Ионная эмиссия из тлеющих разрядов с осциллирующими электронами, страница 7

случае была увеличена до 10 мм. Испытания проводились в импульсно-периодическом режиме с длительностью импульса 1-2 мс, током разряда до 10 А и при ускоряющем напряжении до 40 кв. Эффективность извлечения при оптимальном выборе индукции магнитного поля, как и в первом случае составляла 0.07. Увеличение эффективности до значения 0.12 оказалось возможным при использовании катода, выполненного в виде усеченного конуса, но следует отметить, что в этом случае возрастали напряжение горения и амплитуда переменной составляющей тока.

Были проведены измерения радиальных распределений плотности тока в пучке на расстоянии 20 см от ускоряющего электрода. Как видно из рис 7.12. распределение плотности тока в пучке несколько трансформируется по сравнению с распределением эмиссионного тока из плазмы, в частности исчезает имевшийся в центре неглубокий минимум и происходит некоторое расплывание пучка. 

Полученные в настоящей работе результаты позволили разработать газоразрядную систему ионного плазменного эмиттера с широким пучком площадью поперечного сечения ~ 100 см², который успешно применялся в экспериментах по ионной имплантации, в частности при его использовании были получены пучки углеродсодержащих газов.

Однако, как уже отмечалось выше, эффективность извлечения ионов через торцевой электрод системы типа обращенный магнетрон невелика. Как показали результаты экспериментов значительно большую эффективность извлечения можно обеспечить при использовании Пеннинговской системы. При проведении этих измерений использовался тот же экспериментальный макет, что и при проведении экспериментов по выявлению газоразрядной системы, в которой обеспечивается минимальное рабочее давление (см. главу 4), но один из торцевых электродов был разделен на две части: диск диаметром 4 см в центре и периферийное кольцо. Диск использовался в качестве коллектора ионов. На рис. 7.13. показаны зависимости тока коллектора от тока разряда для различных газоразрядных систем. Как видно из рисунка в системе типа обращенный магнетрон отбираемый ионный ток самый меньший, несколько большее значение тока достигается при использовании разряда с полым катодом без магнитного поля, но и этот разряд по эффективности извлечения существенно уступает Пеннинговской системе. Это означает, что для генерации пучка с заданным током в системе типа обращенный магнетрон придется поддерживать разряд со значительно большей силой тока, что может потребовать большего напуска газа для обеспечения устойчивости разряда. Таким образом применительно к рассматриваемой ситуации сделанный ранее вывод, что наименьшее рабочее давление обеспечивается в системе обращенный магнетрон, представляется не совсем корректным, так как измерения проводились при заданном токе разряда. Более правильным в данной ситуации представляется проведение измерений при некотором заданном уровне тока ионного коллектора. Такие измерения были проведены и оказалось, что в этом случае наименьшее рабочее давление достигается в Пеннинговской системе (см. рис.7.14.). Таким образом именно эта система является наиболее подходящей

Рис.7.13. Зависимости тока коллектора от тока разряда для различных газоразрядных систем.

Рис.7.14. Зависимости разрядного напряжения от давления для различных газоразрядных систем.

для получения ионных пучков, и надо отметить, что в этом качестве, система достаточно неоднократно использовалась, но в основном для получения узких пучков. Недостатком, затрудняющим использование этой системы в источниках широких пучков является неоднородность генерируемой плазмы. Этот недостаток может быть устранен при использовании различных модификаций, рассмотренных в главе 5, и газоразрядные системы на основе  модифицированных Пеннинговских систем вполне могут быть использованы в технологических ионных источниках. Что касается магнетронного разряда и разряда с полым катодом, то возможно эти системы более целесообразно использовать для получения радиально расходящихся пучков.

7.4. Влияние процесса перезарядки на эмиссию ионов из плазмы