ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ

Полезная модель относится к устройствам для получения пучков ионов и может найти применение в ускорительной технике, ускорительных газонаполненных трубках генераторов нейтронов.
Известен источник ионов с разрядом Пеннинга с холодным катодом. Neutron accelerator tube having improved ionization section. Патент США №4.282.440, МПК: H01J 47/06 1981.
Газоразрядная камера источника ионов образована цилиндрическим анодом и холодным катодом, состоящим из двух расположенных соосно с анодом дисков. Диски размещены у торцов цилиндрического анода. В одном из дисков имеется отверстие для извлечения ионов. В цилиндрическом объеме, ограниченном анодом и дисками, создают магнитное поле, параллельное оси системы. Анод и катод размещены в объеме вакуумной камеры, в которую подан рабочий газ. Между анодом и катодом прикладывают напряжение, в результате чего имеющиеся в газоразрядной камере электроны ускоряются и ионизируют молекулы газа. Образовавшиеся ионы двигаются к катоду. Часть ионов выходит из источника через отверстие в катоде, а часть бомбардирует катод, выбивая из него электроны.
Кроме того, при наличии на поверхности катода микронеоднородностей, электроны эмитируются с них в результате автоэлектронной эмиссии. Эффективность ионизации рабочего газа зависит от величины коэффициента вторичной ионно-электронной эмиссии и величины автоэлектронной эмиссии на поверхности катода.
На поверхности свежих катодов, как правило, имеются пленки окислов. Однако эти пленки быстро распыляются в результате ионной бомбардировки катода. Быстро распыляются и микронеоднородности, являющиеся источником автоэлектронной эмиссии.
По этой причине эффективность источника стабилизируется на уровне, соответствующем чистой, гладкой поверхности катода.
Известен газоразрядный источник ионов, содержащий газоразрядную камеру, анод и неподогреваемый катод, в котором катод выполнен из проводящей ленты или фольги, имеющей на поверхности слой с высоким коэффициентом вторичной ионноэлектронной эмиссии, путем плотной цилиндрической намотки, причем торец катода расположен в газоразрядной камере источника ионов. Патент Российской Федерации №2233505, МПК: H01J 17/06.2004. Прототип.
Недостатком такой конструкции является отсутствие концентрации разряда по оси источника ионов. Несмотря на высокую вторичную ионно-электронную эмиссию с торцов катода и антикатода этого источника, концентрация ионов в области отверстия для извлечения ионов оказывается относительно небольшой из-за низкой концентрации разряда по оси источника.
Техническим результатом полезной модели является увеличение эффективности источника повышение коэффициента ионно-электронной эмиссии и повышение автоэлектронной эмиссии с катода.
Технический результат достигается тем, что в газоразрядном источнике ионов, содержащем газоразрядную камеру, анод и неподогреваемый катод, выполненный из проводящего материала, покрытого слоем с высоким коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии, торец катода расположен в газоразрядной камере, по разные стороны анода расположены катод и антикатод, в катоде выполнено отверстие для извлечения ионов, причем катод и антикатод изготовлены цилиндрической намоткой из сжатых, окисленных с поверхности алюминиевых проволочек, концами которых и образован торец катода.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 изображена структурная схема газоразрядного источника ионов, а на фиг.2 представлен вид рабочей поверхности катода со стороны газоразрядной камеры.
Газоразрядный источник ионов (фиг.1) состоит из цилиндрической
вакуумной камеры 1 из немагнитного материала. В камере 1 расположен анод 2 цилиндрической формы и неподогреваемый катод 3, состоящий из двух соединенных электрически частей, размещенных соосно с анодом 2 у его торцов. В одной части катода 3 имеется отверстие 4 для извлечения ионов.
Каждая часть катода 3 изготовлена из соединения тонких алюминиевых проволочек, концы которых образуют торцы частей катода 3. Цилиндрическая вакуумная камера 1 размещена в полости цилиндрического магнита 5, создающего магнитное поле в газоразрядной камере источника ионов.
На рабочей поверхности катода 3 присутствуют окислы, обеспечивающие повышенную эмиссию электронов. Распыление окислов до чистого алюминия невозможно. Кроме того, в результате различия в скоростях распыления чистого алюминия и окисла на рабочей поверхности появляется микронеоднородность, увеличивающая автоэлектронную эмиссию. В результате наличия на рабочей поверхности катода 3 следов окислов и микронеоднородностей при длительной эксплуатации эффективность ионизации рабочего газа увеличена по сравнению с прототипом.