DE2362723A1

DE2362723A1 - Quelle zur erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener ionen

Info

Publication number: DE2362723A1
Application number: DE2362723A
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Dipl Phys Dr Winter
Original assignee: GSI Gesellschaft fuer Schwerionenforschung mbH
Current assignee: GSI Gesellschaft fuer Schwerionenforschung mbH
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1973-12-17
Publication date: 1975-06-26
Also published as: DE2362723C3; DE2362723B2

Description

Quelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener Ionen

Die Erfindung betrifft eine Quelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener Ionen mit variierbarer Ladungszustandsdichteverteilung mit einer Glühkathode, einer Kompressionselektrode und einer Anode, die in einem Niederdruckgasentladungsraum Elektronen erzeugen und diese Elektronen in einen Anodenraum emittieren, mit einer Reflektorelektrode, die auf der der Kompressionselektrode gegenüberliegenden Saite der Anode angeordnet ist und die Elektronen reflektiert, und mit einer ein Magnetfeld entlang einer Symmetrieachse für Durehtrittsöffnungen von Kompressionselektrode, Anode und Reflektorelektrode erzeugenden Spule.

Für die Schwerionenphysik und die Schwerionentechnologie ist die Bereitstellung leistungsfähiger Hochladungsionenquellenmit einfacher Bedienbarkeit und möglichst großer Lebensdauer ein grundlegendes Erfordernis. Die hochgeladenen Ionen selbst können prinzipiell dadurch erzeugt werden, daß Atome des betreffenden Stoffes einem Bombardement mit Elektronen hoher Stromdichte und zweckdienlich gewählter Energie ausgesetzt werden; dabei ist durch geeignete Maßnahmen dafür zu sorgen, daß sich die einzelnen Gasteilchen möglichst lange im Ionisationsraum aufhalten.

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Es ist eine als Duoplasmatron-Ionenquelle bezeichnete Quelle bekannt (Unilac-Projektberichte Nr. 8 und 9,(1973)),bei der die Energie der ionisierenden Primärelektronen aufgrund der Eigenheiten der Entladungsstruktur begrenzt ist, weshalb für jedes Element die erreichbare Ionenladungszahl in vorhersehbarer Weise nach oben hin beschränkt wird.

Eine weitere als Penning-Ionenquelle (IEEE Trans. Nu-cl. Sei. , NS-19/2 p. 48 (1972)) bezeichnete Quelle erlaubt es, höhere Ladungszustände zu erreichen, doch erfordert bei den Penning-Ionenquellen mit kalten Kathoden bzw. selbstgeheizten Kathoden die Notwendigkeit der Formierung des Entladungsstromes ein intensives Bombardement der Kathoden, wodurch empfindliche Lebensdauerbegrenzung infolge Kathodenzerstäubung auftritt bzw. die EntladungsStromstärke reduziert werden muß, was geringere Intensitäten der erzielbaren Ströme hochgeladener Ionen mit sich bringt.

Außerdem ist bei den Penning-Ionenquellen die Primärelektronenönergie nicht in weiten Grenzen variierbar, ohne daß ungünstige Nebenwirkungen auftreten. Bei Ausführungsformen mit fremdgeheizten Kathoden ist meist eine indirekte Heizung durch Elektronenbombardement üblich, was wiederum erhöhten technischen Aufwand und größeren Leistungsbedarf mit sich bringt.

Bei der ebenfalls bekannten Duo-Pigatron-lonenquelle (Rept. BNL 767, p. 224, Brookhaven (1962)) wird eine Möglichkeit des Pendeins der Primärelektronen im anodischen Bereich dazu verwendet, um beim Betrieb mit Wasserstoffgas die Anteile der Atom- und Molekülionen im extrahierten Strahl zu steuern. Diese Duo-Pigatron-Ionenquellen sind Weiterentwicklungen der Duoplasmatron-Ionenquellen unter Beifügung einer weiteren Elektrode, welche die durch die Anode fliegenden schnellen Elektronen abbremst und evtl. reflektieren kann, so daß eine bessere Ausnützung dieser Elektronen stattfinden kann. Dadurch gelingt es, den Wirkungsgrad der Ionenquelle einerseits zu

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verbessern, andererseits den emittierten Ionenstrom zu erhöhen und vor allem die Ausbildung eines großen, gleichmäßigen Plasmameniskus in der Expansionsregion der Reflektorelektrode zu erreichen, um damit eine Verbesserung der Ionenstrahlqualität zu erzielen. Einer Verwendung dieser Ionenquelle als Hochladungsionenquelle jedoch steht entgegen, daß ihre Konzeption eine zur Erzeugung wesentlicher Anteile hochgeladener Ionen ausreichende Anhebung der Primärelektronenenergie deshalb nicht zuläßt, weil im Verlaufe der dazu notwendigen Druckabsenkung des Arbeitsgases die kathodische Entladung nicht mehr existenzfähig bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Quelle zur Erzeugung einfacher und/oder mehrfach geladener Ionen mit variierbarer Laäungszustandsdichteverteilung zu erhalten, bei der die Entladungsspannung zur Erzeugung, hochgeladener Ionen derart erhöht werden kann, daß der größte Teil dieser Spannung infolge Gradientenbildung im anodischen Entladungsbereich anfällt. Dies soll durch Druckerniedrigung bei gleichzeitig zunehmender Ausnutzung der reflektierten Elektronen gelingen, welche ihre Energie nur dadurch erhöhen können, daß sie durch die spezielle Konfiguration der Quelle in die Lage versetzt werden, mehrmals zu ionisieren, bevor sie das Ionisationsvolumen endgültig verlassen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Quelle der eingangs genannten Art darin, daß die Durchtrittsöffnungen von Kompressionselektrode und Reflektionselektrode derart bemessen sind, daß ein niedrigerer Druck in dem von Kompressionselektrode und Reflektionselektrode begrenzten Anodenraum als im Niederdruckentladungsraum erzeugbar ist, daß die Durchtrittsöffnung der Kompressionselektrode derart bemessen ist, daß der Druck im Niederdruckentladungsraum durch aus dem Anodenraum einströmende Ionen zusätzlich erhöhbar ist, daß der im Anodenraum erzeugte Druck so niedrig ist, daß die freie Weglänge der Elektronen größer als der Abstand von Kompressionselektrode zu Reflektionselektrode ist, und daß das Magnetfeld derart

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angeordnet und ausgebildet ist, daß sich die Elektronen im Anodenraum nahezu immer parallel zur Symmetrieachse bewegen.

Eine Weiterführung der Erfindung sieht eine Quelle zur Erzeugung von Festkörperionen vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Durchtrittsöffnungen von Reflektionselektrode und/oder Kompressionselektrode von Einsätzen umgeben sind, die den Festkörper enthalten, der durch Beschüß mit Ionen eines Hilfsgases zerstäubbar ist, deren Energie durch die Einstellung des Druckes im Anodenraum variierbar ist. '

Eine Ausbildungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächender Kompressions- und Reflektionselektrode zur Ausbildung eines weitgehend homogenen Magnetfeldes entlang der Symmetrieachse zumindest stückweise glatt sind und parallel zueinander stehen. Weiterführungen der Erfindung sehen vor, daß die .Durchtrittsöffnungen von Kompressions- und Reflektionselektrode sowie die Durchtrittsöffnung der Anode ähnliche Querschnitte aufweisen können. Außerdem kann das Material für die Einsätze aus magnetischen und nichtmagnetischen Festkörpersubstanzen bestehen.

Ausführungsarten bzw. Weiterbildungen der Erfindung können vorsehen, daß die Kompressionselektrode, die Anode und die Reflektionselektrode in einem gemeinsamen Gehäuse sitzen und daß die Kompressionselektrode, Anode und Reflektionselektrode über Kanäle in der Wandung des Gehäuses kühlbar sind. Außerdem kann vorgesehen sein, daß die Spule im wesentlichen um die Kompressionselektrode, Anode und Reflektionselektrode herum angeordnet ist, wobei die Feldstärke über den Querschnitt des Anodenraumes in radialer Richtung gemäß einer ".minimum-B"-Geometrie nach außen hin zunimmt.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Quelle bzw, deren Weiterbildungen und Ausführungsformen bestehen darin, daß die Pri-r märelektronen, welche in an sich bekannter Weise aus einer komprimierten Niedervoltbogenentladung erzeugt werden, in den HochIadungsionisationsbereich derart eingeschossen werden, daß sie die

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zur Aufrechterhaltung ihrer Stromdichte notwendigen Ionisationsakte nicht in einem einzigen Prozeß, sondern in mehreren aufeinanderfolgenden durchführen können, indem es ihnen ermöglicht wird, infolge der Einwirkung einer Reflektor-Elektrode mehrmals zwischen dieser und der Kompressianselektrode hin und her zu pendeln. Dies ist u.a. durch die geeignete Anpassung der Abmessungen von Kompressionselektrodenöffnung, Anodenöffnung und Emissionsöffnung in der Reflektorelektrode möglich, so daß gleichzeitig im Kathodenraum derart hohe Gasdrücke zu erhalten sind, daß bei Strömen von etwa 1 bis 2 A ruhiger Niedervoltbogen-Betrieb eingehalten werden kann und ein kleiner Kathodenfall eine hohe Kathodenlebensdauer garantiert sowie im anodischen Ionisationsraum der Druck derart gesenkt werden kann, daß die Erzeugung hochgeladener Ionen mit hohem Anteil möglich ist.

Auf diese Weise ist es im Gegensatz zur Duoplasmatron-Hochladungsionenquelle möglich, die Energie der Primärelektronen in Abhängigkeit vom Arbeitsgasdruck auf wesentlich höhere Werte zu steigern, was sich günstig für die Erzielung hoher Ladungszustände auswirkt. Andererseits ist im Gegensatz zur Penning-Ionenquelle diese Energiesteigerung unabhängig vom Material der Kompressions- bzw. Reflektorelektrode erzielbar.

Auf diese Weise kann die Primärelektronen-Energie im Gegensatz zu den anderen bekannten Typen von HochladungsionenqueIlen im weiten Rahmen variiert werden, was die Möglichkeit eröffnet, daß die Charakteristik der Ionenladungsverteilung unter Rücksichtnahme auf die lonenquellen-Lebensdauer den jeweiligen Erfordernissen optimal angepaßt werden kann.

Weiterhin ist es von Vorteil, daß durch die Ausbildung des magnetischen Kreises die Erzeugung geeignet geformter Magnetfelder im anodischen Entladungsbereich ermöglicht wird, um die Entstehung hochgeladener Ionen zu erleichtern. Der Magnetfeldverlauf im Be-

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reich der Kompressionselektrode-Anode-Reflektorelektrode ist nämlich derart ausgebildet, daß im Innern der Anodenöfftfung axial ein Magnetfeldmaximum auftritt, welches nach den beiden Seitenelektroden hin vollkommen symmetrisch abfällt; in radialer Richtung handelt es sich zusätzlich um eine sogenannte "minimum B"~ Geometrie, d.h., die Feldstärke nimmt über den Querschnitt des Ionisationsraumes nach außen hin zu. Diese Magnetfeldkonfiguration fördert die Vergrößerung der Ioneneinschlußzeit und ist nur bei der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Quelle zu erreichen, während sonst bei anderen Ausführungsformen bekannter Art das axiale Magnetfeldmaximum immer zur Zwischenelektrode bzw. Kompressionselektrode hin verschoben ist.

Weiterhin ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Quelle darin zu sehen, daß bei ihrem Betrieb die Wahl der Materialien an der Front von Kompressions- und Reflektorelektrode frei ist, so daß sich die gute Möglichkeit ergibt, durch Einsatz verschiedener Metalle deren hochgeladene Ionen in bequemer Weise zu erzeugen.

Die-Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine rotationssymmetrische Anordnung, wobei die Achse 1 die Symmetrieachse bildet. Der Kathodenraum 2 wird im wesentlichen becherförmig von einer Kompressionselektrode 3 und einer Abdeckplatte 4, durch welche die Zuführungen 5 und 6 für eine Glühkathode 7 isoliert hindurchgeführt sind, eingeschlossen. Die Kompressionselektrode 3 besteht aus magnetischem Edelstahl und weist eine Durchtrittsöffnung 8 am spitzen Ende eines Konusses auf, der der Glühkathode 7 gegenüberliegt. Die Durchtrittsöffnung 8 besitzt einen Durchmesser von 2,5 mm und eine Länge von 10 mm und ist zum Anodenraum 9 hin konisch sich erweiternd ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist die Durchtrittsöffnung 8 von einem Einsatz 10 umgeben, welcher aus magnetischem Material oder aus dem zu verdampfenden Material bestehen kann. Die Kompressions-

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elektrode 3 ist weiterhin über die Dichtung 11 an die Abdeckplatte 4 angeflanscht . In der Abdeckplatte 4 befindet sich eine Durchtrittsöffnung 12, durch welche in den Kathodenraum 2 ein Arbeitsgas wie z.B. UF^, Argon oder ein anderes Edelgas eingefüllt werden kann. Der Druck des Arbeitsgases im Kathodenraum 2 ist über eine nicht näher dargestellte Ventilanordnung bzw. Pumpen anordnung einstellbar und liegt in der Größenordnung von 10 bis 10 Torr.

An die Kompressionselektrode 3, deren Stirnfläche 13 zumindest stückweise glatt ausgebildet ist, schließt sich ein Anodenring 14 an, der von einem Halterungsring 15 und einem Befestigungsring 16 gefaßt ist. Der Kalterungsring 15 ist an der Kompressionselektrode bzw. einem Teilstück davon über die Dichtungen 17 und 18 sowie den Isolationsring 19 dicht und elektrisch isoliert gehaltert. Die Durchtrittsöffnung 20 des Anodenringes 14 hat einen Durchmesser von ca« 10 mm. Das Material des Anodenringes 14 ist Wolfram oder Kupfer, das des Halte™ und Befestigungsringes 15 und 16 ist Kupfer. Das Potential der Anode 14 liegt für Argon als Arbeitsgas bei 50 bis 500 Volt gegenüber der Kompressionselektrode 3. Auch die Stirn flächen 21 und 22 der Anode sind glatt.

Der Stirnfläche 22 der Anode 14 steht eine ebenfalls ring- bzw. scheibenförmig ausgebildete Reflektorelektrode 23 gegenüber, die auf dem gleichen Potential wie die Kompressionselektrode 3 liegt. Sie kann vollständig aus Kupfer bestehen bzw. einen Einsatz 24 aufweisen, der in Richtung Anode 14 konisch ausgebildet ist und eine Durchtrittsöffnung 25 der Länge von 0,5 mm und einem Durchmesser von 1,2 mm aufweist. Der Einsatz 24 kann aus dem gleichen Material wie der Einsatz 10 in der Kompressionselektrode bestehen und zur Erzeugung von hochgeladenen und/oder einfachgeladenen Festkörperionen verwendbar sein.

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Der Ring 23 kann auf einem Teil aus magnetischem Edelstahl 26 festgeschraubt sein, welches Teil des Bodens eines Napfes 27 ist. Das Teil 26 kann in· der der Stirnfläche 28 der Reflektorelektrode 23 entgegengerichteten Seite konisch ausgebildet sein und weist eine an die Durchtrittsöffnung 25 anschließende Durchtrittsöffnung 29 von ca. 10 mm Durchmesser auf. Hieran schließt sich eine Ziehelektrode 30 an, welche auf ca. 20 kV liegt und im einzelnen nicht näher dargestellt ist. Das Vakuum auf dieser Seite liegt in der

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Größenordnung von 10 Torr.

Die Reflektorelektrode 23 bzw. der Boden des Napfes 27 ist über die Dichtungen 31 und 32 sowie den Isolationsring 33 an den Haltering 15 der Anode 14 angeflanscht, gepreßt bzw. geschraubt.

Im Anodenraum 9 wird ein Druck von ca. 10 Torr aufrechterhalten, was durch die Dimensionierung der Durchtrittsöffnung 8 der Korapressionselektrode 3 sowie der Durchtrittsöffnung 25 der Reflektorelektrode 23 bzw. der Länge der Durchtrittsöffnung 8 und des Druckes innerhalb des Kathodenraumes 2 erreichbar ist.

Zur Kühlung der Kompressionselektrode 3, der Anode 14 und der Reflektorelektrode 23 sind Kühlkanäle 34, 35 und 36 vorgesehen, welche von außerhalb der Quelle mit Wasser oder einem anderen Medium beaufschlagt werden können. Diese Kühlmittelzuführung, sowie deren Regelung ist im einzelnen nicht näher dargestellt.

Um ein Teil der Kompressionselektrode 3, insbesondere dem vorderen zur Anode 14 hinweisenden Teil, um die Anode 14 und um die Reflektorelektrode 23 herum ist eine Magnetspule 37 angeordnet, welche von dem Napf 27 sowie einem Ring 38 eingeschlossen ist, wobei der Ring 38 selbst zusätzlich noch die Kompressionselektrode 3 haltert. Die Versorgung der Spule 37, die auch aus zwei Teilspulen bestehen kann, erfolgt über die Strom- und Spannungszuführungen 39 und 40. Die Spule 37 ist in der Lage, innerhalb des AnOdBn*- raumes 9 zumindest streckenweise ein Magnetfeld in der Größenordnung von O,5 bis 5 kG zu erzeugen. Weiterhin ist die Spule 37

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derart ausgebildet bzw. gewickelt, daß im Innern der Anodenöffnung 20 axial ein Magnetfeldmaximum auftritt, welches nach den beiden Seitenelektro'den (Kompressionselektrode 3 und Reflektorelektrode 23) hin vollkommen symmetrisch abfällt. In radialer Richtung ist es ein sogenanntes minimum-B-Geometriefeld, d.h. die Feldstärke nimmt über den Querschnitt des Ionisationsraumes bzw. Anodenraumes 9 nach außen hin zu.

Die Ionisation erfolgt derart, daß von der Anode 14 Elektronen aus dem Kathodenraum 2 durch die Durchtrittsöffnung 8 hindurchtreten und dort das Gas ionisieren. Die freie Weglänge dieser Elektronen ist aber durch die Magnetfeldkonfiguration sowie durch

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den Druck von 10 Torr im Anodenraum 9 so groß (zumindest größer als der Abstand zwischen Reflektor und Kompressionselektrode 23 und 3), daß sie von der Reflektorelektrode 23 reflektiert und entlang der Symmetrieachse 1 wiederum zur Kompressionselektrode 3 hingeführt werden. Sie gewinnen dabei so viel Energie, daß sie mehrere lonisationsprosesse erzeugen können.

Außerdem können Ionen, welche im Anodenraum 9 erzeugt wurden, durch die Durchtrittsöffnung 3 in den Kathodenraum 2 eindringen und somit dafür sorgen, daß das Druclcgefälle zwischen beiden Räumen 2 und 9 erhalten bzw. sogar noch verbessert wird und dadurch die freie Weglänge der Elektronen noch erhöht wird. Weiterhin ist es möglich, diese Ionen dazu zu verwenden, bei ihrem Auftreffen auf die Einsätze 10 bzw. 24 in der Kompressionselektrode 3 bzw. Reflektorelektrode 23 aus dem Material Atome des Materials herauszuschlagen (dies geht insbesondere dann, wenn im Anodenraum 9 ein Hilfsgas eingeführt wurde), die dann durch die Elektronen selbst hochionisiert werden. Die hochgeladenen Ionen treten dann durch die Durchtrittsöffnung 25 aus und können als Strahl weiterverwendet werden. In der vorliegenden Anordnung ist ein Ionenstrom von ca. 1 bis 10 mA erzeugbar. Als Material für die Einsätze 10 und 24 ist praktisch jedes Material denkbar, welches über entsprechende Temperatur- und Festigkeitseigenschaften verfügt»

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Die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen 8, 20, 25 der Kompressionselektrode 3, der Anode 14 und der Reflektorelektrode 23 bzw. des Einsatzes 24 können anstatt Kreisform auch eine beliebige andere, insbesondere eine Rechteckform aufweisen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß das Magnebfeld nicht verändert wird und sich die Einschlußzeit der Elektronen bzw. Ionen in einem schlauchförmigen Bereich entlang der Symmetrieachse 1 nicht allzu sehr verkürzt.

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Claims

Patentansprüche ;

l.)Quelle zur Erzeugung einfach und/oder mehrfach geladener Ionen mit variierbarer Ladungszustandsdichteverteilung mit einer Glühkathode, einer kompressionselektrode und einer Anode, die in einem Niederdruckgasentladungsraum Elektronen erzeugen und diese Elektronen in einen Anodenraum emittieren, mit einer Reflektorelektrode, die auf der der Kompressionselektrode gegenüberliegenden Seite der Anode angeordnet ist und die Elektronen reflektiert, und mit einer ein Magnetfeld entlang einer Symmetrieachse für Durchtrittsöffnungen von Kompressionselektrode, Anode und Reflektorelektrode erzeugenden Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (8 und 25) der Kompressionselektrode (3) und der Reflektorelektrode (23, 24) derart bemessen sind, daß ein niedrigerer Druck in dem von Kompressionselektrode (3) und Reflektorelektrode (23, 24) begrenzten Anodenraum (9) als im Niederdruckentladungsraum (2) erzeugbar ist, daß die Durchtrittsöffnung (8) der Kompressionselektrode (3) derart bemessen ist, daß der Druck im Niederdruckentladungsraum (2) durch aus dem Anodenraum (9) einströmende Ionen zusätzlich erhöhbar ist, daß der im Anodenraum (9) erzeugte Druck so niedrig ist, daß die freie Weglänge der Elektronen größer als der Abstand von Kompressionselektrode (3) zu Reflektorelektrode (23, 24) ist, und daß das von der Spule (37) erzeugte Magnetfeld derart angeordnet und ausgebildet ist, daß sich die Elektronen im Anodenraum (9) nahezu immer parallel zur Symmetrieachse (1) bewegen.
2. Quelle nach Anspruch 1 zur Erzeugung von Festkörperionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (25 und/oder 8) von Reflektorelektrode (23, 24) und/oder Kompressionselektrode (3) von Einsätzen (24 und 10) umgeben sind, die den Festkörper enthalten, der durch Beschüß mit Ionen eines Hilfsgases zerstäubbar ist, deren Energie durch die Einstellung des Druckes im Anodenraum (9) variierbar ist.

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3. Quelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (13 und 28) der Kompressionselektrode (3) und der Reflektorelektrode (23, 24) zur Ausbildung eines weitgehend homogenen Magnetfeldes entlang der Symmetrieachse

(1) zumindest stückweise glatt sind und parallel zueinander stehen.
4. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (8, 25)' von Kompressionselektrode (3) und Reflektorelektrode (23, 24) sowie die Durchtrittsöffnung (9) der Anode (14) ähnliche Querschnitte aufweisen.
5. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (10, 24) aus magnetischem oder nichtmagnetischem Material bestehen.
6. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionselektrode (3) , die Anode (14) und die Reflektorelektrode (23, 24) in einem gemeinsamen Gehäuse (27, 38) sitzen und daß die Kompressionselektrode (3), die Anode (14) und Reflektorelektrode (23, 24) über Kanäle (34, 35, 36) kühlbar sind.
7. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (37) oder eine Spulenanordnung mit zwei oder mehreren Spulen im wesentlichen um die Kompressionselektrode (3), die Anode (14) und die Reflektorelektrode (23, 24) herum angeordnet ist.
8. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Durchmesser der Größenordnung von 2,5 mm und einer Länge der Größenordnung von 10 mm der Kompressionselektrode (3) und einem Durchmesser der Größenordnung von 1,2 mm und einer Länge der Größenordnung von 0,5 mm

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der Reflektorelektrode (23, 24) im Kathodenraum (2) ein Druck

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von der Größenordnung von 10 bis 10 Torr und im Anodenraum (9) ein Druck in der Größenordnung von 1O~ Torr erzeugbar ist.
9. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Spule (37) erzeugte Magnetfeld von der Größenordnung von 0,5 bis 5 kG entlang der Symmetrieachse (1) symmetrisch zur Durchtrittsöffnung (20) in der Anode -(14) ist und daß die Feldstärke über den Querschnitt des Anodenraumes (9) in radialer Richtung gemäß einer minimum-B-Geometrie nach außen hin zunimmt.
10. Quelle nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgas ein Edelgas, wie z.B. Argon oder Krypton,ist, welches von den Elektronen ionisierbar ist.

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