148890. lajstromszámú szabadalom • Ion-elektron-forrás, előnyösen Van-de-Graaf generátorhoz
2 148 890 szekrény szolgál. A 6 anódszekrény és a 2 emiszsziós nyílással ellátott 5 szondaelektróda közt kb. 10 Volt potenciál-különbséget létesítünk. Ez a potenciál-különbség a 9 kisütőtérben a 2 emisz-Bziósnyílás közelében, a kisütőplazmában negatív potenciál gradienst létesít, amely a plazma pozitív ionjait a 2 emissziós nyíláson át kiszívja. Ezzel a megoldással a találmány szerinti feltételek mellett az ion-áramkihozatal és ezzel együtt a hatásfok 1,7-szeresére javul. A 2 emissziós nyílás méretét akkorára választjuk, hogy a kisütés normális üzemmenete mellett összesen Iß = 250 p, A ion-emisszióáramot szállítson. A kapcsolóknak II. elektron-emisszió állásába való átváltásával a 14 anódáraimforrás feszültségét megemeljük, a katód fűtéserősségét valamivel csökkentjük, a hidrogéngáz hozzávezetését a kisütőtérbe a palladium cső 8 fűtőkörének nyitásával megszakítjuk és a 9 kisütőtér jó légtelenítéséí biztosítjuk azáltal, hogy a 10 összekötőszelepet, amely a szivattyúval kapcsolt 11 gyorsítóosőhöz vezet, megnyitjuk. Az izzókatód gázkisülése helyett ekkor tiszta elektronáramlás következik be az 1 nagyfelületű katód felől a 2 emissziós nyílással ellátott 5 szondaelektróda felé. A kisütőanóda 6 anódszekrényének megfelelő kialakításával, amelynek az 1 nagyfelületű katód felé fordított oldalán egy, az 1 nagyfelületű katód közelébe érő 13 hengeres része van, valamint a már említett inhomogén mágneses mező hatása következtében a 14 anódáramforrás feszültségének megfelelő megválasztásával (tértöltéssel határolt áram) elérhető, hogy a 2 emissziós nyíláson átlépő elektronáram ismét 25'0 ;/. A nagyságú legyen. A katód-hőmérséklet csökkentése — például a fűtőkörbe iktatott 15 póíellenállás révén — a találmány értelmében lényegében a katód élettartamának növelése céljából történik. A 3. ábra szerinti 25 rész a 6 kisütőanóda csatlakozása, míg a 2. ábrán 29 részlet cserélhető katódbetétet szemléltet; 30 feszültség és hőszigetelő keramikus csövet, 31 pedig egy szigetelőt jelez. A találmány szerinti ion-elektron-forrás szerkezeti részletei a 2. és 3. metszeti ábrákból láthatók. A 3 permanens mágnes — például Alnico mágnes — felmágnesezésére a találmány szerinti forrásban 16 segédtekercs szolgál, amely például 150 menetű 1,4 mm átmérőjű rézdrótból készül 500 A-es áramlökésekkel. A 9 kisütőtér légtelenítésére szolgáló 12 légtelenítőosatorna á 17 mágneses szeleppel nyitható, illetőleg zárható. A 17 mágneses szelep tekercselését a 18 jelzőszám jelöli. A 12 légtelenítő csatorna elektron-forrás üzemmeneténél állandóan nyitva van, míg ion-forrás üzemmeneténél csak a for-Q=— n0 -vF c ( 8 -1 ) = 60-4 A fenti egyenletből az alábbi értékek behelyettesítésével a H2 gázfelhasználás kiszámítható. p = 2-10~^2 Torr (kisütési kamranyomás) F0 = 2,8-10~ 3 cm 2 (emissziós nyílás felülete) M = 2 (a kiáramló hidrogéngázmolekula tömegértéke) Qg = 2,4-lO" 3 Torr :l-s-' rás gáztalanítási időszakában, például fűtött katócla mellett 1—5 óra hosszat a szellőztetés időtartamától és a katód korától függően. A gáztalanítási periódus befejezése után a 12 légtelenítő csatornát 17 mágneses szelep segítségével zárjuk és a hidrogéngáz-hozzavezetést a 7 nyíl irányában 19 palladiumcső 8 fűtőkörének zárásával megindítjuk. Különösen ion-forrású üzemmenet mellett, amelynél a telj esi tmény átalakulás a forrásban csaknem 300 W-ra növekszik, jó hűtésről kell gondoskodnunk. Ez a hűtés a találmány értelmében 20 hűtőbordák és a rajzon nem ábrázolt — ugyancsak a nagyfeszültségű elektródába beépített fúvócsoport révén nyomógáz segítségével jön létre. Ez a hűtés a tartályban uralkodó nagy gáznyomás következtében kielégítő. A rajzban a hűtőnyomőgáz beömlő és kiömlő nyílásait 23 és 24 jelzi. A forrásba és a 21 szívóelektródába beépített 22 ólomárnyékolás azoknak a röntgensugaraknak a gyengítésére szolgál, amelyek ion-forrású üzemmenetnél a visszatérő kóbor elektronáram következtében az 5 szondaelektróda 2 emissziós nyílásának terében jönnek létre. Ion-forrású üzemmenetnél, jó hatásfok elérése céljából szükséges, hogy a nyomás például 2-10-2 Torr alapértékű legyen. A forrás jó hatásfokának és teljesítményfelhasználásának érdekében kedvező, ha a kisütőáram értéke például IA — 1 A. Ha a találmány szerint 26 szondafeszültséget —például Us = — 10 Voltot — iktatunk be, a kisütésnél az ion-áram a 27 mérőkészüléken mérve 150 p A-ról 250 p A-ra emelkedik, tehát körülbelül 1,7 szorzóval. Azonos szorzóval javul a forrás hatásfoka is, ezen találmány szerinti rendszabály alkalmazása következtében. Ez az eredmény Van-de-Graaff generátoroknak az ion-elektronforrással való kombinálásánál jelentős. A továbbiakban a találmány szerint 1000 oersted es 3 permanens mágnes révén — a 6 kisülési anóda közepén mérve — a kisülés tengelyirányú mágneses vezetése által és inhomogén mágneses mezőben a kisülés sűrítésével az ismert forrásokhoz képest igen tekintélyes ion-áramtöbblet, illetőleg hatásfoknövekedés érhető el. A gerjesztési világítást a felhasznált inhomogénmágneses mező által előidézett kisülés sűrítésének fokmérőjét a 28 ablakon keresztül figyelhetjük meg. A kísérletek során végzett megfigyelések szerint II = 1000 oersted erővonalsűrűségnél a kisülési átmérő kb. 3 mm-re becsülhető. Ebből következik, hogy az 1 nagyfelületű katódnál használatos például 7 mm átmérővel szemben már igen jelentős keresztmetszet-csökkenés, illetőleg áramsűrűségnövekedés állt elő. A kinetikai gázelmélet szerint a semleges részecske-áraimérték, amely egy nyíláson át nagyvákuumba jut. p(Tj ^F 0 (cm^ M A 2 emissziós nyílást ion-alakban elhagyó gázmennyiség Iß = I; = 250 p A, M « 2, QÉ = l,5-1015-ß-' = 4,2-10~5 Torr, l-s1" 1 A 2 emissziós nyílást ion-alakban elhagyó gázmennyiség és a H2 gázszükséglet viszonyából a forrás hatásfoka
