Катод состоит из восьми вольфрамовых нитей, по четыре нити в каждом из двух рядов (рис. 10.18). На катод подается потенциал примерно —70 В относительно стенок камеры, выполняющих функции анода, и получаемый с катода ток достигает величины 200 А.
Цилиндрически вогнутый молибденовый конвертер имеет размеры 8 см в ширину (в плоскости рисунка) и 25 см в длину (в перпендикулярном направлении). При токе разряда 100 А и напряжении на конвертере —160 В приходящий на него ток положительных ионов, ускоряющихся в экранирующем слое вблизи поверхности, равен 20 А. При работе с цезиевой струей, создающей покрытие на конвертирующей поверхности, результирующий установившийся ток ионов Н− (ионов, ушедших с поверхности, ускорившихся в экранирующем поле и прошедших через выходное отверстие размером 3×25 см) составил величину 1,1 А.
Сам конвертер располагается в области с нулевым магнитным полем, однако ионы, двигаясь к выходному отверстию, проходят через область, где существует отличное от нуля поперечное магнитное поле. В этой области электроны имеют значительно более низкую температуру, чем там, где отсутствует магнитное поле, и плотность плазмы может регулироваться потенциалом на изолированном электроде, в котором находится выходное отверстие (см. обсуждение этого вопроса в разд. 8.14). Действительно, плотность плазмы в области выходного отверстия может быть существенно снижена путем подачи на этот электрод небольшого положительного потенциала, так что плотность положительных ионов может сделаться равной плотности приходящих с конвертера отрицательных ионов. Отношение электронного тока к току ионов Н− составило 0,038. Это соотношение достигалось при высокой скорости откачки системы, что приводило к существенному снижению газового давления в ускоряющем зазоре. В этих условиях газовая эффективность была равна ~13%. Пучок ускорялся до энергии 34 кэВ/ион. Работа велась в импульсном режиме, и длительность импульса была равна 7 с. Следует отметить, что это время определялся не какими-то ограничениями, налагаемыми функционированием самого источника, а лишь теплоемкостью приемника пучка.
10.4. Объемная генерация ионов Н−
А. История исследований
Очевидно, что отрицательные ионы должны существовать непосредственно в самой плазме, и действительно небольшой ток ионов Н− извлекали из плазмы уже в течение многих лет. В работе [76] был достигнут уровень тока 5 мА. В этих экспериментах, проводимых в рамках циклотронных исследований, использовался источник с катодом прямого накала и осциллирующими электронами; извлечение ионов из этого источника осуществлялось через небольшое отверстие в направлении поперек магнитного поля. Плотность тока ионов Н− была более 40 v.
В другом раннем методе получения отрицательных ионов в качестве их источника использовался дуоплазматрон. В работе [179] было установлено, что смещение расположенного в аноде извлекающего отверстия относительно промежуточного электрода приводит к возрастанию выхода ионов Н− и существенному уменьшению тока сопутствующих электронов. Из смещенного на 0,9 мм отверстия диаметром 0,9 мм получили ток отрицательных ионов 100 мкА. В экспериментах [4] с аналогичной геометрией в импульсном режиме был сформирован пучок с током 2 мА. В работах [252] и [233] были сделаны некоторые изменения конструкции дуоплазматрона. На оси системы был установлен стержень, начинающийся в катодной области, проходящий через область промежуточного электрода и заканчивающийся в нескольких миллиметрах от поверхности анода. Эмиссионное отверстие было возвращено в центральное положение. Ток ионов Н−, полученный из такого дуоплазматрона с полым разрядом, оказался равным 8 мА. С добавлением в разряд цезия максимальный ток достиг 18 мА. Подобные результаты были получены также и в работе [160].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.