Способ получения импульсного электронного пучка

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ЛЗОБРЕТЕНИЯ,; К ПАТЕН институт высоких хническом униве институт высоких хническом униве УЛЬСН ОГО скорительнои тех и разработке уско военным ресурсо(71) Научно-исследовательскийнапряжений при Томском лолитеситете(73) Научно-исследовательскийнапряжений при Томском палитеситете(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА(57) Изобретение относится книке и может быть применено пррителей прямого действия с пов(51) 5 Н 05 Н 5 00 2работы Сущность изобретения: промежуток между катодом 1 и анодом 2 заполнен элегазом ЯГ 6, который обеспечивает требуемый режим высоковольтного вакуумного разряда, возникающего в промежутке между катодом 1 и анодом 2 при подаче ускоряющего напряжения. Наличие элегаза, парциальное давление (вПа) которого Р лежит вэ пределах 0.014/бР 0.02/4 где д - расстояниезмежду катодом 1 и анодом 2, обеспечивает повышение стабильности тока высоковольтного разряда от импульса к импульсу. Этот эффект обусловлен образованием отрицательных ионов элегаза, наличие которых исключает уменьшение тока разряда от импульса. 1 табл, 3 ил.Р=-Р+Ро,Изобретение относится к технике пол-. учения электронных и ионных пучков с большим поперечным сечением, применяемых в технологических и научных целях,Известен способ получения электронных пучков, по которому пучок электронов генерируется из плазмы разряда в полом аноде. Для реализации этого способа необходимо применение поджигающих устройств, дополнительных электродов, дополнительного источника напряжения, что в конечном снижает надежность устройства и увеличивает его стоимость.Известен также способ, выбранный нами за прототип, заключающийся в том, что для полуцения электронных пучков большого сецения и большой длительности используется высоковольтный вакуумный разряд, зажигающийся между электродами в техническом вакууме.Нецостатками таких ускорителей является малый срок службы электродной системы, так как источником ионов, необходимых для генерации электронных пуцков, являются загрязнения на поверхности электродов, В описании прототипа указано, что ток высоковольтного вакуумного разряда уменьшается по велицине от импульса к импульсу; после 100 импульсов амплитуда тока ВВР уменьшается на 50, от. первоначальной, после 200 импульсов на 70 оу и после 500 импульсов нз 80 ,Целью изобретения еся увеличение срока службы злекгродов ускорителей,Поставленная цель достигается тем, что в способе получения электронных пучков, вклюцзющих генерацию электронных пучков между плоскопараллельными анодом и катодом с помощью высоковольтных вакуумных разрядов, согласно предлагаемого решения, перед генерацией пучка межэлектоодный промежуток устанавливают не менее 0,2 м, з давление в промежутке поддерживают в диапазоне 0,14 - 0,02где Р=-,Па; Р - парциальное давление элегаза;д - величина межэлектродного расстояния;Ро0,002 Па - парциальное давление остаточных газов,В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими предлагаемое решение от прототипа. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Увеличение срока службы электродов, между которыми на импульсном напряжении квазипрямоугольной формы (длительность - более десятков микросекунд, амплитуда - более сотен киловольт) возникает высоковольтный вакуумный разряд, являющийся источником электронных пучков, достигается за счет введения через натекатель в состав остаточных газов ускорителя некоторого количества элеагаз ЯЕ 6, Амплитуда высоковольтного вакуумного разряда от импульса к импульсу уменьшается вследствие уменьшения количества газов и загрязнений на поверхности электродов, Введение некоторого количества элегаза, молекулы которого могут образовывать отрицательные ионы, участвующие в процессе обмена заряженными частицами (ионами, электронами) между электродами, что способствует увеличению срока службы электродов ускорителя.Пример конкретного выполнения.На фиг.1 изображено устройство для реализации способа; на фиг.2 - зависимости тока электронного пучка высоковольтного вакуумного разряда от числа импульсов напрякения предлагаемого способа и способа-прототипа; на фиг,З - зависимость тока электронного пучка высоковольтного вакуумного разряда парциального давления ос- таточных газов Рс, в межэлектродном промекутке,Регенерация электронного пучка проводилась по схеме, изображенной на фиг,1, На электрод 1, являющийся катодом подавалось высокое импульсное напряжение квазипрямоугольной формы, Анодом являлась сетка 2 отделения от электрода 1 изолятором 3 и закрывающая собой фольговое окно 4. Вакуум в обьеме межэлектродного расстояния создавался насосом 5, а подача элегаза осуществлялась натекателем 6, Электронный ток высоковольтного вакуумною разряда измерялся с помощью электрода 7, Перед подачей импульсов в межэлектродном промежутке с помощью насоса 5 достигали давления Ро0,002 Па после чего через натекатель б в зазор подавался элагаз ЗРб, таким образом, чтобы суммарное давление Р элегаза и остаточных газов находилось в заявляемых пределах,В таблице приведены результаты изме 1 рений срока службы электродов,( - , где 10о - амплитуда первого импульса тока, 11 - амплитуда тока после приложения 500 импульсов напряжения), а также амплитуды тока и его длительности в зависимости от давления Р, Величина межэлектродного2003242 расстояния г = 0,2 м, давление остаточныхгазов Ро = 0,002 Па, амплитуда напряженияО =300 кВ,Из таблицы следует, что при Р0,072Па концентрация злегаза незначительна и 5происходит достаточно быстрое уменьшение амплитуды электронного тока высоковольтного вакуумного разряда от импульсак импульсу, При Р0,102 Па ухудшаютсяпараметры электронного пучка, амплитуда 10и длительность, раньше происходят вакуумные пробои между электродами, поэтомуувеличивать давление Р0,102 Па (при г =0,2 м) не следует.Измерения срока службы электродов 15были проведены для б = 0,5; 1,0; 1,5 и 2 м,Для этих расстояний в диапазоне давлений0,14 - 0,02Р = Р+ Ро = (+ 0,002) Па уменьОшение амплитуды токов электронных пучков было незначительным (через 500импульсов амплитуды токов составляли 85 -95от первоначальной), тогда как в способе-прототипе через 500 импульсовамплитуды токов составляли 20, от первоначальной,При величине межэлектродного расстояния д0,2 м подача элегаза в широкомдиапазоне величины (от Р = 0,002 Па до Р =0,1 Па) не приводила к увеличению срока 30службы электродов. Для получения эффектапо предлагаемому способу необходимапредварительная откачка межэлектродногопромежутка до давления остаточных газов Формула изобретения СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, включающий генерацию электронного пучка в диоде с плоскопараллельными анодом и катодом с помощью высоковольтного вакуумного разряда. отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы электродов диода, промежуток между анодом и катодом Р0,002 Па для того, чтобы в межзлектродном промежутке после подачи элегаза парциальное давление остаточных газов было в несколько раз меньше, чем парциальное давление элегаэа, На фиг,З приведены результаты измерений зависимости электронного тока В В Р от давления остаточных газов Ро при величине межэлектродного промежутка, Повышение давления Р0,002 Па приводит к существенному уменьшению амплитуды электронного тока ВВР при выполнении условий (формулы (1), (2), (3),Проведенные испытания показали, что изменение давления и состава газа в межзлектродном промежутке позволяет стабилизировать высоковольтный вакуумный разряд 10 импульсов тока высоковольтного вакуумного разряда не приводили к заметному уменьшению амплитуды тока разряда.Таким образом, по сравнению с прототипом, где уменьшение амплитуды тока в 2 раза происходило за 100 импульсов и в 5 раз за 500 импульсов, срок службы электродов увеличился примеоно на порядок,(5 б) Кассиров Г,М., Секисов Ф,Г., Чекрыгин В,Н. Источник электронов на основе высоковольтного вакуумного разряда. Тезисы докладов И 1 Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике, Томск, 1988, Часть 11, с,207.У,Е.Кгепге 1, Й.К,Коча 1, Р,М/ЯЬеЬэпи И 1 1 ЯОЕИ, А 1 ЬоЬиеигг 1 це, ОЯА, 1978, р,Р 2-1,заполняют злегазом ЯЕб при выполнении следующих условий;Р = Ро+ Р,0,02Ро0,02;02 с,где Р - суммарное давление газа в межэлектродном промежутке, Па;Рэ - парциальное давление элегаэа в гаэов в межэлектродном промежутке,межэлектродном промежутке, Па; Па;Р, - парциальное давление остаточных д - расстояние между катодом и анодом5, вдиоде, м,2003242 дйЮ екрыги Составитель В. Техред М,Морген орректор О, Гус дактор Н. Семена Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10