Классификация источников положительных ионов, страница 27

Классификация источников положительных ионов                   251

С введением магнитного фильтра, и, как следствие этого, магнитной изоляцией левой части источника (см. рис. 8.45) была получена возможность определенного контроля плотности плазмы в области извлечения ионов. Отрицательный потенциал в этойобласти увеличивал плотность плазмы. Это можно интерпретировать как результат вытягивания большого количества положительных ионов в левую часть разрядной камеры источника. Для компенсации объемного заряда положительных ионов, т. е. сохранения электронейтральности плазмы, происходит возрастание потока медленных электронов в эту область. И наоборот, положительный потенциал плазмы в области слева от фильтра приводит к снижению ее плотности. В гл. 10 будет показано, что такие свойства двухкамерного источника, как создание области с очень низкой электронной температурой и регулирование плотности плазмы в этой области путем изменения ее потенциала, являются весьма важными факторами при генерации отрицательных ионов.

8.15. Периплазматрон

В работах Фумелли и Валкса [104, 103] была разработана интересная конфигурация ионного источника (рис. 8.46). В этом источнике магнитные катушки создают поля, направленные навстречу друг другу так, что результирующее магнитное поле имеет однокольцевую остроугольную структуру. На рисунке это поле показано штриховыми линиями. Такой источник можно рассматривать как «фигуру вращения» дуоПИГатрона.

Катод представляет собой 12 спиральных вольфрамовых нитей прямого накала диаметром 1 мм и общей эмиссионной площадью 70 см². Поскольку на нагрев этих нитей затрачивается большая энергия, важным преимуществом такой системы является их закрытое расположение, так как в этом случае прямое излучение катода не попадает на извлекающий электрод (и не производит его нагревания). Промежуточный электрод, окружающий катод, выполнен из мягкой стали. Он соединен с анодом через сопротивление 100 Ом и во время работы находится под потенциалом, близким к катодному. Этот электрод, с вольфрамовыми эмиттерами в сущности представляет собой полый кольцевой катод, в магнитном поле которого возникает область плотной плазмы. Электроны из этой области проникают в область основной плазмы, где они вынуждены осциллировать вдоль силовых линий магнитного поля до тех пор, пока не попадут на анод. Отражатель и первый извлекающий электрод соединены с анодом через сопротивление 20 Ом и во время разряда имеют потенциал, близкий к катодному. Этот источник был также разработан и в прямоугольном вари-

252                                                       Глава 8

Рис. 8.46. Периплазматрон.