Разрядная ячейка Пеннинга представляет собой трехэлектродную разрядную систему

Разрядная ячейка Пеннинга представляет собой трехэлектродную разрядную систему, состоящую из двух плоских катодов 1 и 2, между которыми размещается полый анод 3. С торцов источника располагаются постоянные магниты, между полюсами 5 которых вдоль оси системы создается сильное магнитное поле. За счет осцилляции электронов между катодами в области анода создается плазма высокой плотности, из которой через один из катодов 2 по каналу 4 извлекается ионный пучок. Материал катодов должен иметь высокий коэффициент ионно-электронной эмиссии и низкий коэффициент ионного распыления, т.е. должен быть стойким к катодному распылению. От материала катода зависит и рабочее напряжение разряда: с бериллиевыми или алюминиевыми катодами — порядка 350 В, а с медными или графитовыми – 2300 В.

Высокочастотный ионный источник работает в диапазоне давлений
10-10-2 Па и обеспечивает относительно небольшие плотности ионного тока (ток пучка в стационарном режиме достигает десятков миллиампер, а в импульсном – сотен миллиампер). На рис. 1.36 показан ВЧ ИИ с поперечным резонансным магнитным полем, совпадающим по направлению с извлекаемым ионным пучком.

При подаче на индуктор 1 ВЧ мощности в корпусе 2 зажигается разряд 3 в рабочем газе (аргоне), подаваемом через патрубок 10. Условия зажигания разряда можно изменять, регулируя давление газа и величину магнитного поля, создаваемого электромагнитом 4. На анод 6 с центральным отверстием диаметром 1-5 мм подается положительный потенциал от 2 до 10 кВ. От воздействия плазмы анод экранирован кварцевой вставкой 5 с отверстием для прохождения ионов в центре. Соосно с этим отверстием юстируется канал в вытягивающем электроде 7, отделенным от анода изолятором 8.

В рассматриваемой конструкции реализуется индуктивный разряд под воздействием радиальной составляющей электрического поля индуктора. С целью получения моноэнергетического пучка индуктивное возбуждение предпочтительнее по сравнению с емкостным. Интенсификация разряда достигается использованием резонансного эффекта, который проявляется при определенной величине магнитного поля, воздействующего на разряд, в результате чего токи на выходе ИИ повышаются в 3-5 раз.

Недостатком ВЧ ИИ является недостаточно длительный цикл непрерывной работы: обычно после 50-100 часов эксплуатации требуется чистка кварцевой колбы и электродов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector