Способ получения импульсных пучков электронов

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11546037 Союз Советских Социалистические(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 15.07,75 (21) 2156559/25 51) М,Кл. Н 01 3 1/3 рисоединением заявки -23) Приоритет -43) Опубликовано 05.02.77, Бюллетень45) Дата опубликования описания 23.03.77 осударственный комитет вета Министров ССо делам изобретени н открытий(088.8) Авторы изобретения П, Баженов, Г, П, Месяц и С. М. Чесн нститут оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР явитель(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВ ЭЛ ЕКТРОНО5 Изобретение относится к ускорительной техничке и может найти применение в устройствах для получения электронных потоков в пушках с холодным катодом, в пушках, лредназиаченных для накачки лазеров, свархи, плавки .и других технологических целей, где необходимы птучки электронав;микросекундной длительности.Известен способ получения импульсных пучочков из плазмыкоторая создается дугой, горящей в парах материала электродоз (1.Недостатком этого способа является необходимость цепи разряда, создающего плазму.Наиболее близким к предложенному является способ получения импульсных пучков электронов в двухэлектродной системе путем приложения к электродам импульсного напряжения, обеспечивающего начальную напряженность поля у катода 105 - 10 в в/см 2,Требование вьесокой напряженности поля обуслэвлено необходимостью создания плазмы на катоде, которая генерируется под действием взрыва микронеоднородностей поверхности катода,при протекании через них автоэмисаионного тока, вызванного полем с напряженностью Е = 105 - 10 е в/см. Такой способ получения электронных пучков получил называние взрывной эмиссии электронов. Длительность генерации электронных пучков ограничена в указанном выше способе тем,что,плазма, образующаяся при взрыве элиттирующих центров, замьпкает промежуток анод-катод. Посколыку скорость расширения плазмы для широкого класса материалов составляет = 2 10 о см/сек, то в реальных устройствах для обеспечения поля Е = 10" - 10 в в/см приходится ограничиваться временем генерации электронного пучка не выше 5 10 т сек, что и является основным недостатком этого способа.Цель изобретения - увеличение длительности импульса электронного тока.Указанная цель достигается тем, что используют импульс напряжения нисходящей д(вухступенчатой формы, причем длительность первой ступени устанавливают не дольше 0,1 от времени замьпсания межэлектродного промежутка плазмой для выбранного уровня напряжения на первой ступени, а уровень надряжения на второй ступени устанавливают не выше 0,1 от уровня напряжения на первой ступени.Эффект увеличения длительности генерации пучка электронов достигается тем, что при использовании такого импульса напряжения первая ступень импульса служит только для начального образования плазмы на катоде. Причем длительность, первой ступени тарасова, что количество плазмы, образованной током первой ступени, много меньше, чемтребуется для закорачивания промежутка анодкатод на уровне напряжения второй ступени и перехода к самостоятельному дуговому разряду. В этих условиях уровнем напряжения второй ступени можно регулиро вать так, отбираемый с катода, во второй ступени импульса напряжения. Таким образом, регулируя ток, отбираемый с катода, возможно регулировать и поступление плазмы в промежуток, поскольку этот ток, проте кая через эмиссионные центры на катоде, создает плазму. Тем самым создается возможность не только уменьшить скоросгь разлета плазмы меньше, чем 2 106 см/сек, но и прои определенных экспериментальных усло виях возможна стабилизация границы эмиссиикак в ооычных стационарных, так и в квазистационарных источниках электровоз с плазменными катодами. При этом можно отбирать электронный так более длительное 20 вовремя, вплоть до 10 4 сек.На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.В исходном состоянии вакуумная камера 1 откачана до давления 5 ,10- - 5 10 6 торр. Штыревой катод 2 из медной проволоки 0 50 в 1 мкм через сапротивление шунта .3 соединен с землей. На раостоянии 40 - 50 мм от то 1 рца катода установлен плоский анод 4 - диск диаметром 30 мм. Анод со единении с генератором 5 импульсного напряжения.Способ заключается,в следующем.На анод 4 от генератора 5 подается импульс напряжения нисходящей двухступен- З 5 чатой формы, например, со следующими параметрами: амплитуда напряжения первой ступени 50 кВ, второй ступени 3 кВ; длительность .первой ступени 5 10- сек, длительность второй ступени 40 мкс.При подаче на анод 4 импульса напряжения на катоде 2, под действием автоэмиссионного тока образуется плазма, количество и концентрация частиц которой определяется токам, протекающим через катод, и длитедь ностью высоковольтного импульса напряжения. После окончания ,первой ступени импульса напряжения из .плазмы, образованной за счет неприложения высоковольтного импульса напряжения, продолжает отбираться ток за счет электрического поля второй ступени импульса напряжения. Этот ток продолжает генерировать плазму на катоде, и через нскоторое время стабилизируется на определенном уровне, В данных экспериментальных условиях ток стабилизируется через 1: 2 мкс на уровне = 5 А. Через 30 мкс ток вновь нарастает, и разряд переходит в дуговой. При этом генерирование электронно".о пучка прекращается. Однако дри уменьшении амплитуды стабилизированного электронного тока пучка, что достигается подбором соогватствующих экспериментальных условий, можно увеличить длительность генерируемого электронного тока до,величины 100 - 200 мкс, При этом величина тока пучка = 1 А.Таким образом, применением предложенного способа удается существенно повысить длительность импульса тока.Формула изобретенияСпособ получения импульсных пучков электронов в двухэлектродной системе путем придожения к электродам импульсного напряжения, обеспечивающего начальную напряженность поля у катода 10 Б - : 108 в/см, о тл и ч аю щий с я тем, что, с целью увеличения длительности импульса электронного тока, используют импульс напряжения нисходящей двухступенчатой формы, причем длительность первой ступени устанавливают не больше 0,1 от времени замыкания межэлек= тродного промежупка плазмой для выбранного уровня напряжения на,первой ступени, а уровень напряжения на второй ступени устанавливают не выше 0,1 от уровня напряжения на первой ступени.Источники,информации, принятые во внимаьие прои экспертизе изобретения:1. Авторское свидетельство СССР148150, М. Кл. Н 01 5 1/30, 20.07.61,2. Автор акое свидетельство СССР391632, М. Кл, Н 01 5 1/30, 26.10,73.