Diseño y Mediciones con una Fuente de Iones del Tipo de Arco

Diseño y Mediciones con una Fuente de Iones del Tipo de Arco

REPÚBLICA
ARGENTINA
PUBLICACIONES
DE L A
COMISIÓN NACIONAL DE ENERGÍA A T Ó M I C A
INFORME
N.°
7
(Instrumentos Científicos para Física Nuclear)
Diseño y Mediciones con una Fuente de Iones
del Tipo de Arco Colimado en Campo Magnético f
por
MANLIO ABELE y WOLFGANG MECKBACH
BUENOS
AIRES
19 5 9
Diseño y Mediciones con una Fuente
de Iones del Tipo de Arco Colimado
en Campo Magnético I
(1)
S Ü M M A R Y
An experimental ion source the hot-cathode
are discharge
type has been
constructed. The are is colliraated in a magnetic field and the extraction of the
ion beam is axial. Detailed measurements of the characteristics of this ion source
have been efectuated.
The maximun total ion curren obtained is 40 mA. There
is evidence of secondary electrons whose falsificating
current had to be eliminated-
effeets on the measured
Calorimetrical measurements of the target current
are in agreement with the electrical ones. A convenient means of regulation or
modulation of the beam current of the source is described.
INTRODUCCIÓN
Se ha procedido a la construcción de una fuente de iones experimental, a fin de acumular la experiencia necesaria para:
a) El diseño de una fuente de iones y sistema de extracción definitivos, destinada para una fuente de neutrones en construcción en los
laboratorios de este Centro.
b) Ensayos futuros sobre fuentes de iones del mismo tipo, que permitirían llevar a un máximo la intensidad de la corriente iónica extraída
e incidente sobre un blanco.
1
I, ) Con referencia a "Diseno . . . II", del Informe
8.
I) Descripción de la Fuente
Ee decidió adoptar como solución una fuente de descarga en campo
magnético con cátodo caliente. La Fig. 1.1, representa los detalles del
diseño. La cámara de descarga A lleva en su extremo enfrentando al
cátodo ,u ndiafragma de 6 mm. de diámetro. Al otro extremo termina
con el anticátodo B de hierro dulce que lleva en el centro una abertura
para la extracción de iones. Han sido ensayadas las características de
la fuente para valores del diámetro de la abertura del anticátodo de
3 y 6 mm. El anticátodo está armado sobre soportes de porcelana quedando así aislado eléctricamente del cuerpo de la fuente. En la figura
se ven en sus detalles el montaje del cátodo formado por un filamento
de tungsteno de 1 mm. de diámetro. El electrodo extractor C se acerca
a la abertura de salida de iones del anticátodo. El conducto D está
conectado al sistema de vacío. E es el blanco o colector de iones en
2
forma de una copa, refrigerado con agua.( ) El montaje del extractor
y del blanco respectivamente no están incluidos en el dibujo. Por el
mismo recinto del montaje del cátodo se introduce por medio del conector F el gas en la fuente, El flujo de gas se regula por medio de
una válvula de aguja. Las piezas G son las expansiones polares por
medio de las cuales se genera el campo magnético axial con un electroimán exterior.
2
( ) En los primeros ensayos este electrodo tenía simplemente la forma de un
disco. (Véase la Fig 1.7).
II) Disposición de Circuitos (Fig. I. 2 )
a) La corriente de excitación del campo magnético I
m
se suministra
por una batería de acumuladores de hasta 30 V., con una resistencia
variable de 8 Q en serie.
b) La corriente de filamento I
t
(alternada) se obtiene de un trans-
formador 220 V/5 V con un transformador "Variac" en el primario.
Se usaron corriente I hasta 47 A.
£
c) La cámara de descarga de la fuente está conectada a tierra. La
tensión de la cámara (—E ) se aplica al filamento. Para regularla se
b
intercalada una resistencia variable ( l K Q m a x ) en serie.
d) Las fuentes de tensiones altas (E = tensión del extractor rese
pecto de tierra; E = tensión entre extractor y colector), se componen
ec
cada una de un transformador de alta tensión; rectificador de media
onda y filtro. Sobre la entrada de cada fuente hay un "Variac" para
la regulación de la tensión suministrada.
e) El potencial del anticátodo es flotante. En los últimos ensayos se
le aplicó una conexión hacia afuera que permitía medir su potencial o
ajustarlo por medio de una fuente independiente, conectada al mismo.
III) Mediciones Previas
a) Corriente de cámara sin gas (Ib) en función de la corriente de
excitación del campo magnético ( I ) dejando constantes la corriente
de filamento (If) y la tensión de cámara ( E ) . (Rig. 1.3.)
m
b
Aumentando el campo magnético se nota un descenso rápido de la
corriente I , hasta I = 2.5 A. Para valores mayores de I el descenso
de Ib es mucho menos pronunciado, tendiendo aparentemente a un valor
límite.
b
m
m
Tal fenómeno se explica por la formación del haz colimado en la
cámara. Los electrones, que sin campo se van directamente a las paredes
que rodean al cátodo, entran en la cámara, forzados por el campo magnético a describir trayectorias helicoidales reflejándose luego en el anticátodo. En el mismo haz se establece una fuerte carga espacial, también
frente al cátodo que da origen al decrecimiento de la corriente medida.
El ancho del haz se determina por la abertura de entrada a la cámara.
Cuando el diámetro medio de las hélices de las trayectorias electrónicas
es bastante menor que dicho diámetro, un aumento del campo ya no
tiene mayor influencia en la formación del haz y en la carga espacial;
por lo tanto la disminución de la corriente se hace menos pronunciada.
En efecto se observó después que la salida de corriente iónica de la
fuente prácticamente no depende del campo magnético a partir de más
o menos I = 2,5 A de corriente de excitación.
m
b) Corriente de cámara Ib en función del caudal de gas; curva "de
encendido" de la fuente.
E = 180V = cte; I = 4 A ; I = 46A
b
m
f
Agujero de salida en el anticátodo de 6mm. de diámetro. (Fig. 1.4.)
Aumentando el flujo de gas (H2 industrial) la corriente I aumenta;
primero de un modo lento, lo cual significa que se produce una descarga oscura. Luego se enciende el arco, subiendo súbitamente la
corrienet hasta casi 1 A. Introduciendo aún más gas, la corriente del
arco vuelve a disminuir paulatinamente. La curva es típica para la
fuente. La corriente del arco encendido varía de acuerdo a la tensión
E aplicada y a la corriente de calefacción If del filamento. El punto
de encendido no depende de dichos factores.
b
b
(Qenc = 0 95ml/min)
(
De acuerdo al diámetro del agujero de salida del anticátodo el caudal
de encendido varía. Por ejemplo, con 3 mm de diámetro en vez de los
6mm de la experiencia anterior, el caudal de encendido disminuye
hasta Qenc — 0,25 ml/min, que es más o menos la cuarta parte del caudal anterior, de acuerdo con la relación de las superficies de las aberturas correspondientes.
La magnitud de la corriente del arco es esencial para el funcionamiento de la fúñete, porque determina la densidad iónica en el plasma,
la cual, a su vez, determina la cantidad de iones que pueden extraerse.
No se ha ido más allá de Ib = 1 A, lo cual sin embargo no representa
ningún límite definitivo.
Fie. I 3. — Corriente de cámara sin gas en función de la corriente
de excitación
del campo magnético-
Fie. 1 4 . — Curva de encendido del arco en función del caudal de gas o la presión
en la cámara.
I V ) Mediciones con Tensiones Aplicadas
a los Electrodos Extractor y Colector:
Salida de Iones
De la gran cantidad de mediciones hechas se eligen las más carac­
terísticas. Dependiendo la corriente medida sobre el colector de iones
de muchos factores, —de los cuales le más importante es la emisión
secundaria de electrones por los iones incidentes—, había que variar
las condiciones de trabajo para poder discutir el funcionamiento de la
fuente sin cometer errores.
a) Primeras observaciones.
Se midieron corrientes sobre el colector de hasta 30 mA. La Fig. I. 5
muestra un ejemplo típico para la dependencia entre dicha corriente y
la tensión entre extractor y colector ( E ) , manteniéndose fijo el poten­
cial del primero (E = const.).
ec
e
En la Rig. I. 6 se observa la corriente sobre el extractor en función
de su tensión. (El colector se llevó a un potencial algo más positivo,
de modo que I = 0 ) .
c
No era posible sin embargo considerar estos resultados como concluyentes por las siguientes razones:
a) Según el esquema del circuito (Fig. I. 2) debiera ser:
Itot — Ic -f" I«
Se observó por el contrario, que aunque la corriente total medida era
considerablemente menor que la del colector, sobre el extractor no se
manifestaba una corriente negativa que compensara tal diferencia.
b) Se refrigeró el blanco con agua corriente. Por ende su tempera­
tura no podía levantarse mayormente.
Sin embargo se notó un calentamiento fuerte del cuerpo de la fuente
en la zona del blanco.
b) Mediciones calorimétricas.
Para averiguar si las corrientes medidas sobre el colector correspon­
den exclusivamente a iones incidentes, se hizo una determinación apro­
ximada de la corriente incidente sobre el colector por un método calori­
métrico.
Suponiendo que el agua de refrigeración del blanco se llevara toda
la potencia entregada al mismo por la corriente iónica, se hace factible
una medición calorimétrica de esta corriente.
Para tal fin se conectó una termocupla diferencial entre las bocas
de entrada y salida del agua de refrigeración. La diferencia de tempe­
ratura medida, multiplicada por el caudal de agua, da la potencia reci­
bida por el mismo.
14
Se hicieron varias determinaciones de las cuales se menciona un
ejemplo.
Potencial del colector: E = E -f- E
c
e
ec
= 30 KV.
Corriente del colector: I = 55 mA.
c
.'. Potencia aparente: N = 1.650W.
c
3
Caudal del agua: 2,85 cm /seg.
Diferencia de temperaturas: 31° C.
.'. Potencia medida calorimétricamente: N ' = 3 7 0 W .
C
Corriente correspondiente: Ic = 13 mA.
Relación
= 0,24
le
N
c
1
4'
Calorimétricamente sólo se obtiene la cuarta parte de la corriente
medida en el colector.
c) Mediciones con el blanco corrido hacia atrás.
Una posible explicación de esta discordancia fué suponer la liberación
de electrones secundarios a partir del colector, producidos por los iones
incidentes( ), aunque no se manifestó la corriente negativa correspon­
diente sobre el extractor.
3
Si bien parecía, que el colector estuviera completamente blindado por
el tubo del extractor (Fig. 1 . 1 ) , el primero estaba situado justo a la
altura de los agujeros de bombeo, perforados en dicho tubo (Fig. I. 7 ) .
Por consiguiente, el campo proveniente de la pared interior del cuerpo
de la fuente, conectado a tierra, penetró a través de dichos agujeros
capturando los electrones secundarios del colector.
De tal modo también se explica el calentamiento fuerte de esta zona
de la fuente, porque estos electrones reciben la energía correspondiente
a la totalidad de los 30 KV aplicados entre tierra y blanco.
A fin de comprobar tal suposición se corrió el blanco unos 5 cm
hacia atrás, donde quedó prácticamente blindado y necesariamente toda
corriente secundaria proveniente del blanco debía incidir sobre el extrac­
tor, manifestándose como corriente negativa ( — I ) .
e
3
( ) En un trabajo de "Eubank y Peck jr."; "High current Cockroft-Walton
Accelerator for neutrón production" dicen, que no se detectaron electrones secun­
darios producidos por la corriente iónica incidente en el blanco. No obstante en
trabajos de:
Hile, Buechenes, Clare and Fisk
"Emission of sceondary electrones
bombardment" Phus. Rev., 55 - 463
Webster, Van de Fraf, Trump.
"Secondary electrón emission from
bardment" J. Appl. Phys., 23 • 264
under high energy positive ion
(1939).
metáis under positive ion bom
(1952).
Se llevan a cabo mediciones sistemáticas de la emisión secundaria producida
por iones incidentes en distintos metales. Para blancos de cobre y las tensiones
aplicadas en esta fuente, obtienen una emisión fuerte de alrededor de 3 electrones
por ion incidente.
15
En estas condiciones se midieron las corrientes del colector I extractor I y total I t, repitiéndose además las mediciones calorimétricas de
la potencia disipada en el blanco.
c
e
to
Resultó por ejemplo:
Potencial extractor: E = 20 KV.
Potencial extractor-colector: E = 15KV.
.'. Potencial colector: E = 35 KV.
Se obtuvieron las corrientes:
Colector: I = 20 mA.
Extractor: I = —10 mA.
Total: It = 9mA.
e
ec
c
c
e
ot
Por lo pronto se verifica en buena aproximación la relación:
Itot
=
Ic 4" !<!•
Luego, si hay electrones, los mismos inciden en el tubo del extractor,
sobre cuya salida efectivamente se notó un calentamiento no observado
anteriormente. La medición calorimétrica resultó:
Caudal del agua: 2,4cm /seg.
3
Diferencia de temperatura: 28° C.
De aquí: I' = 8 mA.
e
Lo cual daría la relación:
-í- = 0 ¿ .
le
Sin embargo, si I representa la corriente de electrones secundarios
provenientes del blanco, ella debe restarse de I , qudando la corriente
iónica incidente en el mismo que resultó igual a la corriente total
medida.
e
c
En este caso:
Ié
I tot
= 0,9.
Tomando en cuenta la escasa precisión de las mediciones calorimétricas (no menos del 1 5 % de error ( ) podemos afirmar, que, dentro
de esta aproximación coinciden las corrientes, la medida calorimétrica
y la total, la cual se supuso que es la de los iones incidentes en el
blanco.
4
Si no fuera por este resultado de la medición calorimétrica, habría
que considerar tal suposición con cuidado, porque para que tenga validez, es necesario que toda la corriente iónica, que sale de la cámara
de la fuente, penetre a través de la entrada del extractor y que no haya
iones que incidan sobre la pared frontal del mismo, donde otra vez
liberarían electrones secundarios. La corriente correspondiente a estos
últimos se sumaría a la corriente iónica sin poderse medir por separado.
Además pueden incidir iones sobre la pared interior del tubo del extractor donde sin embargo no pueden dar origen a corrientes de electrones
secundarios.
4
( ) Lógicamente pérdidas de calor por irradiación térmica tienden a aumentar la
relación Vj\
Una apreciación máxima de estas pérdidas da unos 20 W, lo
cual traducido en corriente daría una corrección en I' .de Va mA, más o menos
toV
1
r
i
Ic
< m4]
,»
k
r•>
<3o -
<
—o
)
1-
O
5
is
Fie. 1 5 . — Corriente sobre el colector en función de la tensión entre el extractor
y colector.
Colector
f
Bomba
Fie. 1 7 . — Posición del blanco en el extractor.
19
Haciendo el resumen de esta situación bastante compleja se tiene que:
La corriente del extractor I se compone de:
e
donde:
1
I ^ = iones incidentes sobre la pared frontal.
I™ = electrones secundarios producidos en la pared frontal.
I'é = iones que inciden en la pared interior del extarctor.
Ie = electrones secundarios provenientes del colector.
La corriente del colector I se forma por:
c
I = P; + I?
c
donde:
Ij. = iones incidentes que representan la corriente iónica deseada.
Ij. — electrones secundarios liberados por ellos;
y para la corriente total resulta:
Itot = I + I c = (I{? + I ? ) + (I'e + IÍ)
e
V
/
V
/
Ii
In
Ii se hace cero, si todos los iones penetran en el extractor. In representa
la corriente iónica total que entra en el mismo. Según la tensión E
entre el extractor y colector esta corriente se distribuye entre ambos
electrodos.
No obstante, esta tensión E no puede tener influencia sobre Ii ni
sobre In, las cuales se determinan por la tensión del extractor exclusivamente. Luego, variando E , la corriente total tendrá que mantenerse
constante.
ec
ec
ec
La Fig. I. 8, muestra tal situación. Efectivamente la corriente total
se mantiene constante. Se manifiesta de un modo pronunciado la emisión
secundaria sobre el blanco; la corriente I se hace negativa. Parece
probable que todos los iones penetren en el extractor e inciden sobre
e
el colector: ( l i = 0 ; I = 0 ; Itot = Ic) como ya se puso en evidencia
en la medición calorimétrica.
e
Cabe destacar que siempre se verificó la relación:
-
Lot — le
H Ic
d) Mediciones con la abertura de salida del anticátodo disminuida
(3 mm. en lugar de 6 mm.).
Como ya mencionó, el caudal de encendido del arco en la cámara
disminuye de un modo aproximadamente proporcional a la superficie
de dicha abertura.
Por el contrario se notó que las corrientes iónicas que salen no disminuyen tanto, de modo que puede afirmarse que la fuente trabaja en
condiciones de mejor rendimiento con la abertura pequeña.
e) Aplicación de un blindaje sobre el colector a fin de evitar la manifes~
tación de los electrones secundarios.
Para confirmar las conclusiones obtenidas a partir de las mediciones
calorimétricas —corriente total igual a la de iones incidentes sobre el
blanco— y determinar esta última de un modo más limpio, se procedió
a construir el blanco en forma de una copa en el interior de la cual
no penetrase el campo que pudiera arrastrar los electrones secundarios
hacia el extractor.
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F c. I 8. — Corrientes total del extractor y colector en función de la tensión entre
ambos electrodos; tensión de extracción E <=> 10 K V = cte .
e
Fie. 1 9 . — Corrientes total, del extractor y colector en función de la tensión entre ambos electrodos; blanco blindado.
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F i g . I 10. — Corrientes total, del extractor y colector en función de la tensión entre
ambos electrodos; mal enfoque.
i.
Fie. 1 1 1 . — Corrientes total, del extractor y colector, en función de la tensión de
extracción; Eec = cte = 7 K V -
24
En efecto, la Fig. I. 9 muestra, que entre E — 4 KV y E = 1 0 KV
coinciden las corrientes total y la del colector o blanco, lo cual significa que se ha hecho una medición limpia de esta última.
ec
ec
Sin embargo se presentaron situaciones, en las cuales aún con la copa
de blindaje se manifestó una fuerte emisión secundaria (Fig. 1 . 1 0 ) , lo
cual significa que por mal enfoque, una gran parte de los iones no
penetró en el interior de la copa, sino que incidió sobre sus paredes,
de donde los electrones secundarios salieron sin impedimento.
Se nota entonces, que con el colector blindado la emisión secundaria
nos permite hacer observaciones sobre el enfoque del haz iónico incidente sobre el mismo.
Este enfoque depende de varios factores, de los cuales el más evidente
es la tensión aplicada al extractor, como lo demuestra la figura 1 . 1 1 . Aquí
se aplicó una tensión constante de 7 K V entre extractor y colector,
variándose la tensión de extracción E . Las curvas muestran de un
modo muy claro la formación del haz enfocado sobre el blanco: a tensiones E bajas casi todos los iones que salen de la cámara inciden
sobre el extractor, cuya corriente sube rápida y simultáneamente con
la corriente total.
e
e
Se observa un máximo de I t a E — 8 KV, el cual puede significar,
que una parte del haz iónico incide sobre la pared frontal del extractor,
dando origen a electrones secundarios que se suman a la corriente
iónica. Luego una mayor parte del haz penetra a través de la abertura
del extractor en su interior, de donde los electrones no pueden salir.
A partir de E = 1 4 KV todos los iones entran, la corriente total se
compone de iones únicamente, manteniéndose constante a partir de esta
tensión.
to
5
e
e
Simultáneamente sobre el colector ha incidido más corriente, la cual,
por mal enfoque, produce electrones secundarios, la corriente I sube
rápidamente, superando la I t. Correspondientemenet la I disminuye y
se hace negativa. Luego, a partir de E = 1 8 KV los iones se van enfocando dentro de la copa del blanco y disminuye la corriente I , hasta
que a A = 3 0 KV alcanza la corriente total.
C
to
E
c
C
e
A la misma tensión la corriente negativa del extractor ha desaparecido,
lográndose la situación, en la que todos los iones que salen de la
cámara de la fuente penetran en la copa del blanco.
f\ Control del potencial del anticátodo.
Se llevó una conexión desde el anticátodo hacia afuera, que permitía
medir su potencial y además controlarlo por medio de una fuente adicional regulable.
En primera instancia, la tensión del anticátodo, medida con un voltímetro de alta impedancia, se ajustó aproximadamente al potencial del
cátodo; cosa que ya podía esperarse a priori. Aplicadas las altas tensiones sobre los electrodos de extracción y colección, la tensión del anticátodo se hizo algo más negativa que la del cátodo («¿ 1 0 V ) .
A fin de investigar la influencia del potencial del anticátodo sobre
la magnitud y el enfoque de la corriente iónica de la fuente, se hicieron
mediciones de la corriente Lot en función del potencial de dicho electrodo, dejando constantes las demás tensiones. Simultáneamente se
midió la corriente IR sobre el mismo.
25
En la figura 1.12 se nota que, a medida que el anticátodo se hace
más negativo, disminuye la corriente iónica, Itot.
La corriente sobre el anticátodo IR es electrónica, si su potencial es
más positivo que —93 V, iónica si es más negativo.
Esta corriente iónica sube primero de un modo rápido, luego a
tensiones negativas mayores, se va saturando. El potencial de —93 V
es el "natural" de este electrodo, al cual se ajustaría solo, estando flo­
tante. Efectivamente dicho potencial es algo más negativo que el del
cátodo que en este caso es de —87 V.
Fig. 1.13 muestra la dependencia entre las corrientes I , I e I t y
el potencial del anticátodo E , llevando el mismo hacia tensiones todavía
. más negativas, hasta — 600 V .
E
C
to
R
Notamos que se presenta un caso de buen enfoque a lo largo de toda
la curva; las curvas de I y de I t casi coinciden. Con E — — 600 V
se llega casi a la cuarta parte de la corriente inicial obtenida para
c
to
R
— ER = — E .
B
Cabe destacar que, a partir de estos ensayos, se observa una posi­
bilidad muy cómoda de variar la corriente iónica de la fuente, simple­
mente variando el potencial del anticátodo sin intervención sobre el
potencial de un electrodo de alta tensión (en general suele emplearse
el extractor) y sin modificar la energía y el enfoque de los iones sobre
el blanco. Asimismo, se presenta la posibilidad de una modulación de
la intensidad del haz iónico sin mayor gasto de potencia.
(Nótese que en estos ensayos la corriente de cámara I era indepen­
diente de las variaciones de la tensión del anticátodo E , supuesto siem­
pre, que esta última fuera más negativa que la del cátodo.)
B
R
g) Ensayos con el agujero de salida de 6 mm. de diámetro sobre el
anticátodo y con la copa de blindaje sobre el colector.
Habiéndose observado (Fig. 1.11) que fué posible una observación
limpia de la corriente iónica sobre el blanco montado con la copa de
blindaje, parecía ser de interés ver cual sería la corriente que podía
lograrse volviendo al anticátodo con el agujero de salida más grande
de 6mm. de diámetro.
Resultaron las curvas de la Fig. 1.14, no pudiéndose llevar más allá
de E = 22 K V las mediciones por excesivo calentamiento de la fuente
e inestabilidad consiguiente del vacío (juntas de lacre, etc.).
e
Sin embargo, ya puede notarse que el curso de las corrientes es muy
parecido al observado en la Fig 11 aunque aquí no puede esperarse
que la situación de enfoque pudiera ya alcanzarse a E = 30 K V de
tensión del extractor.
e
Sobre todo observamos que el máximo de la corriente total, fué sobre­
pasado, de modo que se puede suponer que se alcanzó ya el pasaje de
todos los iones que salen de la cámara por la abertura del extractor, y
que la corriente total no es afectada por electrones secundarios.
Parece ser concluyente que la corriente iónica de la fuente en estas
condiciones es de 40 mA, aún cuando no se haya logrado un enfoque
perfecto de la misma en la copa del blanco.
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2o
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-3o
Fie. 1 1 2 . — Corriente iónica total extraída y corriente sobre el anticátodo en función
del potencial aplicado al mismo.
FIG. 1 1 3 . — Corriente total del extractor y colector, en función del potencial del
anticátodo.
28
FIG. 1 1 4 . — Corriente total del extractor y colector en función del potencial de
extracción. Orificio de salida 6 mm.
V)
Rendimiento de la Fuente a
El valor de ct determina la relación entre la corriente iónica Ij y "la
corriente de gas neutro I ", expresadas ambas en (mA).
lu
n
"Corriente de gas neutro" significa la cantidad de gas no ionizado
que sale de la fuente, medida como una corriente eléctrica hipotética
representada por los iones que podría formar este gas, si se ionizara
totalmente.
Conociéndose el caudal
máxima que puede salir
que entra se transforma
formación de H+ y H+)
3
de gas A (cm /min), resulta para la corriente
de la fuente, —suponiendo que todo el gas
en iones H+ (prescindiendo entonces de la
—:
I max = 150 A (ma)
de donde:
Ii
A partir de los valores obtenidos en las mediciones correspondientes
a las figuras 1.11; 1.13 y 1.14 tenemos:
11
13
14
Agujero de salida (mm) .
3
3
6
Corriente iónica Ii (mA) .
10
18
40
0,26
0,4
1,3
0,35
0,43
0,28
5
Un artículo de D. Kamke( ), que da un resumen sobre fuentes de
electrones e iones permite establecer un cuadro comparativo con otras
fuentes de iones del mismo tipo:
AUTORES
Caudal de gas
(H)
(cm'/min)
Presión de
cámara
(nHg)
Bayley Druckey
Oppenheimer
(1949)
0,13
Veenstra Milatz
(1950)
0,13
0,6
Kistenmaker
Douwes Dekker
(1950)
0,084
Kistenmaker
Zilverschoon
(1951)
Corriente de
descarga
1 (A)
20
Diámetro ori­
ficio de salida
de iones
(mm)
Corriente
iónica
extraída
(mA)
Rendimiento
1.5
0,6
0,063
0,05
3,0
1,0
0,315
0,4
0,5
5.0
0,85
1,3
5,0
5,0
7,7
0,13
Este trabajo
0.4
2,0
0,8
3,0
18,0
0,43
Este trabajo
1.3
4,7
0,8
6,0
42.0
0,28
(°)
D. Kamke; Elektronen - und lonenquellen
Handbuch der Physik, Bd. XXXIII, pág. 1 (1956).
10,0
0,5
—0,8
Apéndice
Vacío:
Se empleó una bomba diíusora de 12 cm de sección de entrada, una
booster adecuada y una bomba rotativa del tipo Edwards Speedivac
LSC50.
La presión en la cámara de ionización no se midió hasta el presente.
La presión sobre la entrada de la bomba difusora
(«* la presión
en el ambiente del colector) varió de acuerdo al flujo de gas aplicado:
Sin flujo p « 1 0
- 5
mm Hg
Con el flujo máximo usado de l,3ml/min de H2 a presión atmosférica:
p
10
_ í
mm Hg;
presión que todavía no implica ningún peligro en cuanto a descargas
entre extractor y colector y extractor y tierra.
Dichas presiones se midieron con un manómetro itpo Penning de la
firma Leybold.
Además hay un manómetro de ionización y un Pirani, ambos cons­
truidos en el Laboratorio. El último para la búsqueda de pérdidas.
Medición del flujo de gas (Fig. 1,15):
El flujo de Hidrógeno se reguló con una válvula de aguja. Con
las llaves A y B abiertas se hace entrar el gas en el recipiente R donde
desplaza al aceite, que sube en la bureta calibrada. Se cierra la entra­
da A, abriéndose la válvula de aguja conectada con la salida G. Enton­
ces el volumen del gas que sale de R es igual al aceite que entra, el cual
puede leerse sobre la bureta. La presión del gas es prácticamente igual
a la atmosférica. (Podría tomarse en cuenta como corrección la debida
al desnivel de aceite.) Con un cronómetro se mide la velocidad de des­
plazamiento del nivel de aceite en la bureta.
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Fie. 115. — Medidor de flujo.
Este folleto terminó de imprimirse
en el mes de Julio de 1959 en los
Talleres Gráficos de la Comisión
Nacional
de E n e r g í a A t ó m i c a .