Заявитель ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ Изобретение отно ехнической физики ользовано нри конс иков отрицательных В современных га иках отрицательных цательных ионов пр мощью,вытягивающег я через отверст оде источника от в 11.полан но ица О ехниполу нов 5 щий способ не ть отбор отри омянутой каме сится к области и может быть иструировании источионов и электронов. зоразрядных источионов отбор отриоизводится с поо электрического ие, выполненное в р тельных иоИзвестный способ отбора отрицательных ионов не позволяет получить пучки отрицательных ионов с малым энергетическим разбросом ионов при малом сопутствующем токе электронов 5 ез дополнительных специальных устройств.Наиболее близким к данному т ческому решению является способ чения и отбора отрицательных ио путем зажигания газового разряда в камере с электоодами и диафрагмами и отбор отрицательных ионов через отверстие эммссии в одном из электродов 21.Однако существуюпозволяет производи цагельных ионов из уп ры с устойчивым ионознергетическим составом и не ограничивает количество сопутствующих электронов,Это обусловлено тем, что отрицательные ионы и электроны, образовавшиеся в различных частях газового разряда на участке между катодом и анодом разряда, ускоряются в электрическом поле разряда по направлению к аноду и приобретают за счет указанного ускорении энергию. В результате у поверхности анода в области отверстия для отбора отрицательных ионов собираются отрицательные ионы и электроны с различными энергиями. Наружное вытягивающее электрическое поле, проникающее через отверстие в аноде, зах" ватывает отрицательные ионы и электроны и ускоряет их по направлению от упомянутой камеры, Совпадение направления электрического поля газовога разряда с направлением вытягивающегб электрического поля не позволяет получить пучок с устойчивым моноэнергетическим распределением отрицатель" ных ионов и не способствует ограничению количества сопутствующих электро" нов. При этом неустойчивости, возникающие на различных участках газоного разряда, вносят соответствующие изменения в энергетическое распределение отрицательных ионов и электронов. Неустойчивость и большое значение энергетического разброса отрицательных ионов в пучке создают определенные трудности в использовании таких пучков особенно в,массспектроскопии отрицательных ионов, а наличие большого количества сопутствующих электронов понижает эффективность устройства и обусловливает рентгеновское излучение в устройствах, где применяется укаэанный способ отбора отрицательных ионов.Цель изобретения - уменьшение количества сопутствующих электронов и15 разброса вытягиваемых ионов по энергииПоставленная цель достигается тем, что разряд зажигают между диафрагмой, расположенной у электрода с эмиссион ным отверстием, и другим электродом, причем на последний подают положительный потенциал, а на электрод с эмиссионным отверстием подают отрицательный потенциал относительно 25 указанной диафрагмы, величина которого обеспечивает вторичную ионоэлектронную эмиссию с поверхности электрода.При таком направлении электрического поля вблизи указанной поверхности отрицательные ионы и электроны, образованные в газоразрядной плазме, отталкиваются от этой поверхности и наоборот, положительные ионы уско ряются в направлении упомянутой поверхности и бомбардируют ее. В результате бомбардировки у поверхности стенки образуется некоторое количество вторичных электронов. При 40 взаимодействии частиц плазмы с указанными электронами, а также за счет других возможных процессов, образуются отрицательные ионы. Некоторая часть указанных отрицательных ионов и электронов захватывается нытягивающим электрическим полем через отверстие для отбора отрицательных ионов и ускоряется по направлению от упомянутой камеры, Отбор отрицательных 50 ионов при этом производится из весьма тонкого слоя плазмы, расположенного у внутренней поверхности стенки камеры. Падение потенциала в таком слое, как правило, мало и поэтому энергетический разброс отобранных отрицательных ионов так же мал.Соответственно по той же причине количество сопутствующих электронов минимально, а их энергетическое распределение так же малоНа чертеже изображен источник 60 отрицательных ионов, в работе которого использован предложенный способ отбора отрицательных ионов.Источник отрицательных ионов содержит камеру 1, диафрагму 2 и 3, б 5 анод 4, электрод с эмиссионным отверстием 5, вытягивающий электрод б и источники тока 7, 8,и 9.Камера 1 предназначена для получения газоразрядной плазмы, диафрагма 3 и анод 4-для поддержаний газового разряда, диафрагма с отверстием 2-для фиксирования плазменного образования 10, стенка электрода 5 выполнена из материала, обеспечивающего вторичную электронную эмиссию для создания благоприятных условий при образовании отрицательных ионов в области отверстия для отбора отри-, цательных ионов, вытягивающий электрод б-для нытягивания отрицательных ионов из камеры 1 и ускорения их в направлении от указанной камеры.Дляосуществления предложенногоспособа отбора отрицательных ионов изкамеры 1, н которой с помощью источника тока 7 между диафрагмой 3 и анодом 4 .поддерживают газовый разряд,приэтом у отверстия диафрагмы 2 образуется светящееся плазменное образование. Между диафрагмой 3 и стенкой электрода 5 поддерживают разность потенциалов с помощью источника тока8, при этом соединение источникатока 7 и 8 - последовательное.При поддержании электрического потенциала на внутренней поверхности стенки электрода 5 ниже, чем потенциал плазмы 10 в области отверстиядля отбора отрицательных ионов, отрицательно заряженные частицы, образованные в плазме 10, не в состоянии попасть н область отверстия для отбора отрицательных ионов, а положительные ионы из плазмы 10 двигаются по. направлению к отверстию отбора, отрицательных ионов и бомбардируют его поверхность, а также поверхность стенки электрода 5. Врезультате бомбардировки ионами внутренней поверхности стенки электрода 5 при рекомбинации ионов у поверхности стенки возникает некоторое количество вторичных электронов. Наличие у поверхности стенки камеры в области отверстия для отбора отрицательных ионов вторичных электронов, положительных ионов, различных атомов и молекул с различными уровнями возбуждения способствует интенсивному образованию отрицательных ионов в указанной области.Образованные отрицательные ионы у отверстия для отбора отрицательных ионов вытягивают из камеры с помощьюэлектрического поля, поддерживаемого источником тока 9 между наружной поверхностью стенки электрода 5 и вытягчвающим электродом б с более высоким электрическим потенциалом, чем потенциал на наружной поверхности стенки электрода 5. Отрицательные ионы с сопутствующими электро669982 нами ускоряются электрическим полем по направлению к вытягивающему электроду 6.При проверке предложенного способа установлено, что отношение силы тока отрицательных ионов водорода к силе тока сопутствующих электродов составляет не менее 0,5 при диаметре отверстия отбора 0,2 мм, давлении водорода в источнике 1.10 1 мм рт.ст., силе тока разряда 0,51 А, напряжении на разряде 65 В, напряжении между катодом и стенкой камеры с отверстием 85 и отсасывающем напряжении 20 кВ, количество отбираемых положительных, отрицательных, ионов и электронов увеличивается с уменьшением электрического потенциала на внутренней поверхности стенки камеры с отверстием для отбора ионов и электронов относительно. электрического потенциала на катоде (с увеличением напряжения источника тока 8) . С помощью масс-спектрографа с фокусировкой по направлению установлено, что с изменением электрического потенциала на внутренней поверхности камеры с отверстием для отбора ионов, изменяется энергия положительных ионов, отбираемых через указанное отверстие, а энергия отбираемых отрицательных ионов и электронов при соответствующих изменениях электрического потенциала на указанной поверхности стенки камеры, практически не меняется при одинаковых остальных, рабочих параметрах источника ионов (отбор положительных ионов производился после изменения полярности ис-. точника тока - 9 в цепи питания источника ионов), Энергетический разброс отрицательных ионов водорода Н в пучке, полученном с помощью указанного источника, не превышает 1 эв при энергии ионов 20 кэВ. Использование предложенного способа отбора отрицателЬных ионов изкамеры, содержащей газоразряднуюплазму, обеспечивает, по сравнениюс существующими способами, следующие 5 преимущества: позволяет павыситьэффективность устройств, в которыхиспользуется предложенный способ,за счет уменьшения количества сопутствующих электронов и уменьшения 1 О энергетического распределения отрицательных ионов в пучке; позволяетполучить пучки отрицательных ионов)с малым энергетическим разбросом безприменения специальных устройств15Формула изобретения Способ получения отрицательных ионов путем зажигания газового разрядав камере с электродами и диафрагмамии отбора отрицательных ионов черезотверстие эмиссии в одном из электродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения количествасопутствующих электронов и разбросавытягиваемых ионов по энергии, разряд зажигают между диафрагмой,расположенной у электрода с эмиссионным отверстием, и другим электродом,причем на последний подают положительный потенциал, а на электрод сэмиссионным отверстием подают отрицательный потенциал относительноуказанной диафрагмы, величина которого обеспечивает вторичную ионо-электронную эмиссию,с поверхности электрода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе401. ЕИев Клй. бгачюВ.Р.,йцЬЪси.й Еи йосВ.ЗвЫгое. 1 АеЮоЖ,22,19 ЬЗ.Р 812. Авторское свидетельство СССРР 258476, кл. Н 01 Х 37/08, 1968. НИИПИ Заказ 8283/5 ираж 923 Подписно филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная