Плазменный источник электронов

 

ПЛАЗМЕННЬЙ ИСТОННИК ЭЛЕКТРОНОВ , состоящий из керамической разрядной трубки, расположенной внутри индукционной секции, игольчатого катода , анода и анодной магнитной линзы , отличающийся тем, что, с цепью повышения ресурса работы источника и стабилизации хока пучка за счет увеличения давления остаточного газа в оЬласти катода и амплитуды скачка плотности плазмы в области формирования плазменных электродов , разрядная трубка выполнена из двух цилиндрических полостей, диаметры d,, d и длины t, Е которых удовлетворяют условиям 8 $ 16, 60 |i 80, S QfQI а ,2 равняется среднему диаметру анодной магнитной линзы. г

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (д) ф Н 01 J 37/077

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3607590/24-25 (22) 24.06.83 (46) 30.11.86. Бюл. Р 44 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Г.В,Долбилов, В.А.Петров и В.А.Петров (53) 621.385(088.8) (56) Барабаш Л.С. и др. Коллективный ускоритель тяжелых ионов. Препринт.

ОИЯИ, Р9-7679, 1974.

Горинов Б.Г. и др. Экспериментальные исследования систем линейного индукционного ускорителя, препринт

ОИЯИ 9-12148, Дубна, 1979. (54) (57) ПЛАЗИЕННЫИ HCTOHHHK ЭЛЕКТРОНОВ, состоящий из керамической раз„Л0„„1140641 рядной трубки, расположенной внутри индукционной секции, игольчатого катода, анода и анодной магнитной линзы, отличающийся тем, l что, с целью повышения ресурса работы источника и стабилизации тока пучка за счет увеличения давления остаточного газа в ооласти катода и амплитуды скачка плотности плазмы в области формирования плазменных электродов, разрядная трубка выполнена из двух цилиндрических полостей, диаметры d,, d и длины f,,f кото1 рых удовлетворяют условиям

8 — 6а 16 60 а -А < 80

d1 Г

d " ° d Ф

Ф 1 а Йд равняется среднему диаметру ано ной магнитной линзы.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании электронных пушек для ускорителей.

Известен плазменный источник электронов, состоящий из керамической разрядной трубки, расположенной внутри индукционной секции, металлического игольчатого катода, металлического сетчатого анода и анодной магнитной линзы. Натекание газа осуществляется со стороны катода, откачка — со стороны анода. Катод и анод разнесены в керамической трубке на расстояние, равное длине индукционной секции. Предварительная ионизация газа в трубке осуществляется с помощью вспомогательного генератора. Величина тока на выходе источника достигает 1,2 кА. Энергия пучка электронов — 400 кэВ.

Недостатком источника является малый ресурс источника при К=50 Гц, который не превышает нескольких секунд, а нестабильность тока достигает 10Х.

В качестве прототипа рассматривается плазменный источник электронов, состоящий из керамической разрядной трубки, расположенной внутри индукционной секции, игольчатого катода, анода и анодной магнитной линзы. Катодная игла изготовлена из графита.

Анод представляет собой полый металлический цилиндр, разрезанный в продольном направлении. Катод и анод установлены внутри разрядной трубки и разнесены на расстояние, равное длине индукционной секции. Натекание газа осуществляется со стороны катода, откачка - co стороны анода. Предварительная ионизация газа в разрядной трубке осуществляется с помощью вспомогательного генератора.

Недостатками прототипа являются малый ресурс работы источника и нестабильность тока и положения пучка.

Целью изобретения является повышение ресурса работы источника и стабилизация тока пучка за счет увеличения давления остаточного газа в районе катода и амплитуды скачка плотности плазмы в области формирования плазменных, электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в плазменном источнике электронов, состоящем из керамической разрядной трубки, расположенноф внутри

40641

2 индукционной секции, игольчатого ка-. тода, анода и анодной магнитной линзы, разрядная трубка выполнена из .двух сообщающихся между собой цилинд5 рических полостей, диаметры d,,d < и длины Е„, 1 которых удовлетворяют условиям

8 — <16 60 < -. <80

d y f

d 9,1 У

1 ( а t равняется среднему диаметру

Ф анодной линзы.

Схема плазменного источника элек-: ! тронов изображена на чертеже.

Источник состоит из разрядной трубки 1 из диэлектрика, размещенной в индукционной секции 2, анодной линзы 3, игольчатого катода 4 и анода 5. Через натекатель 6 осуществляется подача газа в разрядную трубку.

Потенциал на катод подается от вспо- могательного источника 7, а сам катод закреплен на катодном штоке 8.

Плазменный источник электронов

25 работает следующим образом.

В разрядной трубке 1 источника формируется перепад давления от катода 4 к аноду 5, При подаче на катод

3g импульса напряжения от вспомогательного 7 генератора происходит эмиссия электронов с катода и образование прикатодной плазмы, концентрация которой возрастает в течение импульса

З5, тока. Когда плотность прикатодной плазмы достигнет величины 10 см напряжение оказывается приложенным не к катоду 4, а к границе расширяющегося облака плазмы. С этой грани40 цы будет происходить эмиссия электронов.

Натекание газа осуществляется с помощью натекателя 6 через полый металлический катодный шток 8. Плазма

45 постепенно заполняет разрядный про- межуток. При включении индукционной секции 2 напряжение сосредотачивается в узком слое, который делит плазменный шнур на две части: анодную, 5Q имеющую потенциал анода, и катодную, находящуюся под потенциалом катода.

В этом слое происходит формирование электронного пучка. Слой представляет собой область с пониженной концентрацией плазмы. Такая область появляется на определенном расстоянии от анодной линзы 3, равном ее среднему диаметру, в месте возникновения магнитной "пробки".

Редактор Т.Орловская Техред И.Попович . Корректор В.Бутяга

Заказ 6500/4 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно полиграфическое предприятие,г.ужгород,.ул.Проектная,4

Г

При отношении - (60 происходит

d резкое падение ресурса из-за эрозии острия, катода. Верхний предел определяется возможностью создания разрядного шнура в газосфокусированной стадии пучка. его превышение увеличивает. потери на стенке разрядной. трубки. Выбор отношения диаметров

dg определяется резким снижением ycd) тойчивости параметров пучка при величине его меньше 8 и понижением тока пучка при увеличении более 16.

Выбор размера f равным среднему ди40641 4 аметру анодной линзы определяется пространственным расположением слоя, имитирующего электроны.

При соблюдении выбранных. соотношений увеличивается скачок плотности плазмы в месте возникновения слоя, что обеспечивает высокую стабильность тока. Источник работает с частотой следования посылок 50 Гц. Pe"

10 сурс работы источника практически неограничен. Нестабильность тока источника не превышает lX, его пучок стабилен по положению, а его параметры не меняются от импульса к им15 пульсу.