Источник электронов Советский патент 1985 года по МПК H01J3/02 H05H1/00 

Фг/г./ Изобретение относится к технике создания ускоренных электронных пучков и может найти применение в устройствах, предназначенных для электронной сварки, и в устройствах иони зации. Известен источник электронов, содер:-:ащий соосные катод и анод с отверстием, установленные в газонаполненной камере п подключенные к источ нику .питания ij. В известном источнике пучок электронов получают в тлеющем разряде. Недостатком известного источника электронов является сравнительно низ кий КПД в области давлений, порядка , так как тлеющий разряд при таком давлении горит при очень высоком напряжении ( кВ. и выше). Известен также источник электронов содержащий соосно расположенные в газо наполненной камере ан.од с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод ,. Между катодом и анодом подключен осчовной источник Ъитания, а между анодом и вспомогательным электродом - дополнительный источник питания. В известном источнике пучок электронов получают в тлеющем разряде между катодом и анодом. Между цилиндрическим электродом и анодом горит вспомогательный разряд, который позволяет повысить КПД источника в области давлений порядка 10 торр, облегчая горение основн го разряда. Недостатками известного источника электронов ЯВЛЯК1ТСЯ сложность конструкции и сравнительно низкая эффек тивность, что связано с необходимостью использования двух источников питания и требованием точной юстиров ки вспомогательного, электрода относи тельно анода. Целью изобретения является упррще ние конструкции и повътёние эффектив ности источника электронов. Поставленная цель Достигается тем, что R предпоженном источнике электронов, содержащем соосно расположенные в газонаполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод, последний выполнен в виде отрезка металлической проволоки, соединен с анодом и расположен со стороны анода, противоположной катоду, на расстоянии от анода, определяемом соотношением1 г IL ; ± ., .D. Н L. - расстояние между анодом и вспомогательным электродом;D - наибольший размер атверстия в аноде; Н - расстояние между катодом и анодом. На фиг. 1 показан предлагаемый источник электронов в разрезе; на фиг, 2 - приведено распределение потенциала вдоль оси источника. Источник электронов, содержит газонаполненную камеру 1, в которой соосно установлены катод 2 и анод 3 с осесимметричным отверстием 4. Меж-, ду катодом и анодом подключен источник питания 5, За анодом 3 со стороны противоположной катоду 2, установлен вспомогательный электрод 6, выполненньм в виде отрезка металлической проволоки, электрически соединенный с анодом. При этом расстояние от анода 3 до электрода 6 удовлетворяет соотношениюИсточник.электронов работает следующим образом. При определенном давлении газа (10 -10 торр) в газонаполненной камере 1 и при подаче от источника питания 5 напряжения между катодом 2 и анодом 3 загорается тлеющий разряд, (разряд с полым анодом). У отверстия 4 в аноде 3 образуется плазма, из которой электрическим полем, возникающим мезвду катодом 2 и анодом 3, вытягиваются и ускоряются положительные ионы, которые образуют пучок, выходящий через отверстие 4 в аноде 3 и ионизующий газ в заанодном пространстве. На фиг. 2 показано распределение потенциала U по оси X источника. При этом потенциал анода принят за нулевой. Как видно из чертежа, около вспомогательного электрода 6 в результате провисания электрического поля в анодное отверстие 4 образуется потенциальная яма. Электроны, образовавшиеся около электрода 6, движутся к его поверхности. Если диаметр этого электрода невелик (обычно меньше 1,5 мм). 31 электроны с большой вероятностью про летают мимо него, ионизируя остаточный газ на пути своего движения. Таким образом электроны, родившиеся около электрода 6, совершают вокруг него многократное колебательное движение, ионизируя газ. Положительные ионы, образовавшиеся в результате эт го процесса, попадают на катод 2, чт повьш1ает ток, снижает напряжение гор ния разряда и, следовательно, повыша ет эффективность источника. Диаметр электрода 6 выбирают из соображений механической прочности. Проверка показала, что надежная работа источника обеспечивается, если вспомогательный электрод выполнен в виде отрезка металлической проволоки например, из нержавеющей стали диаметром 1 мм. Минимальное расстояние от анода до вспомогательного электро да L выбирается из соображени расходимости пучка электронов. Установка вспомогательного электрода ближе к аноду исказит траектории дви 24 жения положительных ионов и электронов пучка. Максимальное расстояние D D2 т 4- -- 4 Н определедо электрода но из условия провисания поля в анодное отверстие 4; чем больше отверстие (оно может быть произвольной формы) и чем меньше расстояние меясду катодом и анодом, тем на большее расстояние провисает электрическое поле. Опытная проверка предлагаемого источника элек- ронов при давлении газа в газонаполненной камере показала, что для получения тока 0,3 А необходимо напряжение между катодом и анодом 2 кВ, что в три раза ниже, чем у прототипа. В опытном образце устройства вспомогательный электрод представлял собой отрезок проволоки из.нержавеющей стали диаметром 1 мм, укрепленный на расстоянии 3 см от анода с отверстием 10 X 10 см. Таким образом, эффективность предлагаемого источника электронов была примерно в 3 раза выше, чем у прототипа.

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий соосно расположенные в газонаполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод, отличающийс я тем, что, с цепью упрощения конструкции и повьппения эффективности источника, вспомогательный электрод выполнен в виде отрезка метаплической проволоки, соединен с анодом и расположен со стороны анода, противоположной катоду, на р1асстоянии от анода, определяемом соотношением i iil I- + D 4 --D 4 . Н где L - расстояние между анодом и вспомогательным электродом; I) - наибольший размер отверс9 тия в аноде; Н - расстояние между катодом (Л и анодом.

v

Фиг.2