Твердотельный эмиттер ионов калия

 

Изобретение относится к технике получения пучков ионов, а именно ионов щелочных металлов. Цель изобретения - повышение ионного тока и удешевление эмиттеров - достигается тем, что эмиттер выполнен из ортоклаза. Природный материал артоклаз является эффективным источником ионов К<SP POS="POST">+</SP>. Использование природного минерала в качестве эмиттера ионов позволяет приготовить значительные по площади источники ионов со сложной эмиссионной поверхностью, а также источники с электростатической поперечной компрессией пучка. Значительно упрощается процесс изготовленния эмиттеров, особенно сложной формы. Поток ионов К<SP POS="POST">+</SP>, полученный при использовании эмиттера, изготовленного из ортоклаза, обладает высокой однородностью по массе (99%) и энергетическим разбросом, не превышающим 3%, а величина плотности тока ионов К<SP POS="POST">+</SP> сравнима с лучшими результатами, полученными с помощью искусственных эмиттеров, но при более низких значениях температуры и вытягивающих напряжений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4676320/21 (22) 11,04.89 (46) 15.07.91. Бюл. M. 26 (72) Р.А.Голубев, А.С. Коэачек, А. Д. Комаров, В.Г.Сердюк, И.А,Степаненко и Ю.В.Ткач (53) 621.385.032 (088.8) (56) Препринт ИРЭ AH СССР

М 96, M., 1972, с.4 — 7.

Еремин С.M., Кульварская Б.С. Термоионная эмиссия алюмосиликатов щелочных металлов. — Радиотехника и электроника, 1972, т, 16, М 1, с.145. (54) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЭМИТТЕР ИОНОВ

КАЛИЯ (57) Изобретение относится к технике получения пучков ионов, а именно ионов щелочных металлов. Цель изобретения повышение ионного тока и удешевление эмиттеров — достигается тем, что эмиттер выполнен из ортоклаза. Природный матеИзобретение относится к технике получения пучков ионов, а именно ионов щелоч- ных металлов.

Целью изобретения является повышение ионов тока и удешевление эмиттеров, Природный минерал ортоклаз, как было экспериментально обнаружено; проявляет ранее никем не использованные свойства, выражающиеся в том, что он является эффективным источником ионов К .

Пример. Применение ортоклаэа из

Мало-Быстринского лазуритового месторождения.

Эмиссионные свойства ортоклаза были исследованы на стендв, представляющем

„„59„„1663641 Al риал ортоклаз является эффективным источником ионов К . Использование природного минерала в количестве эмиттера ионов позволяет приготовить значительные по площади источники ионов со сложной эмиссионной поверхностью. а также источники с электростатической поперечной компрессией пучка. Значительно упрощается процесс изготовления эмиттеров, особенно сложной формы. Поток ионов К, полученный при использовании эмиттера, изготовленного из ортоклаза, обладает высокой однородностью по массе (99 ) и энергетическим разбросом, не превышаюы им 3, а величина плотности тока ионов

К сравнима с лучшими результатами, полученными с помощью искусственных эмиттеров, но при более низких значениях температуры и вытягивающих напряжений.

1 ил. собой магнитоизолированный диод. Нагрев эмиттера до 800 — 1250 С осуществлялся с помощью лазера. Эмиттер необходимых размеров (как правило, таблетка диаметром

8 мм и толщиной 1 — 6 мм) крепится на аноде стенда. На анод подавали импульс положительного напряжения амплитудой до 10 кВ и длительностью несколько миллисекунд. В качестве катода использовали танталовую сетку, регистрация ионного тока осуществлялась цилиндром Фарадея.

Эмиссия ионов К+ наблюдалась при температуре эмиттера ТЭ=800 С, при Тэ=12001250 С плотность тока ионов достигала 0,5

А/см при следующих условиях экспери1663641 мента: напряжение диода 10 кВ, анод-катодное расстояние 1,5 мм, длительность импульса 1-2 мс.

Для сравнения отметим, что аналогичные плотности тока ионов щелочных метал- 5 лов при использовании эмиттеров из искусственных алюмосиликатов получались лишь при более жестких режимах, Был проведен массовый и энергетический анализ пучка ионов, полученных с при- 10 менением эмиттера, изготовленного из ортоклаза. Исследования показали, что пучок состоит из ионов К и тяжелых примесей, масса. которых в 2 раза и более превышает массу К, количество примесей 15 не превышает 1ф,. При необходимости пол+ учения пучка ионов К. высокой массовой однородности эти примеси могут быть легко отсепарированы.

Поскольку образцы ортоклаза из раз- 20 личных месторождений сходны по химическому составу (присутствуют лишь незначительные количества примесей СаО, BaO, FezOa и др., влияющих на его эмиссионные свойства) и идентичны по всей кри- 25 сталлической структуре, то не вызывает сомнений, что образцы минерала из других месторождений будут проявлять такие же эмиссионные свойства.

Результаты исследования эмиттера 30

+ ионов К >из природного минерала ортоклаза (К(А!3!з08)) убедительно показывают преимущества использования ортоклаза в качестве источника ионов К, а его простая механическая обработка позволяет значи-. 35 тельно упростить технологию изготовления источников ионов К, снизить энергетиче+ ские и материальные затраты. Кроме того, использование природного минерала в качестве эмиттера ионов позволяет пригото- 40 вить значительные по площади источники ионов со сложной эмиссионной поверхностью, в том числе источники с электростатической поперечной компрессией пучка, что довольно сложно выполнить, используя ис- 45 кусствен ные ал юмосиликаты.

На чертеже приведены сравнительные зависимости плотности тока для различных алюмосиликатных эмиттеров при одинаковых температурах поверхности эмиттера от величины вытягивающего электрического поля Е = Ud/d, где Ud — напряжение диода, d — расстоя ние анод-катод.

Кривая 1 — ортоклаз при Тэ = 1150 C.

Кривая 3 — ортоклаз при Тэ = 1250 С.

Кривая 2 — искусственный алюмосиликат калия К О. AlzOg 2 SION, Тэ = 1150 С.

Кривая 4 — искусственный цеолит (Naморденит), Тэ = 1250 С.

Кривая 5 — то же, Тэ = 1350 С.

Таким образом, приведенные данные говорят о том, что использование ортоклаза в качестве эмиттера ионов позволяет получать ионные токи порядка 1 А/см при меньшей температуре эмиттера и меньшем значении электрического поля, чем при использовании известных алюмосиликатных источников ионов (кривые 1,3), Таким образом, технико-экономические преимущества природного материала ортоклаза при использовании его в качестве эмиттера ионов К заключаются также в том, что значительно упрощается процесс изготовления эмиттеров, особенно сложной формы. Следует также отметить, что поток

+ ионов К, полученный при использовании эмиттера, изготовленного из ортоклаза, обладает высокой однородностью по массе (99ф,) и энергетическим разбросом, не превышающим 3, Величина плотности тока ионов К сравнима с лучшими результатами, полученными с помощью искусственных эмиттеров, но при более.низких значениях температуры и вытягивающих напряжений, Формула изобретения

Твердотельный эмиттер ионов калия на основе алюмосиликата, отличающийся тем, что, с целью увеличения ионного тока и уменьшения стоимости. он выполнен иэ ортоклаза.

1663641

075 п,ж

1Я

О/ чЯ/сж

Составитель Г. Жукова

Редактор М. Циткина Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Демчик

Заказ 2268 Тираж 321 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101