Электронная пушка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11 Н 01 3 3/02 1 -"-" "ф" РГРК:-, и15;ЙБЯНОТЕЫА И й с емы удовлетворшениям: ры электрод ют следующи оот 9 29И.И. Гаи К.Г,8; 50 ,0,09(( 0 цкая, монов 3,1(, с 4,3,1,45( ( 1,57,ьство СС2, 1981 У 12 (про 0,17 ЕКТРОННАЯ ПУШКА для учков с большим поп м, содержащая соосн е катод с торцовой митирующей поверхнос форре где 2 Гфеэлектрод, имею ого стакана с и торцовой части, и в виде полого цили рол ктро го электра егомитирують которого вакуу о- расю ния ее ко рока службыоверхностиующий учасической чаа выполненочка с пер точкаода,точки. о электроевая проом размети фокусирующ сквозная кол мычками, приГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССпО делАм изОБРетений и ОТНРыти ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ЗЛ мирования п ным сечение расположенн рической э фокусирующии цилиндричес отверстием выполненный торцовая ча плотно закр положенного кусирующему та выпускным окном,коаксиально катоду и фэлектроду, о т л и чтем, что, с целью упрнструкции и повьппенияв центре сферическокатода сделан неэмититок, а в боковой цилин поперечный размер выпускного окна,к - радиус катода;Т- - радиус пролетного отверслтия фокусирующего эледа,% - радиус неэмитирующучастка катода,1 к- радиус кривизны эщей поверхности катода,(.- расстояние от катода довыпускного окна,1107 191ческой поверхности катода сделан не- эмитирующий участок, а в боковой цилиндрической части фокусирующего электрода выполнена сквозная кольцевая проточка с перемычками, при этом размеры электродной системы удовлетворяют следующим соотношениям: Изобретение относится к классуэлектронных приборов, в частностик электронным пучкам большого поперечного сечения, предназначенным длявывода электронного пучка в газовуюсреду, например, для возбужденияоптических квантовых генераторов,работающих в непрерывном режиме.Известны электронные пушки, в которых размеры поперечного сечения 10электронного пучка обеспечиваются специальной рассеивающей оптикой, содержащей нить накала или нескольконитей в виде продольной полоски, расположенных в Фокусе параболического 15отражателя. В широкой части отражателя размещены два изолированных ускоряющих электрода в виде проволочнойсетки, Между электродами и мишеньюнаходится система управляющих электродов в виде проводящиХ полосок1.Однако все это приводит к существенному усложнению конструкции пушки.Наиболее близкой к изобретениюявляется электронная пушка для формирования пучков с большим поперечным сечением, содержащая соосно расположенные катод с торцовой сферической эмитирующей поверхностью, фокусирующий электрод, имеющий форму ци- Зрлиндрического стакана с проле; нымотверстием в торцовой части, и анод,выполненный в виде полого цилиндра,торцовая часть которого вакуумноплотно закрыта выпускным окном и ко- Зторый расположен коаксиально катодуи фокусирующему электроду 23.Недостатками и звестного устройства являются относ тельная сложностьего конструкции недостаточный40срок службы,где 2 гм -Цель изобретения - упрощение конструкции электронной пушки и увеличение срока ее службы.Поставленная цель достигается тем, что в электронной пушке для формирования пучков с большим поперечным сечением, содержащей соосно расположенные катод с торцовой сферической эмитирующей поверхностью, фокусирующий электрод, имеющий Форму цилиндрического стакана с пролетным отверстием в торцовой части, и анод, выполненный в виде полого цилиндра, торцовая часть которого вакуумно плотно закрыта выпускным окном, рас" положенного коаксиально катоду и фокусирующему электроду, в центре сфери 8,8 с - -"1- с 9,8; 50 С " ( 55;1 7.(19, 3 1( (4 3; 009(0,12, 1,45 1,57; 0,4870,17( ( 0,18,поперечный размер выпускного окна,радиус катода,радиус пролетного отверстия фокусирующего электрода,радиус фокусирующего электрода;радиус неэмитирующего катода,радиус кривизны эмитируюцей поверхности катода,расстояние от катода довыпускного окна,расстояние катод-Фокусирующий электрод,расстояние катод-проточкафокусирующего электрода;высота кольцевой проточки. На фиг. 1 схематически изображена предлагаемая пушка, на фиг. 2 - распределение эквипотенциальных линий вблизи катода электронной пушки, на фиг. 3 - эквипотенциальные линии без кругового паза в фокусирующем электроде; на фиг. 4 - разрез А-А Фиг. 2;на фиг, 5-9 - графики зависимости физических параметров электронной пушки от геометрических размеров пушки.Электронная пушка содержит катодный узел, включаюций один катод 1 цилиндрической Формы радиуса 1 к с торцовой сферической эмитирующей поверхностью 2 (радиус сферы о ), в центре которой имеется неэмитирующая часть 3 радиуса 1., фокусирующий электРод 4 РадиУса сиз, с центральным отверстием радиуса Ф;-р икруговой проточкой 5 с перемычками6 (фиг4). Расстояние катод-фокусируюший электрод - асср, расстояниекатод " паз фокусирующего электродаЯщ, размер проточки фокусирующегоэлектрода л Ь пд . Кроме того, устройство содержит анод 7 в виде металлической трубы, концентрически охватывающей катодный узел, выпускноеокно 8 радиуса Р, в виде тонкой металлической фольги, закрепленной длялучшего теплоотвода на медной пластине-решетка 9, электрические соединенной с анодом, расстояние от катода .до окна Ю,, электронный пучок 10радиуса ц который, выходя черезфольгу, выводится из вакуума в газовую среду. 15 При работе электронной пушки кру говая проточка 5 с перемычками 6 и центральная неэмитирующая часть 3 катода обеспечивают равномерное распределение плотности тока на катоде и окне. Проникающее через проточку 25 электрическое поле и отсутствие пространственного заряда в центральной части катода приводят к тому, что в области эмитирующей части катода электрическое поле оказывается равно- ЗО мерным - эквипотенциальные линии 11 (фиг. 2),вблизи катода практически параллельны его поверхности по сравнению с эквипотенциальными линиями при отсутствии круговой проточки в35 фокусирующем электроде (фиг. 3).В электронной пушке применена перефокусировка электронного пучка. Эмитируемые с катода электроны ускоряются электрическим полем анода и попадают в область фокусирующего электрода, где происходит их резкая фокусировка к осям системы. Кроссовер пучка находится между катодом и фокусирующим электродом (фиг. 1). За кроссовером происходит расширение пучка, и электроны пучка, двигаясь по траекториям, близким к прямолинейным, попадают на мишень и, пронизывая ее, выходят в атмосферу.50Для уменьшения габаритных размеров электронно-оптической системы при сохранении высокого коэффициента токопрохождения через окно необходимо, чтобы расстояние 2 м от катода до выпускного окна было как можно55 меньше (фиг. 1). Минимально возмож" ная величина выбрана из следующих соображений. Для эффективного охлаждения фольги окна толщина Дмедной пластины 9 выбирается равной 2-3 мм,фит.е. , = 0,35. При указанной великичине - из простых геометрических построений следует, что электронный пучок практически не перехватывается поверхностями отверстий в медной пластине, еслиПринимая по внимание что 4"Э фк= 53,1.Наличие круговой проточки 5 побоковой поверхности фокусирующегоэлектрода и.неэмитирующей части вцентре катода обеспечивает равномерное распределение плотности газа накатоде и, как следствие этого, повышение его срока службы и всей пушкив целом, Форма фокусирующего электрода и расположение его на достаточнобольшом расстоянии от анодной трубы( в ;- - 1,8) исключают возможностьГО 2,Ээлектрических пробоев, что также повьппает срок службы пушки,Возможность работы предлагаемойэлектронной оптической системы (ЭОС)в непрерывном режиме обусловленатем, что предлагаемая конструкцияпушки обеспечивает формированиеэлектронного пучка с весьмнизкимпервеансом (р=0,0004 10 ГА/В Ч).РАСС ПДрдфРасчеты и экспериментальные исследования показывают, что при указанномзначении первеанса и анодном напряжении порядка Од. = 200-300 кВ, обычно используемом в таких типах пушки,величина удельной мощности, рассеиваемой на мишени, не превышает предельного значения. При этом температура центральной части медной пластины и фольги не превышает 400-450 С,Ои распыления меди, снижающего срокслужбы прибора, не происходит,ВтРдсс.яИь.- Конструкция пушки, обеспечивающая требуемое сочетание параметров, получена с помощью оптимизационных рас