Источник электронов со взрывным катодом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЯОРЕСПУБЛИК (19) (11) А(59 Н 015 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ сфтрЖМФ 43 ЕТЕЛЬСТВ КОМ(2 (2 (4 ную камеру дом и катод ти которого ный электро ки соединен отлич а целью увели рования эле размещен ме родом и ано щей поверхн электроду, катодного э зрачной для УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРделАм изОБРетений и ОтнРытий 1) 3270203/18-212) 08.04.81б) 30.09.83. Бюл. В 36(72) Э.Н.Абдуллин, Г.П.Баженов, Г.П.Ерохин и О.Б.Ладыженский (71) Институт сильноточной электроники Сибирского отделения АН СССР (53) 621,385.032.212(088,8) (5 б) 1. Авторское свидетельство СССР 9 602041, Н 01 Ю 29/48, 1976,2. Авторское свидетельство СССР 9 878100, кл.Н 01 Х 29/48, 1978(54)(57) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ СО ВЗРЫВНЫМ КАТОДОМ, содержащий вакуумс размещенными в ней аноным электродом, в полос- расположены вспомогательд и эмиттер, электричесный с катодным электродом, ю щ,.и й с я тем, что, с чения длительности генериктронного пучка, эмиттер жду вспомогательным электдом и обращей эмиттируюостью к вспомогательному а боковая стенка полости лектрода выполнена промолекул газа.Изобретение относится к техникегенерирования электронных пучков иможет быть использовано в радиационной технологии, в ускорителях длянакачки лазеров, в физических исследованиях.5Изв есте н источ ник электродов совзрывным катодом, содержащий помещенные в вакуумную камеру эмиттер,анод и полый катодный электрод, вкоторый углублен анод 1. Эмиттер рас положен внутри фокусирующего электрода, имеет электрический контактс последним и удален от анода на расстояние, квадрат которого не меньше площади поверхности анода, собирающей электроны,Недостатком этого источника элект-.ронов является то, что он не позво,ляет получать электронные пучки сдлительностью, превышающей по порядку величины 10 с,Известен также, источник электронов со взрывным катодом, содержащий вакуумную камеру с размещеннымив ней анодом и катодным электродом,в полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с катодным электродом 2,Недостатком этого источника электронов является. то, что длительность ЗОгенерирования электронного пучка внем не превышает по порядку величинь:10 с.Причиной ограничения длительностигенерирования электронного пучка в 35том и другом источниках является зажигание низковольтного разряда междуэлектродами источника из-за накопления газа в межэлектродном промежутке. Десорбция газа происходит под 4 Одействием .электронной бомбардировкианода и коллектора электронов. Накопление газа происходит в результате того, что скорость поступлениягаза в межэлектродный промежутокзначительно больше скорости удаления 45газа иэ межэлектродного промежутка,ограниченного стенками катодногоэлектрода,Целью изобретения является увели чение длительности генерирования электронного пучка источником элект 1 ронов.1Цель достигается тем, что в источнике электронов со взрывным катодом, содержащем вакуумную камеру с разме- щенными в ней анодом и катодным электродом, в,полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с 0 катодным электродом, эмиттер размещен между вспомогательным электродом и анодом и обращен эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду, а боковая стенка полости катод ного электрода выполнена прозрачной для молекул газа.Размещение эмиттера между анодом и вспомогательным электродом и выполнение его обращенным эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду исключает флуктуации эмиссионной способности плазменной поверхности как за счет предотвращения прямого выхода плазменных сгустков к границе эмиссии плазмы, так и за счет жесткой фиксации потенциала электрода, непосредственно примыкающего к границе эмиссии. Выполнение катодного электрода из материала с высокой прозрачностью для молекул газа исключает накопление в межэлектродном промежутке десорбированного газа и в то же время исключает возможность выхода плазмы за пределы полости катодного электрода.Благодаря тому что плазма за пределы полости катодного электрода не выходит, площадь эмиссионной поверхности катодной плазмы возможно ограничить по периметру и тем самым обеспечить необходимое условие для реализации квазистационарного режима взрывной эмиссии. С другой стороны, благодаря тому что стенки полости катодного электрода прозрачны для газа, рост давления газа в полости катодного электрода замедляется и длительность квазистационарного режима взрывной эмиссии возрастает.На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого источника электронов со взрывным катодом; на фиг.2 - осциллограмма тока пучка, генерируемого источником.Источник электронов со взрывным катодом состоит иэ вакуумной камеры 1, катодного электрода 2, эмиттера 3, вспомогательного электрода 4 и анода 5, Катодный электрод 2 укреплен на одном из фланцев камеры 1 с помощью изолятора 6, Вспомогательный электрод 4, выполненный, например, из отрезка медной проволоки диаметром 1 мм, укреплен по оси электронно-оптической системы на торцовой части катодного электрода 2 с помощью изолятора 7. Эмиттер 3 размещен между анодом 5 и вспомогательным электродом 4. Катод 3 может быть выполнен в виде диска из углеграфитовой ткани. Расстояние между концом проволоки вспомогательного электрода 4 и центром дискаэмиттера 3 установлено так, чтобы на обращенной к вспомогательному электроду стороне плоскости эмиттера 3 обеспечивалось надежное возбуждение взрывной эмиссии. Цилиндрическая часть катодного электрода 2 может быть выполнена, например, из стальной сетки с размером ячейкиСоставитель А.Захарова Техред А.Ач Корректор Г.Огар Редактор О,Юрк 242/7 Тираж 703ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и откры 113035, Москва, 3-35, Раушск Подписноета СССРийя наб., д. 4 аказ илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная 0,5 х 0,51 мм с геометрической прозрачностью 80.При приложении к катодному электроду импульса напряжения отрицательной полярности между эмиттером 3 и вспомогательным электродом 4 воз 5 буждается разряд. Плазма разряда расширяется, выходит из области экранирования от поля анода и из нее начинают отбираться электроны на анод, С момента появления электронного пучка с анода и коллектбра десорбируется газ, который поступает в полость катодного электрода. Если бы стенки полости были непрозрачны для молекул газа, то давление газа в полости катодного электрода эа время порядка 10 с возрасло бы до величины л 104 мм рт.ст. и в межэлектродвом промежутке зажегся бы низковольтный разряд, что и наблюдается в прототипе. В предлагаемом источнике электронов стенки полости катодного электрода прозрачны для молекул газа, и рост давления газа в полости происходит значительно медленнее. Поэтому длительность генерирования электронного пучка оказалось возможным увеличить до времен порядка10 с. Осциллограмма тока пучка приведена на фиг.2. Таким образом, размещение эмиттерамежду анодом и вспомогательным электродом, обращение его эмиттирующей поверхности к вспомогательному электроду, выполнение катодного электрода с высокой прозрачностью для молекул газа обеспечивает следующие преимущества предлагаемого источника электронов перед прототипом. Предлагаеьщй источник электронов позволяет получать электронные пучди длительностью не менее 10 с, что на порядок превышает длитель- ности, достигавшиеся ранее в источниках электронов на основе взрывной эмиссии.Применение конструкции заявляемого источника электронов может быть полезным при необходимости генерирования электронных пучков с большой частотой следования.