Способ формирования микросекундных сильноточных электронных пучков
Формула | Описание | Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1478891
Авторы: Озур, Проскуровский, Янкелевич
Формула
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСЕКУНДНЫХ СИЛЬНОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ в электронной пушке путем включения искровых источников анодной плазмы и подачи ускоряющего напряжения на катод, отличающийся тем, что, с целью улучшения однородности пучка по сечению, электронную пушку помещают во внешнее сопровождающее магнитное поле и непосредственно перед подачей ускоряющего напряжения на катод подают импульс напряжения положительной полярности длительностью t = (10-8 - 10-6) с амплитудой не менее 100 В, обеспечивающей плотность электронного тока на катод j ( А / см2) согласно соотношению j = ( 1 - 5)
10-2
t-1 / 2 .
Описание
Целью изобретения является повышение однородности плотности тока по сечению пучка.
Для улучшения однородности пучка необходимо увеличить число возникающих на единице площади эмиссионных центров - сгустков катодной плазмы, которые затем в процессе расширения сливают и образуют квазиоднородную плазменную эмиттирующую поверхность. При работе в техническом вакууме эффективным механизмом образования эмиссионных центров под плазмой является пробой неметаллических включений и пленок при их зарядке ионным током из плазмы. Плотность ионного тока на катод и время запаздывания пробоя (включений и пленок) связаны соотношением.
Eпр =




Поскольку обычно длительность фронта импульса ускоряющего напряжения в сильноточных электронных ускорительных







Исходя из требуемого значения ne

ne=


Степень ионизации газа можно оценить из отношения толщины слоя десорбированного газа aг к средней длине свободного пробега электронов в нем








Выражение для концентрации газа no можно записать в виде
no =





no =

Из уравнений (2) и (4) можно получить выражение для концентрации ионов в прикатодной плазме:
ne= vг


ne= Vг





j =

Из выражения (6) можно определить плотность электронного тока в предымпульсе при заданных значениях ne и











Следует отметить, что длительность предымпульса не может быть сколь угодно большой. Во-первых, количество адсорбированных на единице площади молекул No ограничено и может достигать No

Значит, необходимо учитывать условие
no





Подставляя в выражение (8) значения No,



Во-вторых, заполнение диода плотным (частично ионизированным) газом ведет к его быстрому пробою, резкому снижению напряжения на электродах и невозможности генерации сильноточного электронного пучка. Поскольку длина межэлектродного промежутка dк-а в сильноточных диодах не превышает нескольких сантиметров, то необходимо, чтобы за время предымпульса десорбированный газ заполнил лишь малую долю межэлектродного зазора, т. е. dг= vг


Отметим также, что из выражения (5) ясно следует, что для достижения возможно большей концентрации ne выгоднее увеличивать j чем


Поскольку реально длительность предымпульса в сильноточном ускорителе сложно сделать менее 10-8 с, то значение




Подставляя в выражение (5) значения ne




j = (1-5) . 10-2

Минимально необходимая по выражению (9) плотность тока электронов должна быть, очевидно, обеспечена соответствующей эмиссионной способностью анодной плазмы:
j




Далее возможны два варианта заполнения диода анодной плазмой: частичное (когда между границей плазмы и катодом существует некоторый вакуумный зазор l) и полное (плазма касается поверхности катода). В первом случае плотность тока электронов связана с амплитудой напряжения в предымпульсе U+ (для простоты считаем форму предымпульса прямоугольной) следующим образом:
j



Для определенности предположим плоскую геометрию диода. Таким образом величина U+ выбирается из конкретного значения l. Например, при j= (1-4) .102 А/см2 и l


Во втором случае je






Скважность импульсов определяется тем, успеет ли в паузе между импульсами генерации сильноточного электронного пучка образоваться хотя бы один (или несколько) монослой молекул на поверхности катода в результате адсорбции. Практически это зависит от давления остаточных газов в камере.
Предложенный способ реализован в источнике с плазменным анодным каналом круглого сечения, помещенным во внешнее ведущее магнитное поле напряженностью Н

На фиг. 1 показан общий вид электронного источника. Источник содержит генератор импульсных напряжений (ГИН) 1, блок 2 питания искровых источников анодной плазмы, схему 3 синхронизации, группу искровых источников 4 анодной плазмы, катод 5, коллектор 6, соленоид 7.
На фиг. 2 представлены характерные автографы пучка на винипрозе: a - амплитуда импульса положительной полярности U+= 0, б - U+= 25 кВ.
После срабатывания искровых источников 4 анодной плазмы с задержкой





Таким образом, предложенный способ формирования микросекундных СЭП позволяет существенно улучшить однородность электронного пучка. При этом ток пучка увеличивается примерно в 2-3 раза.
(56) Авторское свидетельство СССР N 372944, кл. H 01 J 3/02, 1973.
Иремашвили Д. В. и др. ЖТФ, 1979, т. 49, N 7, с. 1485-1490.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для генерации и транспортировки сильноточных пучков (СЭП). Целью изобретения является повышение однородности плотности тока по сечению пучка. Электронную пушку помещают во внешнее сопровождающее магнитное поле. Перед подачей ускоряющего напряжения на катод подают импульс напряжения положительной полярности. Длительность импульса



Рисунки
Заявка
4248269/21, 25.05.1987
Институт сильноточной электроники СО АН СССР
Озур Г. Е, Проскуровский Д. И, Янкелевич Е. Б
МПК / Метки
Метки: микросекундных, пучков, сильноточных, формирования, электронных
Опубликовано: 30.04.1994
Код ссылки
<a href="https://patents.su/0-1478891-sposob-formirovaniya-mikrosekundnykh-silnotochnykh-ehlektronnykh-puchkov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ формирования микросекундных сильноточных электронных пучков</a>
Предыдущий патент: Способ получения гранулированного криолита
Следующий патент: Устройство для нейтронно-активационного анализа
Случайный патент: Устройство охлаждения трансформаторно-реакторно выпрямительного блока электроподвижного состава