Электронная газоразрядная пушка

(и)69243 О Союз Советских Социалистических Республик(63) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 20. 04 . 78 (21) 260 6 633/18 "25с присоединением заявки Нов Я)М, Кл,3 Н 01 У 3/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовайо 07.1080. Бюллетень йо 37 Дата опубликования описания 23. 10. 80(54) ЭЛЕКТРОННАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПУШКА 1Изобретение относится к областиэлектротехники, в частности к газоразрядным устройствам, предназначенным для создания электронного пучка,и может быть использовано в установках для визуализации разреженных газовых потоков,Известна газоразрядная ячейка,содержащая три электрода: кадод, аноди диафрагму с прямоугольным отверс- тОтием 1. Ячейка позволяет получатьплоский ленточный электронный пучок,Однако низкая плотность тока и малыйсуммарный ток пучка (порядка 10 А)не позволяет использовать его для 15визуализации кратковременных теченийгаза.Наиболее близкой к предложеннойявляется электронная гаэораэряднаяпушка, содержащая катод, анод с от Яверстием или-щелью и высоковольтныйисточник питания 2 1. Этапушка такжеобладает отмеченным выше недостатком.Целью изобретения является повышение плотности и величины тока в 25пучке,Цель достигается тем, что в предлагаемой пушке анод установлен нарасстоянии 0,6-1,0 трлщины прикатодного слоя потенциала на рассчетном 39.режиме, а поперечные размеры отверс,тия или щели в аноде составляют 0,7-1,25 расстояния между катодом или анодом.на чертеже показана конструктивная схема предлагаезабй пушки.Пушка содержит катод 1, анод 2, .выполненный в виде диафрагмы с прямоугольным пазом (плоскость диафрагмы параллельна плдскости катода), изоляцию 3, токоподводящий кабель 4. Электронный пучок условно показан линиями 5. Расстояние д между катодом и плоскостью диафрагмы равно 0,6-1 толщины прикатодного слоя дс а ширина и паза составляет (0,71,25)д, Электронная пушка помещена воткачиваемый объем с давлением газа в диапазоне 5-50 Па.Газораэрядная электронная пушка работает следующим образом.На катод 1 подается отрицательный прямоугольный импульс напряжением 0=8-25 кВ н длительностью 1-1 00 мкс от генератора импульсов с малым выходным сопротивлением. При давлении газа в диапазоне 5-50 Па между анодом 2 и катодом 1 реализуется высоковольтный импульсный тлеющий разряд, генерирующий мощный пучок5 высокоэнергетических электронов.Ток пучка при этом достигает значений 1-10 А. Энергия электродов в пучке соответствует приложенному напряжению 8-25 кэВ,В результате проведенных экспериментальных исследований установлено,что режим получения плоского пучка(режим сжатия) требует выполненияусловия Оса, Для применяемых диапазонов давлений 5-50 Па и напряжений8-25 кВ нижняя граница д из условияполучения достаточно интенсивных пучков установлена д 0,6 д 5. Можно сформулировать модель явленйя сжатия пучка следующим образом. При д(д гранизца плазмы разряда, обладающая потенциалом, близким к анодному, в районепаза отодвигается от плоскости анода.Электрическое поле в межэлектродномпромежутке становится неоднородным,Неоднородность соответствует электро- Яфстатической линзе и приводит к фокусировке ионного пучка, движущегосяк катоду из области плазмы, и к сужению эмиссионного пятна на катоде, Явление сжатия пучка по характеру про- дцессов отлично от известного явлениягазовой фокусировки электронных пучков,При Ь/д)1,25 неоднородность полястановится незначительной и режимсжатия переходит в режим заполняющего пучка. При Ь/д(0,7 интенсивностьвыходящего электронного пучка ослабевает вплоть до нуля из-за прекращения ионной бомбардировки катода взоне диафрагмы. Поэтому для.созданияинтенсивных плоских электронных пучков следует ограничить ширину пазасоотношением 0,76/01,25На опытных образцах электроннойгазоразрядной пушки при размерах паза 16010 мм и расстоянии Д=11 ммполучен плоский пучок в виде лентышириной 150 мм и толщиной 1-5 мм (пофотографиям флуоресцентного свеченияна мишени). С помощью коллекторовФарадея с прямоугольной щелью исследовано распределение плотности тока по ширине и толщине ленты пучка. Получено, что фактически эффективная толщина пучка 0 3 мм. Исследования по другим координатам плоского электронного Пучка показали, что пучок практически однороден по ширине ленты пучка. Однородность пучка, малая толщина и большая ширина ленты пучка в сочетании с высокой мощностью (порядка 10 кВт) позволяют, например, произвести визуализацию сложных течений в импульсных и ударных аэродинамических трубах, а также в условиях нестационарных быстропротекающих процессов с хорошим временным разрешением. В приведенных экспериментах с опытным образцом газоразрядной пушки зарегистрировано достаточно интенсивное излучение воздуха, возбуждаемого плоским электронным пучком, позволяющее произвести визуализацию и количественные измерения плотности за время порядка 10 -10 с,Таким образом, по сравнению с прототипом устройство обеспечивает существенно больший ток электронного пучка Формула изобретения Электронная газоразрядная пушка,содержащая катод, анод с отверстиеми высоковольтный источник питания,отличающаяся тем, что,с целью повышения плотности и величины тока в пучке, анод установленна расстоянии 0,6-1,0 толщины прикатодного слоя потенциала на расчетном режиме, а поперечные размеры отверстия или щели в аноде составляют0,7-1,25 расстояния между катодом ианодом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Журнал технической физики,т. 44, 1974, вып, 8, с. 1669.2. Авторское свидетельство СССРР 177553, кл, Н 01 1 37/06, 1963692430 Составитель В. Кимдактор Е. Меоропова ТехредН.БабуркаКорректор Е; Пап Филиал ППП "Патент ", г . Ужгород, ул. Проектная аказ 8666/72 Тираж ВНИИПИ Гбсударственно по делам изобретени 113035,. Москва, Ж, Раунда844 Подписноо комитета СССРи открытийкая наб., д, 4/5