Сильноточный ускоритель электронов

,6 (088. 8) Дата опубликования описания 30,09.82ирс сил ьноточнои эле ктрониАН СССР нсти 71) Заявител ч) СИЛЬНОТОЧНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНО г- радиус пучкеОтс ф 3 с, - ъР/г,ЬЯ С2 Ь нно масса ирона,ла транспорт остейшем слу радиусу аносоответ ст взаряд электрадиус канровки, в и чае равный да Изобретение относится к генерированию сильноточных электронных пучков и может быть применено, на пример для получения мощного рентгеновского излучения,Известен сильноточный ускорител электронов, содержащий генератор высоковольтных импульсов и коаксиальный диод с взрывоэмиссионным ка тодом 1, в котором ток трубчатого тонкостенного пучка и напряжение, приложенное к диоду О, связаны между собой соотношением где фЬ - потенциал пучка,Из приведенного соотношения видно, что в принципе изменять амплитуду выходного тока ускоренных электронов можно за счет изменения напряжения на диоде О . Отсюда следует, что устройство, реализующееэтот метод регулировки выходноготока, кроме диода, помещенного в .магнитное поле, содержит генераторвысоковольтных импульсов с регулируемой амплитудой выходного напряженияИз формулы (1) также следует,что величину выходного тока ускори"теля можно также регулировать засчет изменения радиуса канала транс"портироаки пуска и. В этом случаеустройство дапжно содержать несколь"ко сменных труб дрейфа. Осуществление такой регулировки на практике5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оказывается достаточно трудоемкими получается не всегда оперативноиз-за того, что требуется разгерметизация диода.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, реализующееметод регулировки тока пуска путемизменения напряжения, приложенногок аноду. Устройство состоит из генератора высоковольтных импульсов,коаксиального диода, с катодом совзрывной эмиссией соленоида и подвижного,коллектора2 3.К недостаткам этого устройстваследует отнести изменение энергииэлектронов при изменении тока путемизменения ускоряющего напряжения.Цель изобретения - разработкаустройства с регулируемой величинойвыходного тока без изменения амплитуды напряжения, приложенного к диодуУказанная цель достигается тем,цто в сильноточном ускорителе электронов, содержащем генератор высоковольтных импульсов, коаксиальный диод с взрывоэмиссионным катодом, размещенный в соленоиде, и подвижный1токоприемник, имеющий электрическииконтакт с анодным цилиндром, анодвыполнен в виде двух цилиндрой различного диаметра, имеющих между собой ступенчатое сочленение и расположенных соосно с катодом, при этомкатод диода находится внутри цилиндра меньшего диаметра, а подвижный токоприемник размещен внутри цилиндрабольшего диаметра.На чертеже показан предлагаемыйускоритель,Он состоит из генератора 1 высоковольтных импульсов, катода 2 совзрывной эмиссией, цилиндра 3 меньшего диаметра (анодного), области(места) ч соцленения цилиндров, цилиндра 5 Ьольшего диаметра (анодного), токоприемника (поршня) 6 и соленоида 7.В качестве высоковольтного генератора может быть использовано любоеустройство, формирующее импульсы большой амплитуды и мощности, Катод аналогичен катодам других ускорителейс магнитной изоляцией. Анод состоитиз двух частей, которые несут различную функциональную нагрузку, Цилиндрменьшего диаметра выбирается из условия Формирования пучка требуемойдлительности, Его размеры определяются временем закорачивания плазмой ускоряющего промежутка катод - анод. Если для даннои геометрии время закс. рачивания в направлении, перпендикулярном магнитному полю, окажется меньше времени закорачивания вдоль магнитного поля; то длина анодного цилиндра меньшего диаметра не влияет на длительность импульса тока ускорителя, а амплитуда выходного тока зависит от места расположения токоприемника (поршня) в цилиндре Ьольшего диаметра. Его размеры выбирают .исходя из желаемых пределов регулировки тока.Предлагаемое устройство работает следующим оЬразом.Когда токоприемник 6 (поршень)находится в крайнем левом положении месте 1, то электронная система катод - цилиндр меньшего диаметра - токоприемник образует обычную системукоаксиального диода с магнитной изоляцией, где формируется электронныйпучок с током, который вычисляетсяпо формуле (1 ), в этом случае подВ подразумевается .радиус цилиндраменьшего диаметра. По мере перемещения токоприемника 6 вправо областьцилиндра 5 Ьольшего диаметра исказывает первоначальное пространственноераспределение потенциала в системетаким образом, что величина выходного тока ускорителя уменьшается,В этом случае ток зависит уже отрадиуса трубы большего диаметра.Начиная с некоторого расстояния,равного радиусу цилиндра большегодиаметра от места ч сочленения цилиндров, токоприемник 6 слабо влияет на формирование электронного лупуцка, а величина выходного токапрактически не изменяется при дальнейшем перемещении токоприемника 6вправо, При этом наименьшая величина тока определяется размерами большего цилиндра (формула 1). Принципиальная разница между предлагаемым изобретением и известными состоит в том, что до этого в качестве токоприемника использовался коллектор, точнее цилиндр фарадея, который служил только средством для измерения тока пучка. В предлагаемом же изобретении. токоприемник,(поршень) выполняет функцию регулятора амплитуды выходного тока пучка.Формула изобретения Терешкинра КорректорГ,Решетник Составите Техред М Редактор О,Се ПодписноеСССРй Заказ 7532/ Тираж 2 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, РаушскаФилиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул. Проектная,5 9631Для получения рентгеновского излучения токоприемник следует выполнитьиз материалов с большим атомным ве"сом и в этом случае токоприемникпоршень) превращается,в мишень дляэлектронного пучка. Управлять перемещением поршня можно дистанционно.или непосредственно вручную,Кроме рентгенотехники, предлагаемый ускоритель может найти широкое 10применение и в других областях наукии техники, например при облучении вещества в вакууме, генерации СВЧ-колебаний и т.д.Применение предлагаемого изобретения позволяет производить практически мгновенную регулировку выход. ного тока ускорителя и тем саум,уменьшить потери рабочего времени. Сильноточный ускоритель электронов, содержащий генератор высоко з вольтных импульсов, коаксиальный диод с взрывоэмисионным катодом, размещенный в соленоиде, и подвижный токоприемник, имеющий. электрический 3 ф Фконтакт с анодным цилиндром, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области использова" ния путем обеспечения регулировки величины выходного тока ускорителя без изменения амплитуды напряжения, приложенного к диоду, анод выполнен в виде двух цилиндров различного диаметра, имеющих между собой ступенчатое сочленение и расположенных соосно с катодом, при этом катод диода находится внутри цилиндра меньшего диаметра, а подвижный токопри-. емник размещен внутри цилиндра большего диаметра. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизеБугаев С.П. и др. Формированиесильноточных релятивистских электронных пучков. - В.сб. Релятивистскаявысокочастотная электроника, Горький, Изд-во института прикладной Физики АН СССР, 1929, с. 51.2. Бугаев С,П. и др. О механизмевакуумного пробоя и разлета катодной плазмы вдоль магнитного поля вбесФольговых диодах. - ЖТФ, 1980,50, Ю 11, с, 2163.