Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Charakterisierung der konischen Anode: Scheibenkathoden-Ionenquelle mit radialer Extraktion

S. I. Radwan , S. Abdel Samad  und H. El-Khabeary

Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, die Auswirkungen des Einstichwinkels (67,5°) des konischen Anodenkopfes, des Austritts des Ionenstrahls in radialer Richtung und des Bereichs des Stickstoffgasbetriebsdrucks auf den Ausgangsionenstrahlstrom zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass in radialer Richtung ein maximaler Ionenstrahlstrom erzielt werden kann als in axialer Richtung, der in der vorherigen Studie erzielt wurde. Daher wurde eine Gleichstrom-Ionenquelle mit konischer Anoden-Scheiben-Kathode und radialer Extraktion entworfen, konstruiert und betrieben. Der optimale Kopfwinkel der konischen Anode, der Durchmesser der Ionenaustrittsöffnung und der Abstand zwischen Ionenaustrittsöffnung und Faraday-Becher wurden bei den zuvor unter Verwendung von Stickstoffgas ermittelten optimalen Abmessungen der Ionenquelle ermittelt. Die Eigenschaften der elektrischen Entladung und des Ausgangsionenstrahlstroms wurden bei Betriebsbedingungen mit optimalen Abmessungen gemessen. Es wurde festgestellt, dass bei optimalen Betriebsbedingungen von 3 × 10 ^-4 mmHg Druck, 3 kV Entladespannung und 2,2 mA Entladestrom ein maximaler Ausgangsionenstrahlstrom von 700 μA erzielt werden kann. Daher betrug die Effizienz der Ionenquelle bei diesen optimalen Betriebsbedingungen und einem Entladestrom von 0,8 mA 45 %. Daher wurde ein Vergleich zwischen dem in der vorherigen Studie erhaltenen axialen Ausgangsionenstrahlstrom und dem in dieser Studie gemessenen radialen Ausgangsionenstrahlstrom durchgeführt. Außerdem wurde die Wirkung des Glühens und der Bestrahlung mit Stickstoffionenstrahlen auf die Gleichstromeigenschaften und die Mikrohärte von Hostaphanproben bestimmt.