Способ получения импульсных пучков электронов

Способ получения импульсных пучков электронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.75 (21) 2156559/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

i(43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 23.03.77

<»>546037

Союз Советских

Социалистические

Республик (51) М.Кл. Н 01 1 1/30 государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.385.032 (088.8) но делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Г. П. Баженов, Г. П. Месяц и С. М. Чесноков (71) Заявитель Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

ИМПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОНОВ

Изобретение относится к ускорительной техничке и может .найти п р>именение в устройствах для получения электронных потоков в пушках с холодным катодом, в пушках, лредназиаченных для накачки лазеров, свар хи, пла вки .и друг их технологических целей, где необходимы стучки электрона в;микросекундной длительности.

Известен способ получения импульсных пучков из плазмы,,которая создается дугой, горящей в:парах материала электродо з (1).

Недостатком этого способа является необходимо сть цепи разряда, создBIoIIIIBrо плазму.

Наиболее близким к предложенному является способ получения импульсных пучко в электронов IB двухэлектродной системе путем приложения к электродам импульсного напряжения, обеспечивающего начальную напряженность поля у катода 105 — 10в в/см (2).

Требовани|е вьосокой напря>кенности поля обусловлено необходимостью создания плазмы на катоде, которая генерируется под действием взрыва мик ронеоднородностей поверхности катода,при протекании через них автоэмиссионного тока, вызванного полем с напряженностью Е = 10з — 10е в/см. Такой способ получения электронных пучков получил называние взрывной эмиссии электронов. Длительность гене|рации электронных пучков ограничена в указанном выше способе тем, что .плазма, образующаяся при взрыве элиттирующих центров, замьпкает промежуток анод-катод. Посколыку скорость расширения плазмы для широкого класса материалов составляет = 2. 10о см/сек, то в реальных устройст вах для обеспечения поля Е = 10"—

10в в/см приходится ограничиваться временем генерации электронного пучка не выше

5 10 т сек, что и является основным недо10 стат1ком этого способа.

Цель изобретения — увеличение длительности импульса электронного тока.

У казанная цель достигается тем, что используют импульс напряжен|ия нисходящей

16 д(вухступенчатой формы, причем длительность первой ступени устанавливают не дольше

0,1 от времени замыкания межэлектродного про>межутка плазмой для выбранного уровня напряжения на первой ступени, а уровень на пряжения на второй ступени устанавливают не выше 0,1 от у ровня напряжения на первой ступени.

Эффект увеличения длительности генерации пучка электронов достигается тем, что при использовании такого импульса напряжения первая ступень импульса служит только для начального образования плазмы на катоде. Причем длительность, первой ступени такова, что кюличество плазмы, образованной током первой ступени, много меньше, чем

546037 требуется для закорачивания промежутка анод катод на уровне нанряжения второй ступени и перехода к самостоятельному дуговому разряду. В этих условиях уровнем напряжения второй ступени можно регулировать так, отбираемый:с катода, во второй ступени импульса напряжения. Таким образом, регулируя то к, отбираемый с катода, Bîçíoæíî регулировать tH IIiîñróïëåíèå плазмы в промежуток, поскольку этот ток, проте- 10 кая через эмиссионные центры на катоде, создает плазму. Тем самым создается возможность не только уменьшить скоросгь разлета плазмы меньше, чем 2. 106 см/сек, но и пр и определюнных экспериментальных усло- 15 виях возможна стабилизация границы эмиссии,,как в ооычных стационарных, так и в квазистационарных источниках электровоз с плазменными катодами. При этом можно отбирать электронный так более длительное в реми, вплоть до 10 4 сек.

На чертеже из ображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В исходном состоянии вакуумная камера

1 откачана до давления 5,10 — 5 10 6 торр.

Штыревой катод 2 из медной проволоки

О 50 †1 мкм через сапротивление шунта

-3 соединен с землей. На раостоянии 40—

50 мм от то1рца катода установлен плоский анод 4 — диск диаметром 30 мм. Анод со- ЗО единении с генератором 5 импульсного напряжения.

С пособ за|ключается,в следующем.

На анод 4 от генератора 5 подается импульс напряжения н исходящей двухступен- З5 чатой формы, например, со следующими параметрами: амплитуда напряжения первой ступени 50 кВ, второй ступени 3 кВ; длительность .первой ступени 5 . 10- сек, длительность второй ступени 40 мкс. При подаче на анод 4 .импульса напряжения на катоде 2, .под действием автоэмиссионного тока образуется плазма, количество и концентрация частиц которой определяется токам, протекающим через катод, и длитель- 45 ностью высоковольтного импульса напряжения. После окончания,первой ступени итлпульса на пряжения .из .плазмы, образоваHIHOh за счет приложения высоковольтного .импульса напряжения, продолжает отбираться ток за счет электрического поля второй ступени импульса напр яжения. Этот ток продолжает генерировать плазму на катоде, и через нскоторое время стабилизируется на определенном уровне. В данных экспериментальных условиях ток стаб|илизируется через 1: 2 мкс на уровн е = 5А. Через 30 мкс ток вновь нарастает, и разряд переходит в дуговой.

При этом генерирование электронно".о пучка п рекращается. Однако дри уменьшении амплн туды стабилизированного электронного тока пучка, что достигается подбором с огватствующих экспериментальных условий, можно увеличить длительность генерируемого электронноro тока до,величины 100 — 200 мкс.

При этом величина тока пучка = 1А.

Таким образом, применением предложенного способа удается существенно повысить длительность импульса тока.

Формула изобретения

Способ получения импульсных пучков электронов в двухэлектродной системе путем приложениями к электродам |импульсно.-о напряжения, обеспечивающего начальную напряженность поля у катода 10 —: 108 в/см, отличающийся тем, что, с целью увеличения длительности импульса электронно-.о тока, используют импульс напряжения нисходящей двухступенчатой формы, причем длитедьность первой .сту пени устанавливают не больше 0,1 от времени замыкания межэлек= тродного промежупка плазмой для выбранного уровня напряжения на,первой ступени, а уровень напряжения íà второй ступени устанавливают не выше 0,1 от уровня напряжения на первой ступени.

Источники, информации, при|нятые .во внимание прои экспертизе изобретения:

1. Авторское свидетельство СССР № 148150, M. Кл. Н 01 S 1/30, 20.07.61.

2. Автор акое свидетельство СССР № 391632, М. Кл, Н 01 S 1/30, 26.10.73.