Приборы с ионным пучком: ...с аксиальным магнитным полем – H01J 27/18

Изобретение относится к области получения пучков многозарядных ионов и может быть использовано для решения научных и прикладных задач, в частности использоваться в ускорителях. Интенсивный импульсный поток тяжелых ионов в данном способе создается за счет многократной ионизации тяжелых ионов во вращающемся электронном кольце, электроны в котором имеют большую плотность и длительное время удерживаются по радиусу комбинацией однородного H_Z =560 Гс и мультипольного H_m=830 Гс магнитных полей. Удержание электронов в ловушке в продольном направлении осуществляется полем двух витков с током, расположенных по концам ловушки, создающих радиальное магнитное поле H_r с напряженностью Н _r=300 Гс. Инжекция электронов с энергией W_e=105 кэВ осуществляется на равновесный радиус r_a=2 см в область левого витка. Продольная скорость электронов при инжекции V_Z=3*10⁹ см/с, захват электронов в ловушку осуществляется за счет быстрого (за время, меньшее полупериода колебаний электронов в z направлении) «выключения» продольного электрического поля, тормозящего электроны. Инжектируемый в ловушку ток электронов I_e=300 А, время выключения тормозящего электрического поля _зах=5 нс, так что общее число захваченных в ловушку электронов составляет N_e=10¹³ электронов, удерживаемая электронная плотность равна n_e=2*10 ¹⁰ электронов/см³, занимаемый электронами объем V_e=500 см. Время удержания электронов в ловушке составляет _удерж=10 сек, что позволяет получать при 10% вероятности ионизации общее число многозарядных ионов порядка N_U+90-+82=2*10 ионов. Число ионов с зарядностью U ₊₉₀ будет на еще порядок меньше: N_U+90=2*10 ⁹ ионов при частоте срабатывания источника F=0.1 Гц. Ионы выводят из области ионизации за время _выв=1 мкс за счет воздействия на них продольного электрического поля, ускоряют до скорости _z=0.01 в электростатическом поле U_эл.ст =130 кВ, преобразуют в пучок, параллельный оси z, парой магнитных линз, имеющих H поле: Н 800 Гс, и разделяют по зарядам магнитным полем поворотного магнита, имеющим вертикальную компоненту Н_верт, равную Н_верт=4 кГс. После этого ионный пучок может быть ускорен до требуемой энергии в линейном или циклическом ускорителе. Технический результат - формирование ионного пучка требуемой временной длительности. 2 ил.

Использование: в ионно-плазменных технологиях обработки материалов. Сущность изобретения: устройство для ВЧ-ионно-плазменной обработки поверхности твердого тела, включающее ВЧ-генератор, реактор и магнитную систему. Для создания направленного потока ионов высокой плотности на обрабатываемую поверхность использована магнитная система, состоящая из двух кольцевых магнитов верхнего и нижнего, магнитные полюса которой разной полярности замкнуты магнитопроводом с наружной стороны реактора. Магнитная система создает внутри реактора магнитное поле, контур силовых линий которого формируется за счет незамкнутых магнитопроводом полюсов магнитной системы, причем используется только нижняя составляющая магнитного поля, образованного верхним кольцевым магнитом, находящимся вблизи узла ввода ВЧ-энергии. Техническим результатом изобретения является повышение степени ионизации плазмы и создание направленного потока ионов высокой плотности. 2 ил.

Использование: в технике получения плазмы и генерации ионных пучков с большим током. Сущность изобретения: ионный источник содержит полый катод, поджигающий электрод, анодную сетку, расположенную напротив выходной апертуры полого катода, электрически соединенную с ней экранную сетку и полый основной анод, на поверхности которого установлена магнитная система. В катодную полость напускается газ. При подаче напряжения между катодом и поджигающим электродом зажигается тлеющий разряд, электроны из плазмы которого через анодную сетку поступают в полость основного анода и дополнительно ускоряются разностью потенциалов, приложенной между сеткой и основным анодом. Периферийное магнитное поле удерживает инжектированные электроны в полости основного анода, обеспечивая генерацию плотной однородной плазмы в свободном от магнитного поля объеме. Через отверстия в экранном электроде производится отбор ионов из плазмы. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности ионного источника при сохранении высокой однородности эмитирующей плазмы, простоты, надежности и ресурса ионного источника. 1 ил.