Импульсный ускоритель ионов

Союз Советских Социалистических Реслублик(61) Дополнительи авт. 51)М. Кл.д Н 05 Н 5/ 22) Заявлено 0305.78 (21) 2611317/18-25 вни 14 о рис нением арствеииыи коиитСССРелам изобретенийи открытий(23) Приорите по публинован 7.06.81.Бкзллетень 1 Чоия описания 0 706.8 Ю) УД 621. 384. И, Долгаче 71) Заявител ИМПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ Изобретени ной.технике и получения сил ионных пучков 1 МэВ и длите е сится к ускоритель- лабление ионного тока объясняетсябыть применено для уменьшением поверхности анодной плазь ных (несколько мЛ) мы с усилением магнитного поля ). Дан -ргией ионов до ный ускоритель требует крутого передл ью до несколькихнего фронта ускоряющего напряжения и,мкс. следовательно, накладывает жесткиеИзвестен ус тель, содержащий ограничения на величину паразитной,источник питан анод и катод со емкости, шунтируемой диодом, и индуквзрывной эмиссией электронов, в кото- тивность подводящих цепей и самогором в качестве источника ионов ис- источника. Такой ускоритель позволяетпользуется плазма, образующаяся на раСотать только с диэлектрическиманоде под действием электронной бом- анодом, что неудобно при ускорениибардировки 1 1.ионов металла.Однако у этого ускорителя недоста- Цель изобретения - удлточно эффективно используется энергия 1 ление ионного тока.источника питания, так как основная Это достигается тем, что внутрьее доля тратится на ускорение электро- катода и анода введен слой магнитногонов, а длительность пучка ограничи- материала, толщина которого равнавается временем закоротки диска плаз- ускоряющему зазору катод-анод; слоймой. 20 удален от поверхностей анода и катоИзвестен импульсный ускоритель ио- да, ограничивающих зазор, на расстоянов, содержащий источник питания, со- ние, изменяющееся с периодом, равосно расположенные катушки магнитного ным нескольким величинам зазора, приполя, катод и анод 2 ),чем места выхода слоя на поверхностьу этого ускорителя, в котором аноданода покрыты материалом, содержащимная плазма образуется за счет поверх- элемент, ионы которого предполагаетсяностного разряда, с усилением магнит- ускорять; эти места находятся междуногО поля резко Ослабевает ионный ток, выходами слоя на поверхность катода.и хотя длительность его растет, энерКатод и анод заполнены несколькигйя, переносимая ионами, падает (,ос ми слоями магнитного материала на от номожетноточ с эне ьност кори ия,мнение и усирасстоянии друг .от друга, превышающем величину ускоряющего зазора.На фиг. 1 представлены схема ускорителя (а), разрез анода и катода (б) на фиг. 2 показано распределение магнитного поля в области, где слой выходит на поверхность катода (а), анода (б), траектория электронов сразу после подачи импульса напрякения (в) и после заполнения экранированных областей плазмой (г). 10Устройство содержит источник 1 ,питания, катод 2 и анод 3, внутри. которых находится слой 4 из магнитного материала. Этот слой раск.вложен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, создаваемого катушкой 5, и пересекает большую часть ее магнитного потока. Толщину слоя выбирают порядка величины ускоряющего зазора д. Этот слой периодически выходит на поверхности катода и анода, 20 ограничивающие зазор (фиг. 16), и создает на них экранированные от магнитного поля области 6 (фиг. 2 а, б). Поверхность анода, ограничивающая такую область, покрыта материалом 7, д 5 содержащим элемент, ионы которого предполагается ускорять.Расстояние 1 между выходами слоя на катоде и аноде выбирают порядка величины ускоряющего зазора. Возмокно применение нескольких таких слоев, соответствующие точки которых лежат на анодной и той же силовой линии магнитного поля. Эти слои отделены друг от друга промежутком, превышающим ускоряющий зазор. В таких условиях, если величина магнитного поля не превышает индукции насыщения магнитного материала слоя (для мягкого железа индукция насыщения превышает 20 кГс), область заметной эк ранировки от магнитного поля простирается от границы слоя на расстояние порядка его полутолщины. Эта область перекрывает около половины. Ускоряющего зазора в местах выхода слоя на по верхность катода или анода (область б на фиг. 1 б,. 2 а, в, г),Траектория электронов в первый момент после подачи импульса напряжения имеет три характерных участка 8 (фиг. 2 в); движение в сторону анода в прикатодной области, экранированной от маГнитного поля, движение параллельнр поверхности анода в скрещенных Е и Н полях между соседними экраниро ванными областями и движение в сторону анода и анодной экранированной области б, Здесь под действием электронной бомбардировки поверхности анода образуется анодная плазма, являющая- що ся источником ионов, которые ускоряются в сторону катода,После заполнения экранированныхобластей соответственно катодной ианодной плазмой электроды движутсяв скрещенных полях по траектории 9(фиг. 2 г), которая практически совпадает с охватывающей катод и катодную плазму эквипотенциалью. Бомбардировка анода прекращается, а споверхности анодной плазмы продолжается ускорение ионов," при этом поверхности противоположных электродови примыкающих к ним плазм разделенызазором с изолирующим магнитным полем. Приэлектродные плазмы могутрастекаться вдоль силовых линий магнитного поля. При использовании нескольких магнитных слоев соответствующие приэлектродные плазмы сливаютсямежду собой.Предлагаемое изобретение позволяетудлинить и усилить ионный ток, т.е.повысить количество ионов, ускоряемых за один импульс. Кроме того, снижаются требования на крутизну переднего фронта импульса напрякения и возмокно применение металлического анода в случае ускорения ионов металла,Формула изобретения1, Импульсный ускоритель ионов,содержащий источник питания, сооснорасположенные катушки магнитного поля, катод и анод, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью удлинения и усиления ионного тока, внутрькатода и анода введен слой магнитного материала, толщина которого равна ускоряющему зазору катод-анод,этот слой удален от поверхности анода и катода, ограничивающих ускоряющий зазор, на расстояние, изменяющееся с периодом, равным нескольким ве-личинам зазора, причем места выходаслоя на поверхность анода покрыты материалом, содержащим элемент, ионыкоторого предполагается ускорять,эти места нахоцятся между выходамислоя на поверхность катода.2, Ускоритель по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем что катод и,анод заполнены несколькими слоямимагнитного материала на расстояниидруг от друга, превышающем величинуускоряющего зазора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 436406, кл, Н 013/03, 1971.ф 2. АРР РпУьйеГс, 30, 4 (1977),182-185.