Всесоюзная n'r?-s^thn.tfykii"r"r-^'бмблио:^-на i

 

О П И С А Н И Е 372944

ИЗОЬРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.VII.1970 (¹ 1456684/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.Ч.1973. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 20Х11. 1973

М. Кл. Н Olj 3/02

Комитет по делан изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 539 124(088 8) Авторы изобретения

Д. В. Иремашвили, С. В. Курильников, Н. И. Леонтьев и T. А. Осепашвили р ;с ()!т.. 3H AR

Заявитель

ИМПУЛЬСНАЯ ПЛАЗМ ЕН НАЯ ЭЛ ЕКТРОН НАЯ

ПУШКА

Изобретение относится к устройствам для формирования высокоинтенсивных пучков заряженных частиц. Оно может быть использовано в ускорительной технике, в частности при создании сильноточных ускорителей и инжекторов электронов.

В настоящее время импульсные сильноточные пучки электронов формируют с помощью автоэмиссионных, термоэмиссионных и плазменных катодов. Плазменные катоды по эмиссионным характеристикам в ряде случаев не уступают автокатодам и значительно превосходят термоэмиссионные.

Известны плазменные эмиттеры, например искровые источники, раоота которых основана на испарении и ионизации твердого рабочего вещества в сильноточном разряде горячей вакуумной искры. Разряд развивается между стержневым медным электродом, B который запрессовано рабочее вещество — оргстекло, и кольцевым вольфрамовым электродом с небольшим отверстием в центре. Эффективное испарение вещества и его ионизация осуществляются при токах в искре

10 а. Из области разряда расширяющаяся плазма через отверстие катодного электрода натекает в вакуумный ускоряющий промежуток (катод †ан), к которому синхронно с импульсом поджига искры или с задержкой прикладывается внешняя разность потенциалов. Анодный узел представляет собой кольцевой электрод с отверстием, прикрытым сеткой.

Однако в процессе формирования электронного пучка в промежутке анод — катод развиваются большие общие токи, примерно в 3—

5 раз превышающие ток в пучке, вследствие чего коэффициент токопрохождения пушки мал. Дополнительное снижение коэффициента токопрохождения пучка вызывается оседанием заряда пучка на анодном электроде из-за Ограниченной прозрачности сетки. Формирование сильноточного пучка электронов осуществляется в стадии срыва общего тока. Процесс носит случайный характер, поэтому как форма, так и амплитуда токовых импульсов нестабильны.

Цель изобретения — повышение коэффициента токопрохождения пушки и стабильности килоамперных токовых импульсов электронов.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что анодный узел плазменной пушки выполнен в виде кольцеобразной детали, вдоль периметра отверстия которой равномерно располагается группа искровых источников.

В анодном отверстии пушки создается плазменная среда, которая устраняет провал и искажение электрического поля. Плазма одно30 временно создает фокусирующую линзу, ко372944

Заказ 2030/3

Типография, пр. Сапунова, 2 торая способствует почти полному прохождению сформированного электронного пучка через анодное отверстие.

На чертеже схематично изображена предложенная электронная пушка и блок-схема ее питания.

Плазменная импульсная пушка состоит из катодного 1 и анодного 2 узлов, каждый из которых содержит шесть искровых генераторов плазмы. Генератор плазмы представляет собой латунную гильзу 8, в которой аксиально расположен медный стержневой электрод

4 диаметром 1,5 мм. Пространство между стержнем и гильзой заполнено эпоксидным компаундом 5. Источники плазмы располагаются на катодной конусной шайбе б на равных расстояниях от вершины с углом 150 .

Шайба крепится к несущему корпусу катодного узла конусной накидной гайкой 7 с углом схождения 90 и отверстием у торца

2 мм. В анодном узле установлены аналогичные искровые генераторы плазмы. Внутренний диаметр отверстия в аноде 35 мм.

Анодный узел располагается на расстоянии

10 — 50 мм от катодной гайки.

Система питания и регистрации состоит из цилиндра Фарадея 8, генератора импульсных напряжений (ГИН) 9, блока поджига 10 искровых генераторов плазмы, блока задержки

11, измерительных сопротивлений 12 (1а— ток анода, le — ток пучка).

В момент поджига искровых источников генерируемая плазма заполняет область, ограниченную конусной накидной гайкой. Внешняя эмиссионная поверхность плазмы формируется вблизи отверстия катодного электрода. Од новременно в анодном электроде плазма заполняет отверстие и выходит в область между анодом и катодом, образуя плазменную линзу.

Процесс формирования катодной и анодной плазмы занимает 10 — сек. Длительность HMпульса поджига искры (0,3 —:0,5) 10- сек.

Спустя 1,2 10 — сек после поджига искрь блок задержки выдает импульс запуска ГИН, напряжение которого (V=30 кв, т=400 нсек) прикладывается к промежутку анод — катод.

Так как плазма в это время обладает хорошей проводимостью, ее потенциал равен потенциалу анодного электрода, и в области отверстия отсутствует провал электрического поля. Сгущение эквипотенциалей на оси пушки способствует фокусировке пучка при входе его в анодное отверстие, Пучок, проходя через плазменную среду, частично компенсируется положительными ионами плазмы, плотность пучка увеличивается, и под действием собственного магнитного поля происходит дополнительное стягивание пучка к оси пушки.

Совокупность указанных процессов способствует тому, что,практически весь ток 1„формируемый в пушке, проходит через анодное отверстие и попадает на коллектор (цилиндр

Фарадея). Коэффициент токопрохождения в такой пушке превышает 90%. Отсутствие тока 1, в процессе формирования пучка объясняется отсутствием сетки в анодном отверстии.

Предмет изобретения

Импульсная плазменная электронная пушка, содержащая катодную группу искровых источников плазмы и анодный электрод, выполненный в виде диска с отверстием, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности электронного пучка и коэффициента токопрохождения, на аноде равномерно и нормально к образующей анодного отверстия расположена анодная группа искровых источ40 ников плазмы.

Составитель П. Домник

Редактор Т. Орловская Техред Т. Миронова

Корректор А. Васильева

Изд. № 530 Тираж 780

Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 3К-35, Раушская наб., д. 4/5