ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫЙ ИСТОЧНИК
ELECTRON AND ION SOURCE

Изобретение относится к области получения электронных и ионных пучков и может быть использовано в ускорительной технике.
Известен электронно-ионный источник с продольным извлечением частиц из отражательного разряда с холодными катодами, содержащий эмитерный катод с эмиссионным отверстием и расположенный против него второй катод, анод, систему вытягивания и систему электропитания (SU 456322 А1, 1973).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного источника, относится то, что в известном источнике при длительном режиме работы и повышенной мощности электронного луча происходит значительный разогрев устья полого катода из-за недостаточного теплоотвода до температуры выше точки Кюри (Т=727°С), что приводит к ферропарамагнитному переходу последнего и изменению конфигурации магнитного поля в разрядной камере. Кроме того, при переходе температуры ферромагнитного материала через точку Кюри коэффициент распыления его резко возрастает. Все перечисленные факторы неблагоприятно сказываются на условиях горения разряда и как следствие эмиссионных характеристиках электронного источника.
Наиболее близким источником того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является электронно-ионный источник, снабженный керамическими элементами с эмиссионными отверстиями в эмиттерном катоде и полом катоде, кроме того источник содержит также анод, систему вытягивания и систему электропитания (RU 2209483 С2 2001).
Данный источник принят за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного источника, принятого за прототип, относится то, что в известном источнике при длительном режиме работы и повышенной мощности электронного луча увеличивается температура керамического элемента, расположенного в устье полого катода, приводящая к нагреву ферромагнитной части полого катода выше точки Кюри (Т=727°С). В результате ферропарамагнитного перехода материала полого катода происходит изменение конфигурации магнитного поля в разрядной камере, приводящее к ухудшению условий горения разряда и как следствие эмисионных характеристиках электронного источника.
Задачей изобретения является повышение стабильности работы источника во времени при сохранении постоянства эмиссионных характеристик электронно-ионного источника и геометрических характеристик пучка.
Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается за счет интенсивного теплоотвода от биметаллического полого катода, состоящего из внутренней ферромагнитной и наружной высокотеплопроводящей части.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается следующим образом: как и известный источник, заявляемый электронно-ионный источник содержит эмиттерный катод с эмиссионным отверстием и расположенный против него второй катод, анод, систему вытягивания и систему электропитания.
Отличительной особенностью нового источника является то, что полый катод является биметаллическим и состоит из двух частей: внутренней ферромагнитной и наружной высокотеплопроводящей части.
Кроме того, наружная высокотеплопроводящая часть полого катода выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например меди, серебра, алюминия.
Кроме того, наружная высокотеплопроводящая часть полого катода выполнена в форме, например, радиатора охлаждения.
Указанная конструкция полого катода не позволяет увеличиваться температуре его устья выше точки Кюри, что сохраняет постоянство эмиссионных характеристик электронно-ионного источника.
На чертеже изображен заявляемый электронно-ионный источник.
Источник содержит холодный эмиттерный катод 1, полый катод с внутренней ферромагнитной частью 2, цилиндрический анод 3 и извлекающий электрод 4. Магнитное поле между катодами обеспечивается постоянным магнитом 5. К внутренней ферромагнитной части 2 полого катода присоединена наружная часть 6, выполненная из материала с высокой теплопроводностью, например меди, серебра, алюминия. При этом наружная высокотеплопроводящая часть полого катода выполнена по всей окружности катода в форме жестких ребер подобно радиатору охлаждения.
Источник работает следующим образом.
При подаче напряжения между катодами 1, 2 и анодом 3 зажигается отражательный разряд. С увеличением тока разряда, когда протяженность области катодного падения потенциала становится меньше радиуса апертуры полости в катоде 2, плазма проникает в полость и зажигается разряд с полым катодом. Интенсивное охлаждение полого катода за счет медной части повышает стабильность параметров электронно-ионного источника во времени.