Ионные источники

Вакуумные разряды являются эффективным и простым источником ионов и электронов. В качестве источника металлических ионов используется вакуумная дуга. В этом случае ионный источник поставляет ионы материала катода. Сорт ионов может быть изменен путем замены катода. В случае вакуумной дуги ток ионов составляет 10% от тока дугового разряда

Для получения ионов диэлектрических материалов может быть использован разряд по поверхности диэлектрика.

Ионные и электронные источники на основе вакуумного разряда используются для процессов модификации поверхности изделий в промышленности, в качестве поставщика частиц для ускорителей, и в качестве космических ионных плазменных двигателей малой тяги.

Типичная схема ионного источника представлена на рис 7.1. В данном случае для инициирования разряда используется вспомогательный разряд по поверхности диэлектрика. Схемы питания дуги и инициирующего разряда находятся под потенциалом, необходимым для вытягивания ионов дугового разряда из разрядного промежутка.

Рис.7.1 Типичная схема ионного источника

Вакуумные разряды в основном являются сильногочными что делает крайне затруднительным создание стационарных источников плазмы из-за нагрева электродов и схемы питания. В основном на основе вакуумных разрядов производят импульсные источники ионов.

Рис.7.2 Способы инициирования вакуумного разряда а- по поверхности диэлектрика б — вакуумно дуговой в- с использованием проводящего покрытия г -магнетронным Д — пеннинговским. 1-катод дуги, 2- анод дуги, 3- катод вспомогательного разряда, 4-анод вспомогательного Разряда 5- изолятор 6-плазма вспомогательного разряда 7- проводящее покрытие, 8-постоянный магнит, 9- контрагирующий электрод

Вакуумный разряд может быть инициирован несколькими способами. Основные такие способы представлены на рис 7.2 Главная задача любого из способов инициирования - создание на катоде катодного пятна.

Ограничение на создание стационарного источника может быть обойдено за счет создания вращающегося катододержателя Рис.7.3. В таком источнике вращающиеся катоды последовательно соприкасаются с поджигающим электродом. В этот момент происходит вспомогательный разряд запускающий импульс основного дугового тока.

Рис. 7.3 Источник ионов с вращающимся катододержателем. 1- катоды, 2- вращающийся катододержатель, 3- электрод инициирующего разряда, 4-анод, 5-многоапертурная ионно оптическая система

Источники ионов и электронов на основе вакуумных разрядов используются для модификации поверхности изделий, в качестве поставщика частиц для ускорителей и для импульсных двигателей малой тяги на твердом рабочем теле.