Источники отрицательных ионов. Двойная перезарядка, страница 12

В работе Бельченко и Дудникова [28] был создан другой источник, получивший название полупланотрона. Его конструкция отличается тем, что в целях получения максимального извлекаемого тока существовавшая в планотроне межэлектродная область, в которой осуществлялось преобразование быстрых от

Рис.  10.11.  Планотрон с  межэлектродным  пространством  между катодом  и эмиссионной щелью.

рицательных ионов в медленные, была ликвидирована. Катод рассматриваемого источника имел специально сделанную на его поверхности выемку, фокусирующую образовавшиеся на поверхности ионы Н⁻ в извлекающее отверстие. На базе этого полупланотрона в Новосибирске был разработан импульсный многоамперный источник (см. работу [27]). Однако прежде чем приступить к его описанию уместно ознакомить читателя с результатами работ [232, 5], выполненных в Брукхейвене.

В этих работах было получено улучшение рабочих характеристик источника, связанное, во-первых, с созданием фокусирующих выемок в катодной поверхности, и, во-вторых, с расширением катодной зоны осцилляции электронов (увеличением внутренней области газоразрядной камеры — ГРК). Последнее было предложено еще авторам работы [279]. Улучшение характеристик в этом случае объясняется тем, что работа источника может происходить при более низком газовом давлении. Конструкция источника показана на рис. 10.12, а связанные с этими нововведениями улучшения характеристик отображены на рис.10.13. Источник не имел системы охлаждения, и длительность разряда была ограничена временем 10 мс при очень низкой частоте следования импульсов. Важным результатом работы явилось возрастание газовой эффективности с 2 до 6%.

Рис. 10.12. Поперечное сечение брукхейвенского магнетрона; показаны фокусирующий желобок и увеличенная внутренняя область разрядной камеры.

При замене водорода на дейтерий величина извлекаемого тока оставалась прежней. Такой результат может показаться несколько неожиданным, однако при равных токах разряда плотность дейтериевой плазмы будет в √2 раз выше, а ионный ток в прикатодном слое в обоих случаях одинаков. Хотя скорость преходящих на катод ионов дейтерия меньше, чем скорость водородных ионов, энергия у ионов будет одна и та же. Поэтому, согласно модели тепловых микропятен, создаваемый этими нонами локальный нагрев поверхности будет аналогичным. Полученное в работе [5] распределение ионов Н⁻ по энергии имеет два максимума. Один соответствует ионам, имитируемым с поверхности катода и имеющим при этом небольшую начальную скорость, другой − ионам с низкой скоростью, образовавшимся в плазме. По некоторым причинам используемая в этой работе конвертирующая поверхность не отражает атомы (ионы) водорода. Точнее говоря, приходящие на поверхность ионы, по-видимому, адсорбируются и в дальнейшем уходят с катода в результате его распыления.

Другим интересным экспериментом, проведенным в этой работе, был эксперимент с расположением эмиссионной щели параллельно (а не перпендикулярно, как в предшествующих опытах) направлению магнитного поля. По непонятным причинам это привело к двукратному ухудшению характеристик.

В работе [283] сообщается о том, что этот источник в течение 18 мес. использовался в экспериментах на брукхейвенском линейном ускорителе в импульсном режиме (длительность импульса 0,6 мс при частоте следования 5 импульс/с) с токами ионов Н⁻, равными 40 мА.