а поверхні полюси). Задня стінка камери захищається аналогічним чином. p> Передня екрануюча сітка знаходиться під катодним потенціалом, щоб відображати високоенергетичних первинні електрони. Бокова стінка і днище можуть мати анодний потенціал. br clear=all>В
Рис. 2.11. Іонний джерело з сильним магнітним полем зубчастої конфігурації:
1 - бокова стінка камери; 2 - катод, 3 - постійний магніт, 4 - подача робочої речовини; 5 - екрануюча сітка (формуючий електрод); 6 - задня стінка (днище) камери
Розряд горить між катодом, зібраним, наприклад, з декількох вольфрамових ниток, та анодними поверхнями на тих їхніх ділянках, де електрони плазми досягають анода (наприклад, на полюсах магнітів, де магнітні силові лінії майже перпендикулярні поверхні). Розглядаються іонні джерела з лінійними постійними магнітами, що розташовуються паралельно осі розрядної камери.
Іонний джерело з катодного розрядної камерою
Відомо, що в розряді низького тиску без магнітного поля довжина пробігу первинних електронів може бути істотно збільшена за рахунок подачі катодного потенціалу на стінки розрядної камери і одне тимчасового зменшення розмірів анода. Схема іонного джерела такого типу представлена ​​на рис. 2.13. Розрядна камера 1 з тугоплавкого металу має форму паралелепіпеда. У передній стінці камери є прямокутне емісійне отвір для вилучення іонів. Бічні стінки камери виконані у вигляді круглого напівциліндра, завдяки чому зменшується кількість нейтральних атомів, безпосередньо відбиваються від бічних стінок в бік емісійного отвору. Термокатодом 2 в вигляді декількох вольфрамових прутків, електрично з'єднаних паралельно, розміщується в розрядної камері на деякій відстані від її задньої стінки. Анодом служать вольфрамові стрижні 3. Пари робочого речовини надходять в парораспределітель 4. У задній стінці камери просвердлений велике число отворів діаметром близько одного міліметра, рівномірно розподілених по площі стінки. Це забезпечує рівномірну подачу атомів в розрядний об'єм. Для зменшення теплових втрат елементи джерела оточені багатошаровим тепловим екраном 5. У розглянутому іонному джерелі стінки розрядної камери підтримуються під катодним потенціалом, відносна площа анода S iH lS K мала, і первинні електрони, прискорені в катодному шарі розряду, здійснюють осциляції в розрядному обсязі. При цьому концентрація первинних електронів практично однакова у всіх точках розрядної камери, а кутовий розподіл їх швидкостей є ізотропним. Завдяки потенційному бар'єра на стінках камери середній пробіг первинних електронів до потрапляння на анод зростає.
Ймовірність іонізаційних зіткнень визначається виразом
При експериментальному дослідженні джерела особливу увагу було звернуто на оптимізацію його геометричних і розрядних характеристик, можливість збільшення поперечних розмірів, вирівнювання щільності іонного струму у вихідному перетині, підвищення ефективності іонізації газу електронами і забезпечення працездатності в широкому інтервалі густин струму.
У результаті вдалося отримати досить високу рівномірність розподілу щільності іонного струму/; - по площі емісійного отвори. Так, в камері з поперечним розміром 250 мм нерівномірність розподілу/; - становить кілька відсотків і лише вздовж бічних стінок зростає до 15%.
Розміри анода справляють істотний вплив на іонообразованія в розрядному обсязі. Із зменшенням площі анода S aH іонообразованія зростає до тих пір, поки не утворюється позитивне анодне падіння. Оптимальна площа анода, при якій новоутворення досягає максимуму, становить 1 - 2% від загальної поверхні розрядної камери.
Енергетичне розподіл електронів в розряді, виміряне з допомогою плоских зондів Ленгмюра з наступною обробкою методом подвійного диференціювання, істотно відрізняється від максвеллівський наявністю групи швидких електронів з середньою енергією, що не перевищує розрядна напруга. Чим вище розрядна напруга Ср і нижче розрядний струм I р , тим більш чітко виражено двухгрупповое розподіл електронів на швидкі і повільні. Чим нижче U p і вище Iр, тим ближче розподіл електронів до максвелловскую. Це пов'язано з тим, що при низьких З р перетин іонізації первинними електронами мало, а перетин кулонівського розсіяння велике, внаслідок чого відбувається інтенсивна максвеллізація електронів і потім вже іонізація атомів високоенергетичними електронами з В«хвостаВ» максвеллівський розподілу. Навпаки, при високих З р і низьких Iр максвеллізація електронів утруднена і переважаючим процесом є іонізація первинними електронами.
Основи проектування іонно-оптичних систем
При проектуванні і розрахунку іонно-оптичних систем необхідно враховувати закономірності інтенсивних іонних течій в стаціонарних електричних полях в умовах вакууму.
Інтенсивними прийнято на...
