Ионная пушка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 05 Н 5/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СКОМУ ТЕПЬСТВ е- иГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(46) 07. 12.86. Бел. В 45 (71) ,Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудовог Красного Знамени политехническом ин ституте им. С.М.Кирова(56) Авторское свидетельство СССРУ 1102474, кл, Н 05 Н 5/00, 1983.Авторское свидетельство СССР Р 1184424, кл. Н 05 Н 5/08, 1984. (54)(57) ИОННАЯ ПУШКА, содержащая размещенные в общем корпусе катод, выполненный в виде замкнутого с одного конца плоского витка с отверстиями для вывода ионного пучка80127579 плоский анод, расположенный внутрикатода и выполненный со скруглениями на торцах и диэлектрическимиучастками, размещенными напротив отверстий в катоде, источник тока,подключенный к разомкнутым концамкатода, и два цилиндрических проводящих экрана, установленных симметрично аноду между электродами катода и имеющих контакт с ними, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с цлью увеличения однородности генерруемых пучков в их поперечном сечении, повышения надежности и снижения габаритов пушки, в нее введеныполупроводниковые диоды, которыераэмещены между корпусом и катодомравномерно по его длине, при этоманоды диодов подключены к катоду пушки, а катоды диодов - к корпусу пушки,Параметры диодов выбираются такими, чтобы но время нарастания изолирующего магнитного поля до максимальной величины диоды были надежно заперты и не проводили, а при поступлении положительного высоковольтного импульса на анод диоды были бы открыты и соединяли катод равномерно по всей длине с корпусом.Устройство работает следующим образом.Включается источник 7 тока, подключенный. своими выводами к электродам катода 1, и по катоду 1 протека - ет ток, создающий в ацод-катодном зазоре изолирующее магнитное поле. Поскольку диоды 8 подключены к катоду 1 своими анодами, а к корпусу ионной пушки 9 - катодами, то для напряжения, появляющегося между нижним и верхним электродом виткового катода из-за индуктивности его и большой скорости нарастания тока от источника 7,40 45 50 Изобретение относится к ускори- .тельной технике и может быть использовано для генерации мощных ионныхпучков с большим поперечным сечением и с высокой однородностью токаи энергии по сечению пучка.Целью изобретения является увеличение однородности генерируемых пучков в их поперечном сечении, повышение надежности и снижение габаритов пушки путем шунтирования с помощью диодов неоднородностей напряжения на катоде пушки, возникающих засчет емкостной связи между катодоми анодом, нагрузки прямым ионным иобратным электронным токами и ицдуктивности катода..На чертеже приведена предлагаемаяионная пушка,Устройство содержит катод 1, выполненный в виде плоского витка спрорезями 2 в верхней половине катодного витка, через которые выводится ионный пучок, плоский анод 3,имеющий скругления ца своих торцах,диэлектрические участки 4 на поверхности анода, служащие источником плазмы, цилиндрические проводящие экрацьс5 и 6, имеющие электрический контактс верхним и нижним электродамгс виткового катода, источник 7 тока, подключенный своими выводами к витковомукатоду, диоды 8 подключенные свопмгсанодами к витковому катоду 1 и к корпусу 9 ионной пушки своими катодами. 5 1 О 5 20 25 30 35 диоды оказываются включенными:, ечцо. Поэтому диоды не проводят ток при любой полярности источника 7 то" ка.Поскольку емкость обратносмещенных переходов диодов ца несколько порядков меньше емкости источника 7 тока (в случае использования емкостной батареи в качестве источника тока), ток катода в момент достижения своего максимума по всей поверхности катода одинаков, одинаково и магнитное поле по всей длине анодкатодного промежутка. В момент максимума магнитного поля на анод 3 от генератора высоковольтных импульсов подается импульс напряжения положительной полярности, Происходит поверхностный пробой диэлектрических участков 4 на поверхности анода и образующаяся плотная плазма служит источником ионов. Ионы, ускоряясь в анод-катодном промежутке, проходят череЗ прорезь 2 в катоде. При поступлении фронта положительного напряжения ца анод происходит первоначально заряд вакуумной емкости анод - катод. Ток заряда этой емкости является отпирающим для диодов 8, поскольку ток заряда замыкается на кор-, пус пушки. Отпирающими токами для диодов являются и ток образующего слоя электронов, и ток части иОцного пучка, попадающий на поверхность катода 1. Напряжение на прямосмещенцьсх диодах составляет единццы-десятки вольт, поэтому напряжение на анодкатодном зазоре одинаково с большой степенью по всей его длине. Образующийся слой взрывоэмиссионцых электронов начинает. дрейфовать в скрещенных, высокоодцородных магнитном и электрическом полях вдоль поверхности катода 1, Поскольку скорость дрейфа электронного слоя с весьма большой степенью точности является постоянной величиной в этом устройстве, накопления пространствЕнного заряда электронов вдоль ускоряющего зазора не происходит, что обеспечивает высокую однородность сформированного ионного пучка. Этот пучок, нейтрализованный холодными электронами, из стенок прорезей 2 катода 1 может эффективно транспортироваться к месту использования. Большие величины защитного показателя у современных силовых диодов позволяют реа1275795 Составитель В. КраснопольскийТехред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко Редактор А. Шандор Заказ 6583/59 Тираж 765ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3лизовать предложенное устройство, отличающееся весьма высокой надвкностью при любых режимах работы ионной пушки.В случае, когда возможны рассо,гласовки ионной пушки с генерато- . ром высоковольтных импульсов и на анод в течение длительного времени поступают разнополярные импульсы значительной величины, целесообразно использовать диоды лавинного типа или ограничивать обратное напряжение на диодах с помощью параллельно подключенных полупроводниковых огра" ничителей напряжения, например, типа , КСОЙ 5 или КСОН 10. фПо сравнению с известным предлагаемое устройство позволит повыситьоднородность ионного пучка до уровня,определяемого, в основном, неоднородностью анодной плазмы. Значитель-,но увеличивается надежность ионнойпушки, поскольку по сравнению сизвестной (при прочих равных условиях) количество диодов, необходи О мых для работы пушки меньше на порядок и больше чем количество конденсаторов и диоды работают с многократным запасом по току. Расширяетсядиапазон длительностей генерируемых 15 пучков до микросекундного диапазона.Уменьшаются габариты пушки.