Ускоритель ионов

ОПИСАН ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕЕ 11784721 Сокв Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 23.09,82. Бюллетець М 35 (45) Дата опубликования описания 23.09,82(088.8) по делам изобретений и открытий(54) УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ Устройство относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения пучков ионов с энергией до нескольких МэВ, током до 100 кЛ и длительностью до 1 мнс.Известен ускоритель ионов, который имеет малую длительность ионного тока, вызванную высокой скоростью движения катодцой и ацодцой плазм вдоль магнитного поля, приводящая к быстрому замыканию ускоряющего зазора 1,Ближайшим техническим решением является ускоритель ионов 21, содержащий импульсный источник напряжения, соосные катод, анод и катушку внешнего магнитного поля. В таком диоде силовые линии магнитного поля параллельны поверхностям электродов, ограничивающим ускоряющий зазор, благодаря чему затрудняется пересечение зазора электронами и плазмой.Недостатком такого ускорителя является то, что анодцая плазма, эмиттирующая ионы, образуется тем не менее за счет бомбардировки поверхности анода электронами, пересекающими зазор поперек магнитного поля. Это приводит к ограничению длительности ионного тока, так как анодная плазма образуется благодаря частичному нарушению магнитной изоляции. Начиная с некоторой величины рост магнитного поля приводит к уменьшению ионноготока, т. е. улучшение изоляции не толькоподавляет электронный ток, но и приводитк уменьшению ионного тока.5 Целью изобретения является увеличениедлительности ионного тока и уменьшениевеличины шуцтирующего его электронноготока,Для достижения указанной цели в уско 10 рителе ионов, содержащем импульсный источник напряжепя, соосные катод, анод икатушку внешнего магнитного поля, анодснабжен коллектором электронов, отделенным от источника напряжения диэлектри 15 ческой поверхностью, являющейся эмиттером ионов, причем коллектор удален отанода и соединен с диэлектрической поверхностью анода конусом илц ступенчатым цилиндром. Кроме того, катод сцаб 20 жец коллектором ионов, соединенным с катодом через дополнительную катушку.1.1 а фиг. 1 представлена схема предлагасмого ускорителя; ца фиг, 2 - схема ускорителя с автоматической регулировкой25 плотности анодцой плазмы,Ускоритель содержит соосно расположенные катушку внешнего магнитного поля 1, катод 2, анод 3 с изолятором 4, коллектором электронов 5 и ступенчатым ци 50 лнцдром (иле конусом) б, еесточнек им784721 Фиг 1 пульсного напрякения 7. При подаче напряжения между катодом 2 и анодом 3 с катода вдоль силовых линий магнитного поля на коллектор 5 проходит электронньш пучок 8, величина которого определяется соотношением диаметров катода 2 и цилиндра 6 и может быть сделана достаточно малой. Этот ток заряжает конденсатор, образованный анодом 3 и цилиндром 6, что приводит к пробою поверхности изолятора 4 (со стороны катода) и образованию анодной плазмы, с поверхности которой ионный пучок 9 ускоряется в сторону катода. Чтобы исключить расширение ионного пучка, эмиттирующая поверхность изолятора 4 сделана вогнутой.Катод 2 (см. фиг. 2) может иметь коллектор ионов 10, соединенный с катодом через дополнительную катушку 11. В этом случае ток ионного пучка 9 попадает на коллектор 10 и, протекая по катушке 11, изменяет положение силовых линий результирующего магнитного поля. Электронный пучок 8, следуя вдоль измененных силовых линий, занимает положение 12 и перестает попадать на коллектор 5. Электронный ток прекращается, так как электроны ко,чеблются вдоль силовых линий между катодом 2 и образовавшимся виртуальным катодом 13. Выделение энергии на эмиттирующей поверхности изолятора 4 прекращается.Изобретение позволяет увеличить длительность ионного пучка и уменьшить величину электронного тока, шуптирующего диод. Кроме того, улучшаются условия транспортировки и фокусировки ионного пучка, так как иск,почается движение ионов поперек магнитного поля, приводящее к искривлению их траекторий.5 Ф ор мул а изобретения 1. Ускоритель ионов, содержащий импульсный источник напряжения, соосные 10 катод, анод и катушку внешнего магнитного поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения длительности ионного тока и уменьшения величины шунтирующего его электронного тока, анод снабжен 15 коллектором электронов, отдслснным отисточника напри;кени 51 диэлектрической поверхностью, являющейся эмиттером ионов, причем коллектор удален от анода и соединен с диэлектрической поверхно стью анода конусом или ступенчатым цилиндром.2. Ускоритель по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что катод снабжен коллектором ионов, соединенным с катодом через допол нительную катушку. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЗО 1. Р. Нцшрг 1 ез 8, 1.ее, Й. Х, РцоапЛрр 1 Рйуз 1.е 11, 25, М 1 (194) 20.2, Ю. Л. Бакшаев, П, И. Блинов,Г. И, Долгачев, В, Л. Скорюпин, Тезисы докладов 1 Ч Всесоюзной конференции по Зз плазменным ускорителям и ионным инжекторам. Москва, 198, 153 (прототип),784721фиг. ЯСоставитель Е. Медведев Редактор О. филиппова Техред А. Камышникова Корректор Е. ОсиповЗаказ 1440/б Изд. М 221 Тираж 856 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2