Дуоплазматрон

(55 Н О 1 Л . 37/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ащийиз аноСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Габовин М,Д,.физика и техника плазменных источников ионов, М., Атомиздат, с, 91"109, 1972.(5(57) ДУОПЛАЗМАТРОН, содерж систему электродов, состоящую Изобретение относится к источникам ионов типа дуоплазматрона и может быть использовано как эффективный источник ионов в технике получения пленочных кристаллов из ионных пучков, как инжектор в ускорителях заряженных частиц, какисточник ионов для легирования металлов и полупроводников и в ряде других приложений.Известен дуоплазматрон, содержащий систему электродов, состоящую из анода, промежуточного электрода и экстрактора. В полости промежуточного электрода расположен катод, Анод, промежуточный электрод и вводы катода охлаждается проточной водой. Для создания магнитного поля в зазоре анодпромежуточйый электрод установлен соленоид.Для создания вакуума в рабочей по-. лости дуоплазматрона он снабжен высо-ковакуумной системой откачки, подклю- ченной со стороны экстрактора. Наряда, промежуточного электрода, катодаи экстрактора, соединенных с основной системой откачки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше-,ния эффективности работы дуоплазматрона за счет исключения переводатвердых веществ в газовые химическиесоединения, испаритель и заключенныйв него катод расположены во внутренней полости промежуточного электрода,при этом полость промежуточного электрода снабжена дополнительной системой откачки. ду с основным недостатком устройства,обусловленным тем, что такая схемазначительно уменьшает выход нужныхионов, остаются в силе требования ксистеме откачки, так как компонентыгаза-носителя необходимо удалять изустановки, что значительно усложняетконструкцию в целом.: Известен также дуоплазматрон, содержащий систему электродов, состоя- ф целую из анода, промежуточного электро- СП да, катода и экстрактора, соединенных с основной системой откачки, Этому дуоплазматрону также присущ недоста д ток газовых дуоплазматронов: для получения больших токов ионов твердых материалов необходимо очень громоздкое высокопроизводительное откачное оборудование.Целью изобретения является повышение эффективности работы дуоплазматрона за счет исключения перевода твердых веществ в газовые химические соединения,Поставленная цель достигается тем,что испаритель и заключенный в негокатод расположены во внутренней полости промежуточного электрода, приэтом полость промежуточного электрода снабжена дополнительной системойоткачки вещества электронным током 10эмиссии с катода, испаряет рабочеевещество в стационарном режиме работы дуоплазматрона, т,е, в предлагаемом устройстве рабочая дуга выполня-ет двойную функцию. 15На фиг, 1 приведена конструкцияпредлагаемого дуоплазматрона и схемапитания его; на фиг, 2 - конструкцияузла испарителя углерода; на фиг. 3 конструкция узла испарителя меди и 0никеля.Испаритель 1 находится во внутренней полости промежуточного электрода 2. Тигель 3 расположен внутри испарителя 1 и заключен в теплоизолирующие системы экранов 4, 5 и 6, Вводы .7 катода 8,охлаждаются проточнойводой. Изготовлен катод из танталаи находится в тигле.Имеется также балластное сопротив-)Оление 9 и источник питания 10.Источники для получения ионов углерода из графита работают следующимобразом,Рабочее вещество-углерод в видеграфита помещают в испаритель 1, который с набором теплоизолирующих экранов введен в полость промежуточногоэлектрода 2 дуоплазматрона. Нагреврабочего вещества до температуры,обеспечивающей давление его пара, необходимое для горения дуги (10-10-.З тор) осуществляется внутри испарителя в два этапа: 1) до зажигания первой дуги нагрев выполняют термоэмиссионным электронным током отнакаленного катода 8 к корпусу испарителя 1 (0,3-0,4 А, 300-400 В), 2)после зажигания дуги, которое наступает после достижения необходимойвеличины давления пара, нагрев рабочего вещества осуществляют этой же дугой (5-7 А, 30-40 В), Величину балластного сопротивления 9 подбира-, ют такой, что переход с первого этапа на второй осуществляется автоматически, Одновременно с первой зажигается вторая дуга в промежутке катод-анод, и дуоплазматрон выходит на обычный для него режим работы. Параметры первой дуги (ток, напряжение) легко регулируются в пределах мощности, необходимой для нагрева рабочего вещества до нужных температур (для получения требуемого давления паров без существенного влияния на параметры второй дуги.Предлагаемый тип дуоппазматрона был использован как для получения ионов углерода из графита, так и ионов никеля и меди из этих металлов.В случае никеля и меди, которые являются жидкими при рабочих темпера" турах испарения ( 1700 и 1900 К со" ответственно), внутрь молибденового испарителя 1 помещали кольцевой тигель 3, изготовленный из графита (для меди) или алунда (для никеля). Размеры испарителей и количество теппоизолирующих экранов вокруг них для разных рабочих веществ оценивались и уточнялись так, чтобы нагрев рабочего вещества теплом, выделяемым катодом при его накале, был ниже температуры, необходимой для получения рабочего давления пара, В противном случае давление пара будет чрезмерно большим, дуговой разряд не возникнет, и источник не будет работать. Выпол-нение этого условия требует увеличе-ние размеров испарителя и уменьшения количества теплоизолирующих экранов.Предлагаемый источник ионов является новым типом дуоплазматрона, сохраняющим все его преимущества и благодаря использованию твердого рабоче-, го вещества лишенным недостатка газовых дуоплазматронов. Эффективность его работы значительно выше, чем известных газовых дуоплазматронов,то к Заказ 1088 ВНИИПИ Госуда По тета .по и ва, Ж-З 5,етениям шская н эводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина Тир твенного ком 113035, Мосписноеоткрытиям при ГКНТ СССРф Оц