Описывается прототип стационарного источника ионов Н- , разрабатываемый для нейтронозахватной терапии [1]. Для применения в условиях клиники источник должен обладать набором дополнительных свойств: надежностью, продолжительным ресурсом работы, простотой в эксплуатации, быстрым запуском в рабочий режим и т.д.

Проведенные нами исследования показали, что подобными свойствами обладает поверхностно-плазменный источник с пеннинговской геометрией электродов, обеспечивающий интенсивную генерацию отрицательных ионов и повышенную яркость пучка за счет поверхностно-плазменного механизма образования ионов Н- на аноде [2]. Структура сильноточного пеннинговского разряда способствует интенсивной генерации ионов Н- на поверхности. Высокое прикатодное падение потенциала (до 70 % от напряжения разряда) и интенсивная бомбардировка катодов ионами водорода (до 30 % от тока разряда) формируют поток быстрых атомов, отражаемых от катода с энергией в десятки эВ. Быстрые атомы бомбардируют поверхность анода, работа выхода которого понижена за счет адсорбции Cs, добавляемого в разряд в качестве катализатора вторичной эмиссии отрицательных ионов. При энергии атомов водорода 15 - 20 эВ коэффициент вторичной отрицательной ионной эмиссии составляет К- = 0,15 - 0,2 для поверхности Мо + Cs при оптимальном покрытии цезием q _Cs = 0,7.

В качестве прототипа был исследован стационарный источник с массивными охлаждаемыми электродами и малым объемом разрядной камеры порядка 1 см³. Устойчивая стационарная работа источника осуществлялась при напряжении разряда - 80 ё  100 В , токе разряда - 3 ё  6 А, плотности водорода в разряде 4 - 5 Па, расходе цезия - менее 1 мг/час, магнитном поле - 0,5 ё  1 кГс. В условиях стационарного разряда в источнике на поверхности анода поддерживается оптимальное цезиевое покрытие и обеспечивается генерация ионов Н- с плотностью тока в эмиссионном отверстии до 0,1 А/см². Ионы пучка с током Н- до 5 мА вытягивались через круглое эмиссионное отверстие и доускорялись до 20 кэВ, полный ток в цепи вытягивания (включая ток сопутствующих электронов и т.п.) имел величину не более 30 мА. Эмиттанс пучка (по предварительным измерениям) составляет величину масштаба 0,3 p  m к рад. Уровень пульсаций и шумов в токе пучка менее 5 %. Ток сопутствующих тяжелых ОИ, не входящих в сформированный пучок Н- (О- , ОН- ), менее 10 %. Запуск и выход источника в рабочий режим упрощен и занимает не более 5 минут (после прогрева источника). Достигнута стабильная продолжительная работа источника на стенде.

1. Bayanov B. F. et. al., Nuclear Instruments & methods in Physics Research A 413 (1998), p. 397
2. Belchenko Yu. I. and Kupriyanov A. S., Rev. Sci. Instrum, (1994), 65, p. 1179