Способ модуляции сильноточного электронного пучка и устройство для его осуществления

.А.Мещер8) иденко А.Н Энергоат в А,Л Жу 84, В 11,есс, 1974,(54) СПОСОБ МОДУ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение ускорительной те использовано для частотного элект ния и исследован ЦИИ СИЛЬНОТОЧНИ УСТРОЙСТВО к областижет быть высоко относит ники и генерац омагнит я колле ого излучетивнык меОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ. Ргдейшап М. РЬуз. Кечм. 32, В 3, р. 92-94. тодов ускорения заряженных частиц. Цель изобретения - расширение час" тотного диапазона и упрощение управления частотой и глубиной модуляции тока сильноточного электронного пучка - достигается путем инжектирования в вакуумную область модулированного ионного потока в направлении,. перпендикулярном направлению распространения сильноточного электронного пучка. Устройство, реализующее способ,содержит электронный пучок 1, катод 2, канал 3 дрейфа, катушки 4 соленоида, участок 5 с поперечным сечением, большим сечения канала, металлическую сетку 6, управляемый источник 7 ионов, коллектор 8.Электронный пучок инжектируется катодом в ,вакуумный канал и удерживается магнитным полем, создаваемым катушками соленоида. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.1 130Изобретение относится к областиускорительной техники и может бытьиспользовано для генерации мощноговысокочастотного электромагнитногоизлучения и исследования коллективных методов ускорения заряженныхчастиц,Целью изобретения является расширение частотного диапазона и упрощение управления частотой и глубиноймодуляции тока сильноточного электронного пучка (СЭП).На чертеже приведена схема устройства для реализации способа модуляции сильточного электронного пучка.На чертеже приняты следующие обозначения: электронный пучок 1, катод,2, канал 3 дрейфа, катушки 4 соленоида, участок 5, имеющий поперечноесечение, большее сечения канала, ме"таллическая сетка б, управляемый источник 7 ионов, коллектор 8;Электронный пучок 1 инжектируется с катодом 2 в вакуумный канал 3дрейфа.и удерживается продольныммагнитным полем, создаваемым катушками 4 соленоида. В канале имеетсяотносительно короткий участок большего, чем канал, диаметра - участок5, цилиндрическая поверхность кото"рого выполнена из металлическойсетки 6. Иэ управляемого источника7 ионов через эту сетку в электронный пучок инжектируется модулированный ионный поток, Электроны, прошедшие через уачсток 5, попадают наколлектор 8 в конце камеры,Известно, что ток СЭП, распространяющегося в вакууме, ограничивается провисанием электростатическогопотенциала, обусловленным пространственным зарядом пучка. Предельноезначение транспортируемого токауменьшается.при увеличении отношениярадиуса канала к радиусу пучка и врассматриваемой структуре может бытьзначительно меньше, чем в гладкомканале дрейфа, эа счет провисанияпотенциала на участке 5, Глубина потенциальной ямы на участке 5 можетрегулироваться путем изменения диаметра участка и.его длины, достигаяв пределе величины напряжения в диоде. Инжектируя на участок 5 канала дрейфа ионы, можно обеспечить нейтрализацию пространственного заряда СЭП и уменьшить глубину потенциальной 8172 2ямы. Величина транспортируемого тока СЭП при этом возрастает и можетдостигнуть величины, близкой к значению предельного вакуумного тока вкамере. После ухода ионов из участка5 канала дрейфа вновь формируетсяпотенциальная яма и электронный токуменьшается,Таким образом, инжектируя модули 1 О рованный с частотой с ионный поток,можно обеспечить модуляцию тока СЭПс той же частотой.Управляемый, источник 7 ионов может быть выполнен в виде плазмонаполненного диода или триода, из которого вытягивается ионный поток,пропускаемый через коаксиальный резонатор с перестраиваемой частотой,Энергия и плотность тока ионов регулируются величиной прикладываемо"го к диоду напряжения. Например, для507, модуляции СЭП с током 6 кА, ра- .диусом 2 см энергией 0,5 мэВ требуется модулированный ионный поток25сечением 20 см и с плотностью тока1, ( 7 А/см. Длина и диаметр участка5 составляют при этом 7 см и 14 смсоответственно.Использование изобретения позво-.лит уменьшить длину участка. транспортировки, на котором осуществляется модуляция тока СЭП, по сравнениюс известным способом от несколькихметров до нескольких сантиметров в,35 диапазоне частот до 200 МГц,При заданных размерах участка 5канала дрейфа управление глубиной ичастотой модуляции тока СЭП осуществляется путем изменения частоты моду 40 ляции, плотности и энергии ионногопотока. Рассчитав по известным формулам величину предельного тока и время движения ионов поперек канала,можно показать, что для используемых45 в настоящее время электронных и ионных пучков частота и глубина модуляции могут регулироваться в пределахот 10 до 300 МГц и от 0 до 803 соответственно.5 ОИонный поток, модулированный нвзаданной частоте, инжектируется в ви"де отдельных сгустков поперек участка 5, Начальная энергия ионов составляет 50-200 кэВ. По мере движения к оси электронного пучка ионы уско"ряются в потенциальной яме, глубинакоторой достигает 200-500 кВ, а за-тем тормозятся. На выходе .из пучкаСоставитель А.ЕнбаевТехред М.Ходанич Корректор Н,Король тор Т.Лошкаре е ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж-Э 5, РаушПодписи омитета ССС открытий ая наб д.изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1308 ионы имеют приблизительно ту же энергио, что и при входе в лучок. Таким образом, все ионы выходят из пучка и попадают на противоположную стенку с энергией, равной энергии инжекции, затем процесс повторяется..Формула изобретения,Способ модуляции сильноточного 10 электронного пучка (СЭП) транспортируемого в вакууме в продольном магнитном поле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, .что, с целью расширения частотного диапазона и упрощения управле ния частотой и глубиной модуляции тока СЭП, в вакуумную область инжектиЗаказ 1538Тираж 660 172 4руют модулированный ионный поток в направлении, перпендикулярном направ" пению распространения СЭП,2. Устройство для модуляции сильноточного электронного пучка, содержащее катод, канал дрейфа, расположенный внутри соленоида, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и упрощения управления частотой и глубиной модуляции тока, в канале дрейфа выполнен участок с поперечным се" чением, большим сечения канала, и боковой поверхностью из металлической сетки, со стороны которой подсоединен источник ионов, управляемый по частоте и величине тока.