Способ инжекции электронов в импульсный ускоритель

,;,125 н у госуддрственньй номитет сссрпо делдм изоБретений и отнрытий д А Н АВТОРСКОМУ ТЕГИэСТВ 55233/8-21(4 (7 ности и длительн импульса, эмитт сти элекрованныеоверхност ий инст ком пол .11. Киро тронно электр диэлек ны направляют на рика, воздейству ческим полем в и тут ядер техничес (7 г) э.г (53) 621 (56) Кре ники эле 1977.Месяц наносеку радио,ни транстве ктр оверх твляю ежду эмиттером и лектрика, и осущ ие эмиттированны остью ные источ т накоплронов наа вывод элек а екповерхности диэ тронов из инжек Г.Г. Генерированиндных импульсов.974 г, стр, 215, р корительения озрей лектраны тора в у оизводят путем прекра вия на эмиттированные ля в пространстве межд мощах Сов(54)(57) СПОСОБВ ИИПУЛЬСНЫЙ УСКОРна электронной эмипосле которой осущный вывод электрон ИНЖЕКЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ ТЕЛЬ, основанный сии с эмиттера, ствляют импульс- в иэ инжектора ктри и поверхностью онов в прости анодом в о ускорения элек ранстве между эмиттпротивоположно напртрическом поле. ленном элек- . ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ5 ЗбОо 20 25 30 40 45 50 55 1 12Изобретение относится к наносекундной ускорительной технике и предназначено для получения электронных пучков в ускорителях прямого действия, линейных индукционных ускорителях.Цель изобретения - увеличение интенсивности и длительности электронного импульса.Согласно предложенному способу инжекции осуществляется предварительное ,накопление электрического заряда электронами на поверхности диэлектрика конденсатора, Электроны удерживаются положительными зарядами другой обкладки, а в течение времени инжекции электронов осуществляют съем накопленных электронов на поверхнос,ти диэлектрика на сетку путем сообщения ей положительного потенциала подключением ее к обкладке конденсатора прозрачности сетки часть электронов совершает колебания вокруг электродов сетки, образуя электронное облако, из которого извлекаются электроны в катод-анодный промежуток ускорителя.На фиг.1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ инжекции электронов в импульсный ускоритель; на фиг.2 - временные диаграммы процесса,На катододержателе 1 укреплены коронирующие электроды 2 могут быть выполнены в виде сетки), расположенные над диэлектрической поверхностью диэлектрика 3 конденсатора с обкладкой 4, Обкладка 4 через импульсный источник напряжения 5 и токоограничивающий элемент 6 подключена к катододержателю 1. Обкладка 4 через активно-индуктивный импеданс 7 и ключ 8 . подключена к катододержателю 1. Анод 9 и изоляционный корпус 10 образуют вакуумную камеру. К катододержателюи аноду 9 подключен импульсный источник 11 питания.На фиг.2 приведены эпюры напряженности электрического поля в диэлектрике конденсатора 3, тока в цепи конденсатора с диэлектриком 3, импульса ускоряющего напряжения источника 11 питания и импульса ускоренного тока.Устройство работает следующим образом. В момент времени с, (фиг.2) подключается импульсный источник 5. Поскольку диэлектрическая проницаемость диэлектрика 3 значительно больше, чемдиэлектрическая проницаемость вакуума, все напряжение источника прикладывается к промежутку: сетка 2 -поверхность диэлектрика 3. С сетки 2 за счет автоэлектронной эмиссиина поверхности диэлектрика 3 начинает накапливаться электронами заряд. Скорость накопления заряда определяется током в цепи 5 источника, который регулируется токоограничивающимэлементом 6, К моменту времени с на,поверхности диэлектрика 3 накапливается требуемый заряд, диэлектрик поляризуется и уравновешивает напряжение источника питания. Электроны наповерхности диэлектрика 3 удерживаются соответствующими положительными зарядами на обкладке 4, Напряжениеисточника к моменту времени С распределено между емкостями, образованными конденсаторами с диэлектриком 3,и промежутком: поверхность диэлектрика 3 - сетка 2, При этом напряже-.ние этого промежутка определяетсяв основном порогом автоэлектронной эмиссии с сетки 2, которая выполняет роль коронирующих электродов.Перед подачей импульса ускоряющего напряжения (фиг,2) к промежутку катод - анод от источника 11 питания замыкается ключ 8, который в момент времени Е подключает обкладку 4 к сетке 2 через активно-индуктивный импеданс 7. При этом накопленный ранее заряд электронами на поверхности диэлектрика 3 пачинает сниматься с поверхности диэлектрика и осаждаться на сетке, где компенсируются зарядом с обкладки 4 конденсатора, подключенной к сетке 2. Часть электронов (в зависимости от прозрачности сеткиколеблется вокруг электродов сетки перед тем, как коснуться их. При достижении требуемого значения тока, вызванного свободными электронами, в момент времени С подается импульсный потенциал к катод-анодному промежутку от источника 11. Электроны, окружающие сетку 2, ускоряются и летят к аноду, а под действием ЭДС источника 11 к сетке поступают электроны с анода, таким образом, то количество заряда, которое уносится током электронов в промежутке катод - анод с сетки, компенсируетсяСоставитель Ю,Терешкактор Л.Пчелинская Техред И.Верес ректор М,Иаксимишинец Подписное 5 58 Тираж НИИПИ Государственно по делам изобретении 13035, Москва, Ж,аказ 504 комитета ССС и открытийаушская наб.,/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектн 3 1257 током источника 11 по цепи: анод - сетка, При этом для исключения взрывной эмиссии с сетки 2 количество уносимого заряда во времени должно быть по крайней мере не больше заряда, окружающего сетку, т.е. ток диэлектрическая поверхность - сетка должен быть больше тока, инжектируемого и ускоряемого в промежутке сетка - анод, как показано на фиг.2. 1 О Амплитуда и длительность тока определяется активно-индуктивным импедансом цепи импеданса 7 и сопротивлением промежутка: сетка 2 - диэлектрическая поверхность диэлектрика 3. 15Согласно предлагаемому способу инжекции используются электроны, ра" нее накопленные в процессе заряда диэлектрической пластины, что поз воляет применять электронно-оптическую систему типа Пирса и гарантирует высокое качество инжектируемого 860 4пучка (однородность по сечению пучка, малый разброс по скоростям и т.д, .Кроме того, подключение обкладки 4 конденсатора к сетке 2 в процессе инжекции электронов обеспечивает положительный потенциал сетки 2 относительно отрицательно заряженной поверхности диэлектрика 3. Если в процессе накопления электронов на ней образовались ионы (положительные), то они прижимаются к поверхности диэлектрика потенциалом сетки 2.Таким образом, предлагаемый способ инжекции электронов в импульсный ускоритель обеспечивает условия работы эмиссионной поверхности катода при отсутствии низкоэнергетических ионов плазмы в катод-анодном промежутке и позволяет использовать работу пушки, например, с электронно-оптической системой типа Пирса, что гарантирует высокое качество формируемого и ускоряемого пучка.