DE1014671B

DE1014671B - Device for generating multiply charged ions in an arc discharge source

Info

Publication number: DE1014671B
Application number: DES48443A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Heinz Froehlich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-04-24
Filing date: 1956-04-24
Publication date: 1957-08-29

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei Ionenbesöhleunigungsanlagen, wie sie beispielsweise für die Erzeugung kernphysikalischer Prozesse gebraucht werden, ist es vorteilhaft, statt einfach geladener Ionen mehrfach geladene zu verwenden. Die Beschleunigungsspannung braucht dann nur noch einen Bruchteil der für normale Ionen erforderlichen zu betragen, da die Energie eineis Ions dem Produkt aus Ladungszahl, Ladungseinheit und Beschleunigungsspannung entspricht. Auf dieser Grundlage eröffnen sich Möglichkeiten, den Aufwand für Ionenbeschleuniger ganz erheblich zu senken. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Quellen zu bauen, die die Erzeugung mehrfach geladener Ionen gestatten. Eine bekannte Quelle dieser Art weist beispielsweise einen rohrförmigen Emtladungsrauim auf, dessen Wendung als Anode dient und der auf der einen Seite von einer Kathode, auf der anderen von einer Antikathode abgeschlossen ist, so daß sich Elektronenpendelungen einstellen. Die Elektronen werden auf ihren Bahnen durch ein zur Rohrachse paralleles Magnetfeld gehalten. Diese Quelle ist jedoch wegen des Austrittes der Ionen senkrecht zur Magnetfeldriohtung nur für Kreisbahnbeschleuniger (Zyklotrons und ähnliche Einrichtungen) geeignet.In the case of ion accelerators, such as those used for example are used for the generation of nuclear physical processes, it is advantageous instead of simply charged To use ions charged several times. The acceleration voltage then only needs a fraction of that required for normal ions, since the energy is an ion of the product from the number of charges, the unit of charge and the acceleration voltage. Open on this basis opportunities to significantly reduce the cost of ion accelerators. It has therefore There has been no lack of attempts to build sources that allow the generation of multiply charged ions. One known source of this type has, for example, a tubular Emtladungsrauim whose turn serves as an anode and is terminated on one side by a cathode and on the other by an anticathode is, so that electron pendulums are set. The electrons are on their orbits held by a magnetic field parallel to the pipe axis. However, this source is because of the emergence of the Ions perpendicular to the magnetic field direction only for Orbit accelerators (cyclotrons and similar devices) are suitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Quelle zur Erzeugung mehrfach geladener Ionen zu schaffen, die auch zur Verwendung bei Linearbeschleunigern geeignet ist. Es ist einleuchtend, daß hierbei ein völlig anderer Weg wie bei der bekannten Einrichtung einige schlagen werden muß.The invention is based on the object of providing a source for generating multiply charged ions create that is also suitable for use in linear accelerators. It is evident that here a completely different way than with the known device some must be suggested.

Für die Bildung mehrfach geladener Ionen sind vor allem drei Einflußgrößen wichtig, und zwar die Entladungsspannunig, die Stromdichte der Entladung und die Zeit, in der sich die Ionen in der Entladungszone befinden (Verweilzeit). Die Entladuogsspannung und die von dieser abhängige Energie der Plaismaelektronen wird von der gewünschten Ladungszahil der Ionen bestimmt und muß um so· höher sein, je größer diese Ladungszahl isit, während die Entladungsstrom-Einrichtung zur ErzeugungFor the formation of multiply charged ions, three parameters are important, namely the discharge voltage, the current density of the discharge and the time in which the ions are in the discharge zone are located (dwell time). The discharge voltage and the energy of the Plaisma electrons which is dependent on this is determined by the desired number of charges on the ions and must be higher, the greater this number of charges isit while the discharge current device for generation

mehrfach geladener Ionenmultiply charged ions

in einer Bogenentladungsquellein an arc source

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. phil. Heinz Fröhlich, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Heinz Fröhlich, Erlangen,
has been named as the inventor

erforderliche Höhe zu bringen, wird in an sich bekannter Weise durch Unterheizung der Kathode ein Zwischenstadium zwischen der Kaltentladung und der Plasmaentladung hergestellt (Übergang zur Sättigungsemisision der Kathode). Es ist auf diese Weise leicht möglich, die erforderliche Entladungsspannung je nachdem, ob es sich um zwei-, drei-, vier- oder mehrfach geladene Ionen handeln soll, geeignet zu bemessen.to bring the required height is known in itself Way by underheating the cathode an intermediate stage between the cold discharge and the Plasma discharge established (transition to saturation emission of the cathode). It's that way Easily possible the required discharge voltage depending on whether it is two, three, four or multiply charged ions should act, appropriately sized.

Für die Durchführung der notwendigen Stufenprozesse ist ferner eine hohe Bogenstromdichte erforderlich. Diese kann unter anderem in an sich bekannter Weise durch ein magnetisches Hilfsfeld erreichtA high arc current density is also required to carry out the necessary step processes. This can be achieved, among other things, in a manner known per se by an auxiliary magnetic field

werden, welches die Plasmaentladung vor der Emisdichte und die Verweilzeit der Ionen im Plasma am 40 sionsöffnaing in der Anode auf einen kleinen Quer-Ort der Emissionsöffnung die Konzentration der schnitt konzentriert.which the plasma discharge before the emission density and the residence time of the ions in the plasma at 40 sionsöffnaing in the anode on a small transverse place the emission opening the concentration of the cut is concentrated.

mehrfach geladenen Ionen bestimmt, die zur Ab- Das grundlegende Problem ist jedoch die Erzielungmultiply charged ions are intended to be used. The basic problem, however, is how to obtain them

saugung gelangen können. einer genügend langen Verweilzeit der Ionen im Raumsuction can get. a sufficiently long residence time of the ions in space

Die Grundlage für die Ionenquelle nach der Erfin- vor der Emissionsöffnung. Da eine Absaugung quer dung bildet die bekannte Niederdruck-Plasima-Ionen- 45 zur Plasniaachse bei Linearbeschleunigern wegen des quelle, in der zwischen einer Glühkathode und einer für eine genügende Elektronenkonzentration notwen-Anode eine Bogenentladung stattfindet und deren digen homogenen (Elektronenpendelung) oder in-Emissionsöffnung sich in der Anode befindet. Bei der homogenen (Plasmakontraktion) Magnetfeldes nicht Ausbildung eines normalen Plasmas ist hierbei die möglich ist, muß man die Emissionsöffnung entweder Entladungsspannung im wesentlichen durch die geo- 50 in die Kathode oder in die Anode verlegen. WegenThe basis for the ion source according to the invention - before the emission opening. There is a suction across tion forms the well-known low-pressure plasima ion 45 to the plasnia axis in linear accelerators because of the source, in which between a hot cathode and an anode necessary for a sufficient electron concentration an arc discharge takes place and its digen homogeneous (electron oscillation) or in-emission opening is in the anode. With the homogeneous (plasma contraction) magnetic field not Formation of a normal plasma is possible here, one must either open the emission opening Lay the discharge voltage essentially through the geo-50 into the cathode or into the anode. Because

metrischen Abmessungen der Quelle, den Gasdruck und die Gasart gegeben. Um nun zunächst die Entladungsspannung einstellen zu können und vor allem um sie auf die zur Bildung mehrfach geladener Ionen des Kaithodenfailles, der in jedem Plasma vorhanden ist, ist die Verweilzeit der an der Kathode zur Emission gelangenden Ionen im Kathodenplasma auf jeden Fall viel zu kurz. Es ergeben sich aber auch Schwie-given the metric dimensions of the source, the gas pressure and the gas type. To begin with the discharge voltage to be able to adjust and, above all, to adjust them to the formation of multiply charged ions des Kaithodenfailles, which is present in every plasma is the dwell time of the ions that are emitted at the cathode in the cathode plasma Fall way too short. But there are also difficulties

73Ϊ 659/34673Ϊ 659/346

³ ■ ⁴ i ³ ■ ⁴ i

rigkeiiten, wenn mam die Emissionsöffnmig· in die Bündelung· der von der Kathode emittierten Eiek-Anode verlegt. In einem normalen Niederdruckpiasma tronen. Gleichzeitig zieht sie aus dem Entladungsbefindet sich bekanntlich vor der Anode immer ein raum zwischen Kathode und Anode eine große Zahl ,Rigkeiiten if mam the emission opening · in the bundling · of the Eiek anode emitted by the cathode relocated. Tron in a normal low pressure plasmas. At the same time she pulls out of the discharge As is well known, in front of the anode there is always a space between the cathode and anode a large number,

kleines Gebiet mit negativem oder positivem Anoden- der von den Elektronen erzeugten. Ionen an, wfefeei small area with negative or positive anode - the one created by the electrons. Ions on, wfefeei

fall. Im ersteren Fall werden die Ionen, die in diesem 5 durch Wandrekombination wieder Neutralatome ge-Gebiet erzeugt werden, auf die Anode zu beschleunigt bildet werden. Es entsteht daher in diesem Raum ein ' und emittiert, im anderen Fall werden sie auf die Ionenmangel oder, mit anderen Warten, eine negative Kathode zu beschleunigt und können nicht abgesaugt Raumladung, die eine vermehrte Zufuhr bzw. Erzeuwerden. Auf jeden Fall ist wegen der geringen Aus- gung von positiven Ionen aus dem Anod-enraum verdehnung des Anodenfallgebietes (Größenordnung i₀ langt. Die Störung des Konzentrati Ungleichgewichtes 1 mm) auch bei Stromdidhten der Größenordnung zwischen negativen, und positiven Ladungsträgern von 10⁴ A/cm² die Verweilzeit der Ionen im Verhält- durch die negativ vorgespannte Hilfselektrode führt,: nis zur notwendigen Zeit für die· Stufenprozesse viel außerdem zu einer Verringerung der Leitfähigkeit des zu gering. Stellt man nun die Forderung, daß die Plasmas an dieser Stelle, oder — was dasselbe ist — Elektronen im Anoderigebiet eine Energie haben 15 zu einer Vergrößerung des Spannungsabfalles an. der sollen, die zur Bildung mehrfach geladener Ionen aus- gestörten Strecke. Dadurch hebt sich das Plasmareichit, so heißt das, daß der Kathodenfall bis mög- potential vor der Anode in positiver Richtung an, wo- ,, liehst an. die Anode heranreichen muß, wobei aller- bei die Bogenspannung als Ganzes konstant bleibt, dings die Gefahr besteht, daß sich der Kathodenfall und der Potentialgradient vor der Anode, der infolge ; an dieser Stelle wie ein positiver Anodenfall auswirkt 20 des bis an die Anode heranreichenden KathodenfäHes^! ' und die Ionen in Richtung Kathode von der Anode einem positiven Anodenfall entsprach, wird verringert. ■ abzieht. Nach der Erfindung ist es jedoch möglich, die Das kann bei genügender negativer Vorspannung der Größe des Potentialgradienten vor der Anode zu steu- Hilfselektrode so weit gehen, daß sich der Poteatialern und gleich Null zu machen. Das Prinzip besteht gradient vor der Anode umkehrt und, zum negativen ■■■ darin, solche Verhältnisse zu schaffen, daß sich ein 25 Anodenfall wird, wobei das Plasmapotential, gemessen negativer Anodenfall und der Kathodenfall im gegenüber dem Anodenpotential, vor der Anode poei-Anodengebiet gerade kompensieren. Mit anderen tiv wird. Die Potentialdifferenz zwischen Kathode Worten, -der negative Anodenfall, der sich durch, ge- und dem positiven Potential vor der Anode ist dabei eignete Geometrie der Anode und des Anodenplasmas größer als die Bogenspannung. Daß durch diesen Vorstets in bekannter Weise herstellen läßt, wird sich 30 gang auch der Forderung nach einer vermehrten beim Fortschreiten des Kathodenfallbereiches bis zur Ionenerzeugung und Ionenzufuhr nach der oben- ' Anode in einen positiven Anodenfall umpolen. Da erwähnten Störungsstelle Rechnung getragen wird, ^; dieser Vorgang stetig vor sich geht, gibt es einen Zu- bedarf weiter keiner näheren Erläuterung. »case. In the first case, the ions that are generated in this region by wall recombination again neutral atoms are formed to be accelerated towards the anode. It arises therefore in this space a 'and emits, in the other case they are accelerated by the lack of ions or, with other waiting, a negative cathode and cannot be sucked off space charge, which an increased supply or generation. In any case, due to the low level of positive ions from the anode space, expansion of the anode drop area (order of magnitude i _{0 is} sufficient. The disturbance of the concentration imbalance 1 mm) is also possible with current wires of the order of magnitude between negative and positive charge carriers of 10 ⁴ A / cm ² the residence time of the ions in relation to the negatively biased auxiliary electrode leads: nis to the necessary time for the · step processes also leads to a reduction in the conductivity of the too low. If one now demands that the plasma at this point, or - which is the same - electrons in the anode region have an energy 15 to increase the voltage drop. the should, the path disturbed for the formation of multiply charged ions. This increases the plasma level, which means that the cathode falls up to the possible potential in front of the anode in the positive direction, where it is better. the anode must reach, whereby the arc voltage as a whole remains constant, but there is a risk that the cathode fall and the potential gradient in front of the anode, which as a result; At this point, the effect of a positive anode fall on the cathode cell reaching up to the anode ^! 'and the ions in the direction of the cathode from the anode corresponded to a positive anode case, is reduced. ■ subtracts. According to the invention, however, it is possible that with sufficient negative bias the size of the potential gradient in front of the anode to control auxiliary electrode go so far that the potentiometers and equals zero. The principle consists in reversing the gradient in front of the anode and, to the negative ■■■, in creating such conditions that an anode fall occurs, with the plasma potential measured as a negative anode fall and the cathode fall in the opposite to the anode potential, in front of the anode poei anode area just compensate. Becomes tive with others. The potential difference between cathode words, -the negative anode case, which is caused by, ge and the positive potential in front of the anode is greater than the arc voltage, suitable geometry of the anode and the anode plasma. The fact that this can be established in a known manner will also meet the demand for an increased polarity reversal as the cathode drop area progresses up to the generation of ions and ion supply to the above anode into a positive anode drop. As mentioned disturbance place is taken into ^account; If this process goes on continuously, there is no need for any further explanation. »

stand, in dem er gerade gleich Null ist. Dazwischen gibt es nun einen Zustand, in dem derstood in which it is just zero. In between there is now a state in which the

Die Aufspaltung des Potentialgradienten vor der 35 Potentialgradient vor der Anode Null und damit das Anode in zwei Komponenten, Kathodenfall und nega- Plasmapotential gleich, dem Anodenpotential ist. Die tiven Anodenfall, ist insofern gerechtfertigt, als sich Ionen unterliegen in diesem Fall vor der Anode > der Potentialgradient durch die gleichen Maßnahmen (Emissionsöffnung) keinen elektrischen Feldfträffen und in gleicher Richtung und Größe verändern läßt, und werden lediglich durch Diffusion emittiert. Sie die man zur getrennten Steuerung des Anodenfalles 40 haben also eine relativ lange Verweilzeit und werden einerseits und des Kathodenfalles andererseits in demzufolge durch die energiereichen Plasmaelekitronen einem normalen Plasma anwenden kann. mehrfach ionisiert.The splitting of the potential gradient in front of the 35 potential gradient in front of the anode zero and thus that Anode in two components, cathode drop and negative plasma potential equal to the anode potential. the tive anode case is justified insofar as ions are subject to each other in this case before the anode> the potential gradient due to the same measures (emission opening) does not cause any electrical field impacts and can be changed in the same direction and size, and are only emitted by diffusion. she the one for the separate control of the anode case 40 thus have a relatively long dwell time and are on the one hand and the cathode fall on the other hand, consequently due to the high-energy plasma electrons a normal plasma. ionized several times.

Die Steuerung des Kathodenfalles geschieht in be- Wesentlich mitbestimmend für die richtige Aus-The control of the cathode fall takes place in an essential co-determining for the correct

kannter Weise durch geeignete Unterheizung der bildung der geschilderten Erscheinung ist, wie schon "■ Kathode und passende Einstellung des Neutralgas- 45 erwähnt, der Gasdruck in der Quelle, der daher bei druckes. Bei konstanter Heizung ist der Kathodenfall der Einstellung der Potentiarwerte mitberücksichitigt um so länger, je kleiner der Druck ist. Da die Re- bzw. entsprechend gewählt werden muß. konibinationsverluste der mehrfach geladenen Ionen Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf eine ^; known manner by suitable sub-heating of the formation of the described phenomenon, as already mentioned "■ cathode and appropriate setting of the Neutralgas- 45, the gas pressure in the source, which therefore is at pressure. At a constant heating of the cathode case of setting the Potentiarwerte mitberücksichitigt so longer, the lower the pressure, since the Re- or must be selected accordingly ^.

(Umladung) mit sinkendem Druck abnehmen, ist der Einrichtung zur Erzeugung mehrfach geladener ; kleinste Gasdruck, der gerade noch zur Aufrecht- 50 Ionen in einer Bogenentladungsquelle und ist gekenn- ■■'■ erhaltung eines plaismaähnlichen Kathodenfalles der zeichnet durch eine derartige Einstellung der Entgewünschten Länge und Stärke ausreicht, am besten ladungsspannung ·— auf dem Weg der Kathodengeeignet. Für die Feinregelung des Potentialgradien- unterheizung ■— und eines gegenüber der Kathode ten vor der Anode könnte man annehmen, daß sie negativen Potentials der den Kathodenraum umdurch eine positiv vorgespannte Hilfselektrode im Be- 55 gebenden Hilfselektrode unter Berücksichtigung des reich des Kathodenraumes erreicht werden, kann, Gasdruckes in der Quelle, daß in einem weiten Bereich welche die Aufgabe hätte, die in Richtung auf die vor der Anodenemissionsöffnung kein, oder nahezu Kathode fliegenden Ionen zu bremsen. Es hat sich kein Potentialgradient auftritt. Die gebildeten, mehrjedoeh herausgestellt, daß eine solche Vorspannung fach geladenen Ionen treten durch Diffusion aus der der Hilfselektrode keinerlei Erfolg mit sich bringt. 60 Quelle aus und gelangen in den Bereich einer deMmter Eingehende Untersuchungen dieser überraschenden angeordneten, an sich beliebig ausgebildeten BescMeiu-Erscheinung haben zu dem auf den ersten. Blick nigungsanordnung.(Reloading) decrease with falling pressure, the device is for generating multiple charges; smallest gas pressure that is just enough to stand up to 50 ions in an arc discharge source and is identified preservation of a plaisma-like cathode case that is characterized by such an attitude of the undesired Sufficient length and strength, ideally charged voltage - suitable on the way of the cathode. For fine control of the potential gradient underheating ■ - and one opposite the cathode th in front of the anode one could assume that it has a negative potential around the cathode compartment a positively biased auxiliary electrode in the generating auxiliary electrode, taking into account the can be achieved rich of the cathode compartment, gas pressure in the source that in a wide range which would have the task in the direction of the front of the anode emission opening no, or almost Cathode to brake flying ions. No potential gradient has occurred. The educated, mehrjedoeh found that such a bias occurs through diffusion from the fold charged ions the auxiliary electrode does not bring any success. 60 source and get into the area of a deMmter In-depth investigations of this surprisingly arranged, in itself arbitrarily formed BescMeiu phenomenon have to that at first. View inclination arrangement.

paradoxen Ergebnis geführt, daß der erwähnten Die Einstellung der richtigen Betriebswerte nachparadoxical result led that the mentioned adjustment of the correct operating values after

Hilfselektrode ein ganz bestimmtes, gegenüber der der Erfindung ist verhältnismäßig kritisch, und es ist Kathode negatives Potential gegeben werden muß, um 65 daher von Vorteil, die Hilfselektrodenspannung und eine genügende Verweilzeit der Ionen im Bereich vor den Gasdruck in an sich bekannter Weise zu stabilider Anodenemissionsöffnung zu erzielen. sieren. Ebenso ist es sehr wichtig, die Entladungs-Auxiliary electrode a very specific one, compared to that of the invention is relatively critical, and it is Cathode negative potential must be given to 65 therefore advantageous, the auxiliary electrode voltage and a sufficient residence time of the ions in the area in front of the gas pressure in a manner known per se to be more stable To achieve anode emission opening. sate. It is also very important to keep the discharge

Eine den Kathodenraum umgebende, gegenüber der spannung auf ihrem vorgeschriebenen Wert zu halten. Kathode negativ vorgespannte Hilfselektrode wirkt Es genügt nicht, zu diesem Zweck den Heizstrom zunächst wie ein Wehneltzylinder im Sinne einer 70 konstant zu halten, da mit der Zeit durch Verwinde"The one surrounding the cathode compartment must be kept at its prescribed value in relation to the voltage. Cathode negatively biased auxiliary electrode acts It is not enough to use the heating current for this purpose initially to be kept constant like a Wehnelt cylinder in the sense of a 70, since over time by twisting "

ι lllllKiι lllllKi

Claims

5 65 6

tion of the cross-section of the hot cathode changes device for the heating, an accuracy in the emission will occur. Therefore at least about ± 1% is required in the following.
Formation of the invention · proposed a Reg-. In both exemplary embodiments, the discharge voltage can be assisted by controlling the electrode and anode made of iron and the heating current, depending on the discharge, can simultaneously form the poles of a magnet, which voltage can be applied. a magnetic field that focuses the discharge is generated. Since in the ion source according to the invention this is shown in more detail in FIG. The cathode is permanent again, in the area of the underheating the cathode works with 1, the anode with 3 and the auxiliary selected, an oxide cathode is disadvantageous. It is best to refer to trode as 2. The anode is made of a .sich tantalum carbide, which at the same time offers the electrical advantage of the ring 22 of the housing 14 of the ion source, that with it the generation is isolated several times and can, for example, be cone-charged carbon honing at ground potential. directly from carbon genes. With the help of insulated inserted screws 13 hydrogen compounds are possible. In the case of smaller amounts, the anode plate with the housing 14 can also be used, subject to intermediate requirements with regard to the service life of the connection of a sealing cathode, which is not specified in more detail. The cathode 15 is connected to the ring. Furthermore, the housing can be screwed into a hairpin or tube shape with an auxiliary electrode and a cathode-direct or indirect heater can be formed with it. Carrier 17 connected, in which insulating tubes 19 are inserted into the cathode 1. Tubes 18 for the are provided by drilling examples, which are shown schematically in the drawing in the auxiliary electrode part 2. It shows gas inlet as well as for vacuum meter and pump

Fig. 1 is a greatly simplified circuit diagram for the connections introduced.

Ion source according to the invention, between the anode plate and the auxiliary electrode part

Fig. 2 the application of the voltage stabilization clamped a permanent magnet, which between the

shown as a block diagram, 25 auxiliary electrode and the anode the mentioned focus-

Fig. 3 generates the structure of the ion source in a closer rende auxiliary field. Instead, a

Details. magnetic excitation with the help of a coil

In Fig. 1, 1 is a hairpin cathode to be seen.

net, which is surrounded by an auxiliary electrode 2. In practicing the invention The anode of the source is 3, the emission opening 30 can be achieved yet another advantage. Even denoted by 4. The high-voltage generator 6 is in the acceleration space when the vacuum is relatively high with one pole connected to the anode and grounded, behind the emission opening are connected by the other pole through a resistor 7 collide with the accelerated ions with residual gas particles the cathode is connected. The heating current source generates electrons, some of which are due to the emission is shown in simplified form as a battery 8, while the 35 opening fly back. Since the electrons here are the Adjustment of the heating current obtained through a resistor 9 full acceleration speed is happens. The sources are mostly in the momentum - their total energy is very large. It is now already operation used; in this case the generator 6 may have been mentioned earlier that by magnetic means be a rights generator. For the multiple a concentration of the accelerating ionization in the discharge space The ionization voltage required is reduced by the electron bundle that can be achieved. By next set by the fact that a suitable under-suitable shape of the pole shoes and dimensioning heating of the cathode 1 is made. The auxiliary field strength it is now possible, not only this electrode 2 is to be achieved at the tap of a high-voltage effect, but also that from the Bepotentiotneters 5 placed, so that thereupon the desired acceleration space flying back on the anode Auxiliary electrode potential can be adjusted. It bundles 45 electrons. This is how she succeeds lies, as already mentioned, around a certain, and to a certain extent through the emission opening into the to be threaded back about in the order of magnitude of the Entladungsspan- source and there to support the voltage below the cathode potential. To use ionization.

In order to achieve the desired multiple ionization, the source according to the invention can be rotationally symmetrical, must be designed for example 50 metric in continuous operation and accordingly have a point-conveying tap on the potentiometer 5 or the heating emission opening. The auxiliary electrode current can be readjusted by means of the resistor 9 then has a cylindrical, possibly also conical opening, so that the correct operating values are always given. However, it is also possible that are. Instead, as shown in FIG. 2, a component of the source can be controlled in one coordinate direction. In this case, 55 can be extended at will, so that a gap-shaped aid may be favorable from the point of view of the economic electrode opening and a corresponding emissivity, the high-voltage source opening being created. It is then, so to speak, a two-dimensional design for the auxiliary electrode and for the discharge itself, which can be carried out separately. In FIG. 2, 12 denotes a power supply unit which is set up for the generation of fans of multiply charged ions and which equips the set 60.
Voltage of the auxiliary electrode 2 keeps constant with great accuracy. The means used to keep the gas pressure constant in the source can be considered as patent claims:
are assumed to be known and are therefore not
shown. The heating current of the cathode 1 is 65

a regulated heater 10 supplied, which in 1st device for generating multiple charge-dependency from the discharge voltage to the heater ions in an arc discharge source, identified influenced. The power supply for the discharge is characterized by such an adjustment of the discharge takes place from a power supply unit 11, which does not have to be charged voltage - on the way of the cathode absolutely needs to be stabilized. Of the rule 70 underheating - and one opposite the cathode

negative potential of the auxiliary electrode surrounding the cathode space, taking into account of the gas pressure in the source that in a wide range in front of the emission opening no or almost no no potential gradient occurs.

2. Device according to claim 1, characterized in that the accelerated in the cathode case Electrons concentrated in a known manner on a bundle by magnetic field forces are.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage by itself known agents are stabilized.

4. Device according to claims 1 to 3, there-

characterized in that the discharge voltage is regulated by controlling the heating current.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized by the use of a tantalum carbide cathode.

6. Device according to claims 1 to 4, characterized by the use of a Tungsten cathode.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is rotationally symmetrical is trained.

8. Device according to claims 1 to 6, characterized in that it is two-dimensional is trained.

1 sheet of drawings