Способ формирования микросекундных сильноточных электронных пучков
Формула | Описание | Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1706330
Авторы: Озур, Проскуровский
Формула
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСЕКУНДНЫХ СИЛЬНОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ по авт. св. N N 1478891, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности тока пучка, длительность фронта tф (с) импульса ускоряющего напряжения выбирают из условия
tф<
,
где e = 1,6 10-19 - заряд электрона, Кл;
о = 8,85
10-12 - диэлектрическая постоянная, Ф/м;
L - средний заряд иона анодной плазмы;
M - масса иона анодной плазмы, кГ;
nа - концентрация анодной плазмы, м-3.
Описание
Из основного авт. св. N 1478891 известен способ формирования микросекундных сильноточных электронных пучков в электронной пушке путем включения искровых источников анодной плазмы и подачи ускоряющего напряжения на катод, в котором с целью улучшения однородности пучка по сечению, электронную пушку помещают во внешнее ведущее магнитное поле и непосредственно перед подачей ускоряющего напряжения на катод подают импульс напряжения положительной полярности длительностью


Недостатком этого способа является относительно невысокая плотность тока пучка, ограниченная эмиссионной способностью предварительно создаваемой анодной плазмы.
Целью изобретения является повышение плотности тока пучка.
Поставленная цель достигается тем, что длительность фронта импульса ускоряющего напряжения выбирают из условия tф<


М - масса иона анодной массы, кГ;
na - концентрация анодной плазмы, м-3;

е - заряд электрона, Кл.
По прототипу электронный пучок формируется в двойном слое (ДС) между катодной и анодной плазмами, причем плотность тока в ДС подчиняется соотношению Чайлда-Ленгмюра для биполярного потока (1), je= j

Таким образом, плотность тока пучка электронов, определяемая из соотношения (2), является предельная для квазистационарного ДС. Экспериментально установлено, что при уменьшении длительности фронта импульса меньше некоторой величины возможно значительное (в два и более раз) увеличение плотности тока пучка как во время нестационарной стадии токоотбора, так и на последующей квазистационарной стадии эволюции ДС. В нестационарной стадии tф < tп (где tп - время пролета ионом слоя) распределение объемного заряда ионов в ДС таково (2), что степень нейтрализации электронного потока может быть существенно выше, чем в стационарном ДС, что обеспечивает повышение плотности тока пучка.
Время пролета tп оценивается (снизу), как tп=


U - ускоряющее напряжение к концу фронта импульса (t = tф);
dсл - толщина двойного слоя.
Минимальное значение достигается при ступенчатом ((tф


Из формул (3) и (4) получаем выражение для времени пролета tп


Нестационарность ДС обеспечивается при tф < tп. В результате получаем выражение (1)
tф<

Эксперименты показали также, что при выполнении условия (1) плотность тока пучка превышает расчетную по (2) не только на нестационарной стадии t

Поэтому проникновение электрического поля "вглубь" анодной плазмы обеспечивает увеличение ji, а следовательно, и плотности тока пучка электронов согласно (2).
На фиг. 1 приведена схема питания электронной пушки, позволяющая варьировать длительность фронта импульса ускоряющего напряжения (Сн - емкостный накопитель; ФЛ - формирующая линия. Л1 и Л3 - передающие линии; Р1 и Р2 - разрядники; Rg - плазмонаполненный диод, С1 - емкость коррекции фронта импульса напряжения); на фиг. 2 приведены зависимости отношения измеренной плотности тока пучка jизм к рассчитанной jр по (2) от величины tф для двух моментов токоотбора (t = tф и t = 7tф). Момент времени t - 7tф соответствует квазистационарной стадии токоотбора, момент t = tф - нестационарной стадии при выполнении условия (1).
Предлагаемый способ реализован в том же электронном источнике, что и способ по основному изобретению. Схема электропитания источника действует следующим образом. При подаче импульса на поджигающий электрод разрядника Р1 формирующая линия ФЛ разряжается через передающие линии Л2и Л3, причем амплитуда импульса бегущих волн равна +U2/2. При достижении волной, бегущей по линии Л2 разрядника Р2 амплитуда ее удваивается, и разрядник Р2 оказывается под перенапряжением, равным Up2

Варьирование величины tф осуществлялось изменением величины емкости С1. В данном случае tф







При этом оказалось, что плотность ионного тока насыщения анодной плазмы ji уменьшается с 1,5 до 0,6 А/см2 при изменении расстояния l между зондом и плоскостью, в которой расположены искровые источники, от 1 до 3 см (последнее значение l соответствует расстоянию до плоскости катода).
Концентрация анодной плазмы в непосредственной близости к катоду составляла na = 1,1




Полученные данные позволили рассчитать величину, стоящую в правой части неравенства (1), и определить величину tф < <4,2

Полученные данные позволили также построить расчетные осциллограммы jp(t) согласно соотношению (2) и сравнить их с экспериментально наблюдаемыми при различных значениях tф (изменение tф осуществлялось специальными схемными изменениями в системе питания электронной пушки).
Результаты расчетов и обработки экспериментальных данных отражены в зависимостях, приведенных на фиг. 2, из которых видно, что наибольшее увеличение плотности тока пучка достигается при tф = 4 нс для обоих моментов времени, т. е. при выполнении условия (1).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет в два и более раз увеличить плотность тока пучка электронов по сравнению с основным изобретением. (56) Луценко Е. И. и др. Физика плазмы, 1976, т. 2, в. 1, с. 72-81.
Иваненков Г. В. Физика плазмы, 1982, т. 8, в. 6, с. 1184-1191.
Авторское свидетельство СССР N 1478891, кл. Н 01 J 9/02, 1987.
Изобретение относится к сильноточной эмиссионной электронике. Цель изобретения - повышение плотности тока пучка. В способе формирования микросекундных сильноточных электронных пучков условие выбора длительности фронта импульса ускоряющего напряжения определяется математическим соотношением


Рисунки
Заявка
4777358/21, 04.01.1990
Институт сильноточной электроники СО АН СССР
Озур Г. Е, Проскуровский Д. И
МПК / Метки
МПК: H01J 3/02
Метки: микросекундных, пучков, сильноточных, формирования, электронных
Опубликовано: 30.05.1994
Код ссылки
<a href="https://patents.su/0-1706330-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 формирования электронных пучков с помощью взрывоэмиссионной электронной пушки
Следующий патент: Малогабаритный рентгеновский генератор
Случайный патент: Способ диагностики стороны очаговых поражений головного мозга