ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ

ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ


RU (11) 2308115 (13) C1

(51) МПК
H01J 27/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006104821/28 
(22) Дата подачи заявки: 2006.02.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.02.16 
(45) Опубликовано: 2007.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2249880 С2, 10.04.2005. SU 1625257 A1, 07.04.1992. RU 2256979 C1, 20.07.2005. US 4135093 А, 16.01.1979. GB 1465177 А, 23.02.1977. US 5675606 А, 07.10.1997. 
(72) Автор(ы): Лапицкий Юрий Яковлевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова" (RU) 
Адрес для переписки: 117218, Москва, ул. Б. Черемушкинская, 25, ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ им. А.И. Алиханова, патентный отдел, Ю.П. Быкову 

(54) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в научной деятельности и технологических процессах, в которых используются пучки водородных ионов со средней интенсивностью тока в несколько миллиампер. Источник постоянного тока водородных ионов со стержневым холодным катодом состоит из соленоидальной катушки, надетой на немагнитную вакуумную камеру, внутри которой помещены первый магнитный полюс с центральным углублением, первый катод из нержавеющей стали в виде плоского диска с центральным углублением в виде стакана, примыкающего к первому магнитному полюсу, анода в виде пустотелого цилиндра, выполненного из нержавеющей стали, второго холодного катода в виде диска, выполненного из нержавеющей стали, по оси которого выполнено углубление с отверстием эмиссии в центре, своей выступающей частью вставленного в отверстие второго магнитного полюса, в первом магнитном полюсе, в первом холодном катоде и в вакуумной камере ионного источника выполнено сквозное отверстие, через которые пропущен стержень из тугоплавкого металла, один конец которого введен в разрядную камеру ионного источника, а второй конец соединен с механизмом, с помощью которого осуществляется перемещение стержня в прямом и обратном направлении вдоль оси разрядной камеры источника. Анод выполнен в виде пустотелого цилиндра с центральной кольцевой перемычкой внутри, с двух сторон в анод до перемычки вставлены два тонкостенных цилиндра из немагнитного металла чем обеспечивается защита катода и изолятора анода от углерода вакуумного масла вакуумного насоса. Технический результат: увеличение ресурса работы ионного источника при режиме постоянного ионного тока в несколько миллиампер. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в научной деятельности и технологических процессах, в которых используются пучки водородных ионов со средней интенсивностью тока в несколько миллиампер.

Сущность изобретения: использование тонкостенных цилиндров анода в качестве ловушки вакуумного масла в процессе нагрева цилиндров до температуры крекинга вакуумного масла при работе ионного источника в режиме постоянного тока. Этим обеспечивается защита катода и изолятора анода от углерода вакуумного масла вакуумного насоса.

Известна конструкция протонного источника с катодной иглой (1), в которой первый катод содержит вольфрамовый стержень с конусообразным острием. Длина стержня выбрана так, что острие оказывается внутри анода. Для ограничения прямого разряда между анодом и катодами в зазорах между ними введено несколько диафрагм под "плавающими" потенциалами.

Недостатком конструкции является ограничение среднего ионного тока величиной 0,5 миллиампера из-за разрушения изоляторов диафрагм при тепловых деформациях и при образовании углеродных закороток от крекинга вакуумного масла в объеме разрядной камеры ионного источника, возникающих при интенсификации режима работы ионного источника.

Прототипом изобретения является конструкция (2), которая состоит из соленоидальной катушки, надетой на немагнитную вакуумную камеру, внутри которой помещены первый магнитный полюс с центральным углублением, первый катод из нержавеющей стали в виде плоского диска с центральным углублением в виде стакана, примыкающий к первому магнитному полюсу, анода в виде пустотелого цилиндра, выполненного из нержавеющей стали, второго холодного катода в виде диска, выполненного из нержавеющей стали, по оси которого выполнено углубление с отверстием эмиссии в центре, своей выступающей частью вставленного в отверстие второго магнитного полюса, в первом магнитном полюсе, в первом холодном катоде и в вакуумной камере ионного источника выполнено сквозное отверстие, через которые пропущен стержень из тугоплавкого металла, один конец которого введен в разрядную камеру ионного источника, а второй конец соединен с механизмом, с помощью которого осуществляется перемещение стержня в прямом и обратном направлении вдоль оси разрядной камеры источника. Недостатком прототипа является ограниченный ресурс ионного источника из-за разрушения анодного изолятора при возникновении углеродных закоторок от продуктов крекинга вакуумного масла в объеме разрядной камеры ионного источника.

Поставленная задача достигается тем, что источник постоянного тока водородных ионов, поперечное сечение которого изображено на чертеже, состоит из соленоидальной катушки 4, надетой на змеевик водяного охлаждения 11, который одет на немагнитную вакуумную камеру 3, внутри которой помещены первый магнитной полюс 5 с центральным углублением, первый катод 6 из нержавеющей стали в виде плоского диска с центральным углублением в виде стакана, примыкающего к первому магнитному полюсу 5, анода 7 в виде пустотелого цилиндра, выполненного из нержавеющей стали с кольцевой перемычкой в середине и с двумя тонкостенными цилиндрами 12 из немагнитного тугоплавкого металла, при этом обеспечена затрудненная теплопередача между анодом и цилиндрами, второго холодного катода 8 в виде диска, выполненного из нержавеющей стали, по оси которого выполнено углубление с отверстием эмиссии в центре, своей выступающей частью вставленного в отверстие второго магнитного полюса 9, по оси первого магнитного полюса 5, в первом холодном катоде 6 и в вакуумной камере 3 ионного источника выполнено сквозное отверстие, через которые пропущен стержень 1 из тугоплавкого металла (стержневой катод), один конец которого введен в разрядную камеру ионного источника и является рабочей частью стержневого катода 1, а второй конец соединен с механизмом 2, с помощью которого осуществляется перемещение стержня в прямом и обратном направлении вдоль оси разрядной камеры источника.

Специфика осциллирующего разряда в рассматриваемом ионном источнике заключается в том, что за счет осевых углублений в первом 5 и втором 9 магнитных полюсах магнитное поле на оси оказывается минимальным, что приводит к дрейфу осциллирующих электронов к оси источника, возникновению термоэмиссии с торца стержневого катода 1 и формированию интенсивного приосевого разряда.

Наряду с интенсивным осциллирующим приосевым разрядом в источнике всегда существует прямой неосциллирующий слаботочный разряд между анодом и катодами, а наличие в объеме разрядной камеры источника паров вакуумного масла вызывает осаждение углерода на всех деталях разрядной камеры. Поэтому тонкостенные цилиндры анода, нагреваемые плазмой разряда в процессе работы ионного источника, работают как ловушка вакуумного масла, предотвращая загрязнение деталей разрядной камеры источника.

Экспериментальная проверка работы источника проводилась при постоянном токе водородных ионов 5 миллиампер.

Использование заявляемого технического решения найдет применение на протонных ускорителях и протонных имплантерах, где необходимо работать при постоянном ионном токе в несколько миллиампер.

Литература

1. Лапицкий Ю.Я. Усовершенствование электростатического инжектора синхротрона на 7 ГэВ и разработка импульсных протонных источников с большим током. Дисстертация на соиск. уч. степ. к.т.н., М., 1971 г., с.63 и 75.

2. Лапицкий Ю.Я. Импульсный источник водородных ионов со стержневым холодным катодом. Патент №RU 2249880, С2 Н01J 27/04.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Источник постоянного тока водородных ионов со стержневым холодным катодом, состоящий из соленоидальной катушки, надетой на немагнитную вакуумную камеру, внутри которой помещены первый магнитный полюс с центральным углублением, первый катод из нержавеющей стали в виде плоского диска с центральным углублением в виде стакана, примыкающего к первому магнитному полюсу, анода в виде пустотелого цилиндра, выполненного из нержавеющей стали, второго холодного катода в виде диска, выполненного из нержавеющей стали, по оси которого выполнено углубление с отверстием эмиссии в центре, своей выступающей частью вставленного в отверстие второго магнитного полюса, в первом магнитном полюсе, в первом холодном катоде и в вакуумной камере ионного источника выполнено сквозное отверстие, через которые пропущен стержень из тугоплавкого металла, один конец которого введен в разрядную камеру ионного источника, а второй конец соединен с механизмом, с помощью которого осуществляется перемещение стержня в прямом и обратном направлении вдоль оси разрядной камеры источника, отличающийся тем, что анод выполнен в виде пустотелого цилиндра с центральной кольцевой перемычкой внутри, с двух сторон в анод до перемычки вставлены два тонкостенных цилиндра из немагнитного металла, при этом обеспечена затрудненная теплопередача между анодом и цилиндрами.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru