DE1238120B - Ioneneinspritzvorrichtung fuer Geraete zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas - Google Patents
Ioneneinspritzvorrichtung fuer Geraete zur Erzeugung eines Hochtemperatur-PlasmasInfo
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Description
Int. Cl.:
G21b
AUSLEGESCHRIFT Deutsche KL: 21 g - 21/21
Nummer: 1 238 120
Aktenzeichen: C 21238 VIII c/21 ;
1238 120 Anmeldetag: 19. April 1960
Auslegetag: 6. April 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ioneneinspritzvorrichtung für Geräte zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas,
bei denen in einem Vakuumbehälter eine Ionenquelle sowie Mittel zur Beschleunigung
der Ionen und zur Begrenzung des Plasmas vorgesehen sind, wobei die molekularen Ionen zur
leichteren Begrenzung des Plasmas in einem Magnetfeld dissoziiert werden.
Eine bekannte Ioneneinspritzvorrichtung der vorstehend genannten Art besitzt eine punktförmige
Ionenquelle, die ein linienförmiges Ionenbündel ausstrahlt. Die zur Erzeugung eines Dissoziationslichtbogens
dienenden Elektroden befinden sich außerhalb der Achse des Magnetfeldes. Der Ionenstrahl
wird mittels eines Rohres durch das Magnetspulengehäuse hindurchgeführt und tritt demgemäß nur
einmal, nämlich im zentralen Bereich der Spule, durch das Magnetfeld hindurch, ehe er den Lichtbogen
erreicht.
Diese bekannte Ioneneinspritzvorrichtung ist im Hinblick auf die Art der Ioneneinfuhrung mit einigen
wesentlichen Nachteilen behaftet:
Beim Einführen von Teilchen in Form eines linienförmigen Bündels ist dessen Stärke durch die Ionenquelle
begrenzt, die jedoch nur eine bestimmte Ergiebigkeit an Molekülionen besitzt. Die Stärke des
Bündels wird weiterhin durch die Raumladung begrenzt, die das Bestreben hat, das Bündel auseinanderzutreiben.
Durch die begrenzte Intensität des Ionenbündels besitzt das Plasma nur eine geringe
Dichte. Da ferner ein Mindestwert für die Ionenstromstärke besteht, müssen energiereiche Teilchen
Verwendung finden, was konstruktive Schwierigkeiten mit sich bringt und die Plasmabildung erschwert.
Eine Ioneneinspritzvorrichtung der bekannten Ausführung erfordert ferner eine sehr genau eingehaltene
Beschleunigungsspannung für die Ionen und demgemäß eine teuere Regeleinrichtung. Der Wirkungsgrad
dieser Vorrichtung ist verhältnismäßig gering, da die im Bereich der Plasmabildung nicht eingefangenen
Ionen nach einer einzigen Durchquerung dieses Bereiches verloren sind. Die Bildung des Plasmas
durch Dissoziation und Einfangen ionisierter Teilchen v/ird ferner bei der bekannten Ausführung
durch die hohe Energie der einzelnen Ionen und die geringe Stärke des Bündels sowie durch den Verlauf
dieses Bündels in einer Richtung sehr erschwert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile der bekannten
Ausführung eine Ioneneinspritzvorrichtung zu entwickeln, die mit einfachen Mitteln und bei sicherer
Ioneneinspritzvorrichtung für Geräte zur
Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas
Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas
Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris
Vertreter:
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10
München 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Frangois Prevot,
Antony, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. April 1959 (792 564)
Betriebsweise die Erzeugung eines hochkonzentrierten lonenbündels und dadurch die unmittelbare Erzielung
eines Hochtemperatur-Plasmas ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise kreisringförmig ausgebildete, an ihrer Innenseite emittierende Ionenquelle zur Erzeugung eines flächenförmigen lonenbündels vorgesehen ist, daß ferner koaxial zur Ionenquelle wenigstens eine gleichfalls kreisringförmige Beschleunigungselektrode vorgesehen ist, daß weiterhin die zur Erzeugung eines Lichtbogens zur Dissoziation der Ionen dienenden Elektroden auf die Achse der Ionenquelle zentriert sind und das Magnetfeld parallel zu dieser Achse so verläuft, daß die von der Ionenquelle ausgesandten Ionen, ehe sie die genannte Achse erreichen, nacheinander zwei Bereiche des Magnetfeldes mit umgekehrter Feldrichtung durchlaufen, wobei die Summe des Magnetflusses, der eine durch die Ionenquelle gelegte Fläche durchsetzt, etwa gleich Null ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in an sich bekannter Weise kreisringförmig ausgebildete, an ihrer Innenseite emittierende Ionenquelle zur Erzeugung eines flächenförmigen lonenbündels vorgesehen ist, daß ferner koaxial zur Ionenquelle wenigstens eine gleichfalls kreisringförmige Beschleunigungselektrode vorgesehen ist, daß weiterhin die zur Erzeugung eines Lichtbogens zur Dissoziation der Ionen dienenden Elektroden auf die Achse der Ionenquelle zentriert sind und das Magnetfeld parallel zu dieser Achse so verläuft, daß die von der Ionenquelle ausgesandten Ionen, ehe sie die genannte Achse erreichen, nacheinander zwei Bereiche des Magnetfeldes mit umgekehrter Feldrichtung durchlaufen, wobei die Summe des Magnetflusses, der eine durch die Ionenquelle gelegte Fläche durchsetzt, etwa gleich Null ist.
Die Verwendung einer kreisringförmigen Ionenquelle ist aus anderem Zusammenhang, nämlich zur
Erzeugung eines zylindrischen Ionenbündels mit Hilfe eines axialen elektrischen Feldes, bereits bekannt.
Eine Beschleunigungselektrode ist bei der bekannten Ionenquelle jedoch nicht vorgesehen.
Ebensowenig zeigt diese bekannte Ausführung die für die erfindungsgemäß ausgebildete Ioneneinspritzvorrichtung
wesentliche Zentrierung von zur Erzeugung eines Lichtbogens zur Ionendissoziation die-
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nenden Elektroden auf die Achse der Ionenquelle sowie den als erfindungsgemäß wesentlich herausgestellten
Verlauf des Magnetfeldes.
Weitere Eigenschaften und Vorteile von Anordnungen gemäß der Erfindung sind aus der folgenden
Beispielsbeschreibung und den schematischen Zeichnungen ersichtlich.
F i g. 1 zeigt in einem senkrechten Axialschnitt ein Gerät mit einer Einführungsvorrichtung gemäß
der Erfindung; F i g. 2 ist ein Schnitt an der StelleA-A der F i g. 1;
F i g. 3 zeigt eine Teilchenbahn, die in eine die RotationsachseX-X des Gerätes enthaltende Ebene
projiziert ist;
Fig. 4 zeigt eine Projektion der Bahn nach der F i g. 3 in eine normal zur Achse X-X liegende
Ebene;
Fig. 5 zeigt die aufeinanderfolgenden Bahnen eines Teilchens, das mehrere Achsüberquerungen
ausführt;
F i g. 6 zeigt den Verlauf der an die Ionenquelle angelegten variablen Spannung zur Erzeugung des in
der Fig. 5 dargestellten Bahnverlaufs;
F i g. 7 zeigt eine Befestigungsart der Isolierhalteteile;
F i g. 8 zeigt eine Spulenanordnung zur Erzeugung des magnetischen Begrenzungsfeldes bei einem
konisch ausgebildeten Ionenbündel;
F i g. 9 zeigt eine andere mögliche Anordnung der Magnetfeldspulen;
F i g. 10 zeigt in einem senkrechten Axialschnitt ein Gerät, das mit einer Anordnung nach einer
anderen Ausführungsart gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
F i g. 1 ist ein senkrechter Axialschnitt eines Gerätes zum Erzeugen eines Plasmas, das mit einer
Ioneneinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
Das Gerät umfaßt in bekannter Weise ein dichtes Gehäuse 1 von zylindrischer Gestalt mit der Rotationsachse
X-X, welches eine Kammer 2 einschließt, die von einem Mantel 3 aus nichtrostendem Stahl
begrenzt ist. Der mittlere Abschnitt des erweiterten Teiles 4 der Kammer 2 bildet den Bereich zur Bildung
des Plasmas. Das Begrenzungsmagnetfeld wird durch zwei Spulen 5 und 6 erzeugt, die zu beiden
Seiten des erweiterten Abschnittes 4 koaxial zur Kammer 2 angeordnet sind. Die Spulen werden durch
eine Flüssigkeit gekühlt, die in den Rohren 7, 8, 9 und 10 fließt. Die beiden Elektroden 11 und 12 dienen
zur Schaffung eines dissoziierenden Lichtbogens in dem Plasmabildungsbereich.
Der Mantel 3 ist von einer Rohrschlange 13 umgeben, die entweder zum Kühlen (normale Arbeitsweise)
oder zum Aufheizen (zum Entgasen) dient. In dem Gehäuse 1 wird mittels zweier übereinstimmender
Pumpenaggregate, deren jedes eine mechanische Pumpe 14 und eine Diffusionspumpe 15 aufweist,
hergestellt. Die Diffusionspumpen sind mit einer Kühlfalle für flüssigen Stickstoff, mit einem Kondensationsschirm
und mit einem Ventil ausgerüstet. Das auf diese Weise in dem Gehäuse 1 hergestellte
Primärvakuum ist in der Größe von IO-5 mm Hg. In gleicher Weise wird die Kammer 2 evakuiert mittels
zweier übereinstimmender Pumpengruppen, die jeweils eine mechanische Pumpe 16 und eine Diffusionspumpe
17 aufweisen, welche ebenfalls mit einer Kühlfalle für flüssigen Stickstoff, einem Konden-
sationsschirm und einem Ventil ausgerüstet sine Auf diese Weise läßt sich in der Kammer 2 ei
Sekundärvakuum in der Größe von IO-8 mm Hg hei stellen.
Die bei diesem Gerät verwendete Ioneneinspritz vorrichtung ist ringförmig ausgebildet. Sie umfa£
im wesentlichen eine ringförmige Ionenquelle 18 un eine Zwischenelektrode 19, die auch ringförmig isi
wobei beide Teile in bezug auf die AchseX-X de Gerätes zentriert sind. Die relative Lage dieser Teil
zueinander ist am besten aus der F i g. 2 ersichtlicr. die einen Schnitt an der StelleA-A der Fig. 1 dai
stellt. Die Ionenquelle 18 ist nach irgendeiner ge eigneten Bauart ausgeführt und liefert z. B. Molekül
ionen. Sie hat im wesentlichen die Gestalt eine Ringkanals, dessen Öffnung in Form eines kreis
förmigen Spaltes gegen die AchseX-X des Geräte gerichtet ist.
Um die Mantelfläche des Gehäuses 1 sind Hoch spannungsisolatoren gleichmäßig verteilt angeordnel
wobei deren Achsen in einer zur Geräteachse X-I normalen Symmetrieebene liegen. Die Hälfte de
Isolatoren, die in der F i g. 2 mit der Bezugsziffer 2< bezeichnet sind, dient zum Tragen und zum Speise]
der ringförmigen Ionenquelle. Hierzu sind sie jeweil von zwei Leitern 21 und 22 durchquert. Die übrigei
Isolatoren mit der Bezugsziffer 23 dienen zum Tra gen und Speisen der ringförmigen Zwischenelektrod
19. Die leitenden Tragteile 24 durchqueren die Iso latoren 23 und sind so gekrümmt, daß sie um di
Ionenquelle 18 herumlaufen, um jeden elektrische! Kontakt zwischen dieser und der Elektrode 19 zi
vermeiden. Die Isolatoren können von irgendeine geeigneten Bauart sein, die eine genügende Abdich
tung mit dem Gehäuse 1 ermöglicht. Sie tragen ein Schutzelektrode 25.
Die Magnetspulen 5 und 6 (F i g. 1) sind mit einen ferromagnetischen Gehäuse 26 umgeben, das in de
Symmetrieebene des Gerätes unterbrochen ist um dort einen Luftspalt 27 zwischen den sich erweitern
den Polschuhen 28 und 29 bildet. Aufgabe des Ge häuses 26 ist es, die magnetischen Kraftlinien in de
Nähe der Spulen 5 und 6 zusammenzufassen, so dal sich ein Feldlinienverlauf ergibt, der dem durch di
beiden Kraftlinien 30 und 31 dargestellten Verlau ähnlich ist. Das ferromagnetische Gehäuse 26 ver
hindert eine Zerstreuung der Kraftlinien, die sich all im Innenraum der Ionenquelle schließen müssen, si
daß der gesamte, von der ringförmigen Ionenquell eingeschlossene magnetische Fluß Null ist.
Ein Ringspalt 32 (F i g. 1) in der Symmetrieeben des Gerätes ermöglicht den Zugang des Ionen
bündels in den erweiterten Abschnitt 4 der Kam mer 2. Mit 33 ist eine Beschleunigungselektrode be
zeichnet, die durch das ferromagnetische Gehäuse 2i gehalten ist und sich auf gleichem Potential befinde!
d. h. auf Massepotential.
Die Vakuumaggregate 14 und 15 sowie 16 und 1 ermöglichen die Aufrechterhaltung eines Vakuum
in der Größe von 10~5 mm Hg im Inneren des Ge häuses 1 sowie in der Größe von IO-8 mm Hg in de
Kammer 2.
Die Anordnung der Feldspulen ergibt im Bereic der Ioneneinspritzung ein axialsymmetrisches Magnel
feld, das ein wesentliches Merkmal bei der Anord nung gemäß der Erfindung ist. Außerhalb des Ionen
einführungsbereiches kann das Magnetfeld irgend einen beliebigen Verlauf nehmen, mit der Ein
schränkung, daß es nicht die oben erwähnten Bedingungen für den Feldlinienverlauf in dem Einführungsbereich
stört.
Die ringförmige Ionenquelle 18 emittiert Molekülionen, die durch das zwischen der Ionenquelle und
dem Einführungsbereich mittels der Ringelektroden 19 und 33 hergestellte elektrische Feld beschleunigt
werden. Jedes geladene Teilchen, dessen Bahn außerhalb des Magnetfeldes in einer mittleren, d. h. die
Symmetrieachse X-X enthaltenden Ebene verläuft, überquert diese Achse, wenn es eine EnergieMinimumbedingung
erfüllt. F i g. 3 zeigt schematisch den magnetischen Feldverlauf in einer die Rotationsachse
X-X enthaltenden Ebene durch die Linien 34, 35, 36 und 37 sowie die Bahn 38 eines Teilchens, das
in einer bestimmten Meridianebene in das Feld eintritt und das Feld in einer anderen Meridianebene
verläßt. F i g. 4 zeigt diese Bahn in der Projektion auf eine zur AchseX-X normalen Ebene. Die gestrichelt
gezeichneten Kreise bezeichnen die Magnetfeldbereiche in beiden Richtungen. Der punktiert
gezeichnete Kreis stellt die Bahn eines eingefangenen Teilchens dar, wenn dieses an einer Stelle der Achse
dissoziiert wird.
Alle Teilchen, deren Bahnen außerhalb des Magnetfeldes in der Mantelfläche eines koaxial zum
Magnetfeld orientierten Kegels verlaufen, überqueren die Achse. Die Bahnen können insbesondere senkrecht
zur Achse verlaufen und also in einer zur Achse senkrechten Ebene liegen. Das wird mit den
Anordnungen gemäß der F i g. 1 und 2 erreicht, bei denen die von der Ionenquelle 18 emittierten Teilchen
auf Bahnen in einer zur AchseX-X senkrechten Ebene verlaufen, wobei das Ionenbündel die Gestalt
einer ebenen Fläche hat. Die von der Ionenquelle 18 ausgesandten Molekülionen werden nahe
der Achse X-X dissoziiert, z. B. mittels eines Kohle-Wasserstoff-Lichtbogens. Die derart gebildeten
Atomionen haben eine halb so große Masse und folglich eine halb so kleine Umlaufbahn in dem
Magnetfeld, in dem sie eingeschlossen werden, wenn die anfängliche Energie der dissoziierten Ionen einer
bestimmten Energiebedingung genügt (die maximale Energie ist gleich dem Vierfachen der minimalen
Energie). Mit Ausnahme der Kreisfonn kann die Ionenquelle von einer beliebigen geeigneten Bauart
sein, z. B. als Hochfrequenzquelle, Lichtbogenquelle ausgebildet sein. Die Ausführungsart gemäß den
Fig. 1 und 2 ist wegen der Anordnung der Hochspannungsisolation für ziemlich mäßige Spannungen,
z. B. bis 200 kV, geeignet. Es ist nicht erforderlich, daß die Beschleunigungsspannung geregelt wird, da
alle Bahnen die Symmetrieachse überqueren, und zwar unabhängig von der Energie der Teilchen.
Wenn ein lon nicht dissoziiert wird, verläßt es das Magnetfeld und kehrt zur Ionenquelle zurück, von
der aus es wieder auf einer zweiten Bahn, die der ersten Bahn ähnlich ist, ins Magnetfeld gelangen
und folglich von neuem die Achse überqueren kann, wobei wieder die Aussicht besteht, daß es dissoziiert
wird. Es kann jedoch auch innerhalb der Ionenquelle verschwinden. Um diese zweite Möglichkeit zu vermeiden
und mehrere Achsüberquerungen zu ermöglichen, kann man verschiedene Anordnungen in Betracht
ziehen.
Man kann z. B. unter Beibehaltung eines ebenflächigen Ionenbündels in einer zur Symmetrieachse
normalen Ebene die Spannung an der Ionenquelle
rasch erhöhen. Auf diese Weise kehrt das nicht dissoziierte Teilchen wieder um, bevor es die Ionenquelle
erreicht und auf diese wieder auftrifft. Die dadurch hervorgerufenen aufeinanderfolgenden Teilchenbahnen
haben dann den in der Fig.5 dargestellten Verlauf, in der mit der Bezugsziffer 18' die
innere Begrenzung der Ionenquelle dargestellt ist. Eine einfache Methode zum Erreichen dieser Wirkung
ohne erhebliche Komplizierung des Gerätes, ίο die ein Verändern der Spannung der Ionenquelle
ermöglicht, besteht darin, eine Sägezahnspannung zu verwenden, die z. B. in der Fig. 6 als Funktion von
der Zeit aufgetragen ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ionen auf Bahnen einzuführen, die nicht normal zur Symmetrieachse X-X verlaufen. Das Ionenbündel hat dann die Gestalt der Mantelfläche eines Kegels mit der DrehachseX-X und dem halben Öffnungswinkel a. Die Bewegung der Ionen in dem Begrenao zungsmagnetfeld weist also eine zur Achse X-X parallele Komponente auf. Wenn die Teilchen in einen Bereich eingebracht werden, wo der zentrale Magnetfluß sehr schwach ist, dringen sie unter der Wirkung dieser Bewegungskomponente in einen Bereich sehr viel höheren Flusses ein, wo sie eine gewisse Zeit verweilen. Die Bereiche schwachen sowie hohen magnetischen Flusses werden durch die Wahl des Aufbaues, der Zahl sowie der Speisung der Magnetspulen bestimmt.
Ein konisch verlaufendes Ionenbündel läßt sich mit einer Ausführungsart gemäß der Erfindung herstellen, bei der die Isolatoren 20 und 23 oder deren innere Bauteile, welche die Ionenquelle bzw. die Zwischenelektrode tragen, in einer parallel zur Achse X-X gerichteten Translationsbewegung verschoben werden können, um in Stellungen zu kommen, die in bezug auf die zur Achse normale Symmetrieebene verschoben sind. Bei dieser Ausführungsart kann die Befestigung der Isolatoren gemäß der F i g. 7 ausgeführt sein. Die Öffnung 39 im Gehäuse 1, die z. B. einen Isolator 20 aufnimmt, ist mit einem Flansch 40 versehen, in den Befestigungslängslöcher 41 gebohrt sind. Der Isolierkörper, dessen unterer Teil schematisch dargestellt ist, weist in gleieher Weise einen Flansch 42 mit Bohrungen 43 auf. Beide Flansche sind durch Bolzen 44 miteinander befestigt und schließen eine Ringdichtung 45 zwischen sich ein. Die Längslöcher 41 ermöglichen eine Verschiebung des Flansches 42 in bezug auf den Flansch 40 und folglich eine Änderung der Lage der Isolatoren 20 und 23. Um die Lageverstellung sehr genau ausführen zu können, kann man ein Gewindesystem vom Mikrometerschraubentyp vorsehen mit einer fest mit dem Flansch 40 verbundenen Mutter und einer Schraube, deren Längsverstellung auf den Flansch 42 oder auf das untere Teil des Isolierkörpers übertragen wird.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ionen auf Bahnen einzuführen, die nicht normal zur Symmetrieachse X-X verlaufen. Das Ionenbündel hat dann die Gestalt der Mantelfläche eines Kegels mit der DrehachseX-X und dem halben Öffnungswinkel a. Die Bewegung der Ionen in dem Begrenao zungsmagnetfeld weist also eine zur Achse X-X parallele Komponente auf. Wenn die Teilchen in einen Bereich eingebracht werden, wo der zentrale Magnetfluß sehr schwach ist, dringen sie unter der Wirkung dieser Bewegungskomponente in einen Bereich sehr viel höheren Flusses ein, wo sie eine gewisse Zeit verweilen. Die Bereiche schwachen sowie hohen magnetischen Flusses werden durch die Wahl des Aufbaues, der Zahl sowie der Speisung der Magnetspulen bestimmt.
Ein konisch verlaufendes Ionenbündel läßt sich mit einer Ausführungsart gemäß der Erfindung herstellen, bei der die Isolatoren 20 und 23 oder deren innere Bauteile, welche die Ionenquelle bzw. die Zwischenelektrode tragen, in einer parallel zur Achse X-X gerichteten Translationsbewegung verschoben werden können, um in Stellungen zu kommen, die in bezug auf die zur Achse normale Symmetrieebene verschoben sind. Bei dieser Ausführungsart kann die Befestigung der Isolatoren gemäß der F i g. 7 ausgeführt sein. Die Öffnung 39 im Gehäuse 1, die z. B. einen Isolator 20 aufnimmt, ist mit einem Flansch 40 versehen, in den Befestigungslängslöcher 41 gebohrt sind. Der Isolierkörper, dessen unterer Teil schematisch dargestellt ist, weist in gleieher Weise einen Flansch 42 mit Bohrungen 43 auf. Beide Flansche sind durch Bolzen 44 miteinander befestigt und schließen eine Ringdichtung 45 zwischen sich ein. Die Längslöcher 41 ermöglichen eine Verschiebung des Flansches 42 in bezug auf den Flansch 40 und folglich eine Änderung der Lage der Isolatoren 20 und 23. Um die Lageverstellung sehr genau ausführen zu können, kann man ein Gewindesystem vom Mikrometerschraubentyp vorsehen mit einer fest mit dem Flansch 40 verbundenen Mutter und einer Schraube, deren Längsverstellung auf den Flansch 42 oder auf das untere Teil des Isolierkörpers übertragen wird.
Natürlich umfaßt die Erfindung auch eine Ioneneinspritzvorrichtung mit Befestigungselementen, z. B.
Isolatoren, für die Ionenquelle und die Zwischenelektrode, die mit dem Gehäuse in einer Stellung,
die zur Bildung eines kegelförmigen Ionenbündels führt, fest verbunden sind.
Bei der Anordnung mit konischem Ionenbündel können die Bereiche schwachen und hohen Flusses auf zwei verschiedene Arten erzeugt werden. Man kann bei der ersten Art einen Nebenschluß für magnetische Kraftlinien herstellen mittels eines
Bei der Anordnung mit konischem Ionenbündel können die Bereiche schwachen und hohen Flusses auf zwei verschiedene Arten erzeugt werden. Man kann bei der ersten Art einen Nebenschluß für magnetische Kraftlinien herstellen mittels eines
Claims (1)
- magnetischen Shunts, der bewirkt, daß ein Teil der Kraftlinien sich um die Spulen 5 und 6 herum schließt, ohne von der einen zur anderen zu verlaufen (Fig. 8). Der magnetische Fluß ist dann im Bereich A viel stärker als im Bereich B. Andererseits kann man die Anzahl der Spulen vermehren (F i g. 9) und die Stromrichtung, z. B. in den Spulen 46 und 47, umkehren. Die Kraftlinien verteilen sich dann in der angegebenen Weise, wodurch wieder ein Magnetfluß erzeugt wird, der in dem inneren Bereichs' viel schwächer ist als in dem inneren Bereich A'.Bei einer dritten, in der F i g. 10 dargestellten Ausführungsart weicht der Aufbau von der Ausbildungsform nach der F i g. 1 im wesentlichen durch die Anordnung der Ionenquelle und der Beschleunigungselektrode ab. Diese Teile befinden sich in einem einzigen runden Isolator 48, der aus mehreren Teilen gebildet sein kann. Die Ionenquelle 49 ist am Rand des Isolators angeordnet. Sie ist ringförmig und emittiert ein ebenflächiges, normal zur AchseX-Z verlaufendes Ionenbündel. Die Beschleunigungselektrode umfaßt mehrere Stufen 50, die zwischen der Ionenquelle und dem Gerätegehäuse 1 gleichmäßig verteilt sind. Diese Ausbildung ermöglicht die Anwendung von sehr viel höheren Spannungen als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, nämlich von Spannungen über 200 kV. Das Gerät weist die gleichen wesentlichen Bauteile auf wie bei der Ausbildungsart nach der Fig. 1, und die sich entsprechenden Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.Bei gewissen Ausführungsbeispielen könnte sich bei der Anordnung nach der Erfindung eventuell ein Dissoziationslichtbogen erübrigen, da das Plasma, das eine hohe Dichte aufweist, selbst die Dissoziation der in seine Mitte gelangenden Teilchen hervorrufen kann.Endlich ermöglicht die Erfindung die Vermeidung des Nachteiles, daß die verlorenen Teilchen durch Ladungsaustausch eine Neutralisation der Ionen herbeiführen, wodurch eine Erwärmung und eine unnötige Verdampfung der Behälterwandungen hervorgerufen wird, mit der eine Emission von Gas und verschiedenen Verunreinigungen einhergeht. Bei den Anordnungen nach der Erfindung befinden sich die neutralisierten Teilchen zu einem großen Teil in der Einführungsebene — bei Ioneneinführung in einer Ebene — und treten daher aus dem Bereich 4, d. h. dem Plasmabildungsbereich, aus. Andererseitsverändert das von der Raumladung des eingeführtei Bündels herrührende elektrische Feld die Bewegun; der Teilchen bei den bekannten Anordnungen, wäh rend es bei den Anordnungen nach der Erfindunj die Fokussierung auf die Achse hin nicht ändert.Patentanspruch:Ioneneinspritzvorrichtung für Geräte zur Er zeugung eines Hochtemperatur-Plasmas, be denen in einem Vakuumbehälter eine IonenqueIli sowie Mittel zur Beschleunigung der Ionen unc zur Begrenzung des Plasmas vorgesehen sind wobei die molekularen Ionen zur leichteren Be grenzung des Plasmas in einem Magnetfek dissoziiert werden, dadurch gekennzeich net, daß die in an sich bekannter Weise kreis ringförmig ausgebildete, an ihrer Innenseiti emittierende Ionenquelle (18) zur Erzeugung eines flächenförmigen Ionenbündels vorgesehet ist, daß ferner koaxial zur Ionenquelle wenigsten: eine gleichfalls kreisringförmige Beschleunigungs elektrode (19) vorgesehen ist, daß weiterhin dii zur Erzeugung eines Lichtbogens zur Dissoziatioi der Ionen dienenden Elektroden (11,12) auf dii Achse {X-X) der Ionenquelle zentriert sind unc das Magnetfeld parallel zu dieser Achse so ver läuft, daß die von der Ionenquelle ausgesandtei Ionen, ehe sie die genannte Achse erreichen nacheinander zwei Bereiche des Magnetfelde mit umgekehrter Feldrichtung durchlaufen, wo bei die Summe des Magnetflusses, der eine durcl die Ionenquelle gelegte Fläche durchsetzt, etw; gleich Null ist.In Betracht gezogene Druckschriften:Belgische Patentschrift Nr. 568 746;USA.-Patentschrift Nr. 2 901 628;Von Ardenne, »Tabellen der Elektronen physik, Ionenphysik und Übermikroskopie«, 1956 Bd. 1, S. 532, B II;»Le Journal de Physique et Ie Radium«, Bd. 12 1951, H. 4, S. 563 und 564; Bd. 14, 1953, H. 10 S. 555;»Nature«, Bd. 166 vom 5. August 1950, S. 23.' und 234;»Proceedings of the Second United Nations Inter national Conference on the Peaceful Uses of Atomii Energy«, Genf, 1958, Vol. 31, S. 298 bis 304.Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist 1 Prioritätsbeleg ausgelegt worden.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen709 548/300 3.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR792564A FR1232390A (fr) | 1959-04-20 | 1959-04-20 | Dispositif d'injection d'ions pour appareils à plasma thermonucléaire |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1238120B true DE1238120B (de) | 1967-04-06 |
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ID=8713859
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DEC21238A Pending DE1238120B (de) | 1959-04-20 | 1960-04-19 | Ioneneinspritzvorrichtung fuer Geraete zur Erzeugung eines Hochtemperatur-Plasmas |
Country Status (8)
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US (1) | US3093765A (de) |
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL263798A (de) * | 1960-04-19 | |||
US3189523A (en) * | 1961-03-27 | 1965-06-15 | Avco Corp | Means for producing high temperature plasma |
DE1178152B (de) * | 1962-05-12 | 1964-09-17 | Kernforschung Mit Beschraenkte | Verfahren zum Einfuehren eines kondensierten Kernbrennstoffes in eine Erzeugungsanlage fuer Hochtemperaturplasmen |
US3369140A (en) * | 1963-10-01 | 1968-02-13 | Atomic Energy Commission Usa | Annular confinement of high temperature plasmas |
US4246067A (en) * | 1978-08-30 | 1981-01-20 | Linlor William I | Thermonuclear fusion system |
US20130058446A1 (en) * | 2011-06-10 | 2013-03-07 | Xian-Jun Zheng | Continuous fusion due to energy concentration through focusing of converging fuel particle beams |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE568746A (de) * | 1957-06-20 | |||
US2901628A (en) * | 1954-12-31 | 1959-08-25 | William A S Lamb | Ion source |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL241285A (de) * | 1958-07-15 | |||
US2920235A (en) * | 1958-07-24 | 1960-01-05 | Persa R Bell | Method and apparatus for producing intense energetic gas discharges |
US2920236A (en) * | 1959-04-24 | 1960-01-05 | Edmund S Chambers | Apparatus for heating ions |
-
0
- LU LU38443D patent/LU38443A1/xx unknown
- NL NL250656D patent/NL250656A/xx unknown
-
1959
- 1959-04-20 FR FR792564A patent/FR1232390A/fr not_active Expired
-
1960
- 1960-03-22 US US16830A patent/US3093765A/en not_active Expired - Lifetime
- 1960-03-29 CH CH352560A patent/CH364306A/fr unknown
- 1960-03-29 BE BE589166A patent/BE589166A/fr unknown
- 1960-04-19 GB GB13651/60A patent/GB913469A/en not_active Expired
- 1960-04-19 DE DEC21238A patent/DE1238120B/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2901628A (en) * | 1954-12-31 | 1959-08-25 | William A S Lamb | Ion source |
BE568746A (de) * | 1957-06-20 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3093765A (en) | 1963-06-11 |
GB913469A (en) | 1962-12-19 |
LU38443A1 (de) | |
NL250656A (de) | |
CH364306A (fr) | 1962-09-15 |
FR1232390A (fr) | 1960-10-07 |
BE589166A (fr) | 1960-07-18 |
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