Источник ионов

,(54 )(57 ) ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащийгазоразрядную камеру, включающую термокатод, анод, экранный электрод сэкстрагирующим отверстием, средствосоздания магнитного поля в камере исистему ускорения осесимметричногопучка ионов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппенияплотности ионного тока пучка, газо-,.разрядная камера выполнена в виде тора прямоугольного сечения, ось сим- .метрии которого совпадает с осью симметрии пучка ионов, экранный электрод совмещен с внутренней стенкой .тороидальной камеры, экстрагирующееотверстие выполнено в виде кольцевойщели, симметричной относительно плоскости симметрии камеры, перпендику.лярной оси симметрии пучка, термокатодвыполнен в виде двух кольцевых змиттеров, установленных симметрично относительно зкстрагирующей щели, аанод выполнен в виде пары незамкнутых кольцевых электродов, также сим- .метрично расположенныхотносительноэкстрагирующей щели, введен источник постоянного тока, к полюсам которого параллельно подкгпочены анодныеэлектроды, а система ускорения ионоввыполнена в виде центробежно-электростатической системы формирования ионного пучка.849920 Изобретение относится к технике создания интенсивных ионных пучков и может быть использовано для создания ионных пушек с большим первиансом ионного пучка. 5Известны источники ионов, содержащие газоразрядную камеру на основе разреза Пеннинга и ионно-оптическую систему двух- или трехэлектродную для формирования осесимметричного пучка Ц .Недостатком известных источников является низкий первнанс пучка из-за ограничений плотности ионного тока по пространственному заряду.Ближайшим к изобретению техническим решением является источник ионов, содержащий газоразрядную камеру, вклю чающую термокатод; анод, экранный электрод с экстрагнрующим отверстием и средство создания магнитного поля в камере, а также систему ускорения осесимметричного пучка 2В известном источнике газоразрядная камера выполнена цилиндрической, экранный электрод совмещен с торцовой стенкой камеры и в нем выполнено множество отверстий, вырезающих множество индивидуальных пучков. Система ускорения содержит ускоряющий электрод, в котором также выполнены отверстия, оси которых смещены относительно .осей отверстий в экранном электроде так, чтобы Обеспечить сведение периферийных лучей к оси пучка. Таким образом формируется сходящийся пучок с большей плотностью тока на некотором удалении от ускоряющего электрода.Недостатком известного источника является то, что сразу же вслед за ускоряющим электродом установлен замедляющий электрод, формирующий ниже по потоку ионов зону компенсации пространственного заряда пучка ионов ка. 10 15ю тельно плоскости симметрии камеры,20 перпендикулярной оси симметрии пуч 25 30 З 5 На чертеже изображен источник 40 50 В результате радиальная скорость ионов,.приобретенная,ими в зоне уско" ряющего промежутка, не будет компенсироваться в зоне компенсации пространственного заряда пучка и, следова" тельно, пучок, достигнув минимального поперечного размера, начнет вновь расширяться. Таким образом, в известном источнике ионов можно получить лишь локальное повышение плотности тока. Целью изобретения является повышение плотности ионного тока пуч Эта цель достигается тем, что в источнике ионов, содержащем газоразрядную камеру, включающую термокатод, анод, экранный электрод с экстрагирующим отверстием, средство созданиямагнитного поля в камере и систему ускорения осесимметричного пучкаионов, газоразрядная камера выполненав виде тора прямоугольного сечения, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии пучка ионов, экранный электрод совмещен с внутреннейстенкой тороидальной камеры, экстрагирующее отверстие выполнено в нидекольцевой щели, симметричной относи-. ка, термокатод выполнен в виде двух кольцевых эмиттеров, установленных симметрично относительно экстрагирующей щели, а анод выполненв виде пары незамкнутых кольцевых электродов, также симметрично расположенных относительно экстрагирую"щей щели, введен источник постоянного тока, к полюсам которого параллельно подключены анодные электроды, а система ускорения ионов выполнена в виде центробежно-электростатической системы формирования ионного пучка. Уионов.Источник ионов содержит газоразрядную камеру 1 в виде тора прямоугольного сечейия с осью симметрии 0-0. Объем камеры может быть соединен с вакуумнья объемом, в котором работает источник, лабиринтом(каналом) 2, Внутри камеры установлен термокатод в виде двух кольцевых эмиттеров 3 и пара кольцевыханодных электродов 4. Экранныйэлектрод совмещен с внутреннейцилиндрической стенкой камеры и внем выполнена экстрагирующая кольцевая щель 5. Источник питания разряда 6 включен между анодом и термокатодом. Источник питания 7 служит для нагрева термокатода, а источник питания тока 8 подключен так; чтобы обеспечить протекание по анодным электродам тока, создающего магнитное поле Н. Система ускоренияионов содержит зеркальный 9 и отклоЗаказ 8128/2 Тираж 678 Подписное Н ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная ил Э 8499 няющий 10 электроды, образующие известную центробежно-электростатическую систему формирования ионного пучка 11.Источник ионов работает следующим образом.Рабочий гаэ поступает в газоразрядную камеру 1, например, по лаби.ринту 2. Совокупность электродов внутрЕ газоразрядной камеры обеспе О чивает поддержание в ней отражательного разряда Пеннинга, Электро-. ны замагничены в поле Н, и их дрейф нэ анод 4 затруднен, что обеспечивает высокую степень ионизации плазмы в камере. Ионы, не будучи замагничены, истекают через кольцевую щель 5 в экранном электроде и попадают в область действия электрического поля, создаваемого системой , электродов 9 и 10, образующих известную центробежно-электростатическую систему формирования ионного 20 4пучка. Особенностью указанной системы является то, что радиальные составляющие скорости, приобретенные ионами при ускорении, компенсируются пространственным зарядомвоз. растающнм по тракту ускорения в еилу компрессии пучка. Расчет конфигурации и потейциалов электродов 9 и 1 О для заданной степени компрессии пучка рассчитываются известным образом. В результате на выходе из источника формируется практически ламинарный сфокусированный пучокионов высокой плотностью, распростра" няющийсяна,значительные расстояния дрейфа.Изобретение позволяет повысить . плотность ионного тока, создаваемого с помощью газоразрядного источника ионов более, чем на порядок, что .способствует интенсификации технологических процессов, осуществляемых с помощью ионного пучка,