Плазменный источник электронов Советский патент 1986 года по МПК H01J37/77 

Од 4

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. Натеканиё 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 Гц, который не превышает нескольких секунд, а нестабильность тока достигает 10%.. .

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 дпине индукционной секции. Натеканиё газа осуществляется со стороны катода, откачка - со стороны анода. Предварительная ионизация газа в разрядной трубке осуществляется с помощьювспомогательного 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 источникеэлектронов, состоящем из керамической разрядной трубки, расположенной внутри

индукционной секции, игольчатого катода, анода и анодной магнитной линзы, разрядная трубка выполнена из двух сообщающихся между собой цилиндрических полостей, диаметры , и длины Г, Ij которых удовлетворяют условиям

8 - il6, 60 I-L 80,

а I- равняется среднему диаметру 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 вспомогательного источника 7, .а сам катод закреплен на катодном штоке 8. Плазменньй источник электронов

работает следующим образом.

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

импульса напряжения от вспомогательного 7 генератора происходит эмиссия электронов с катода и образование прикатодной плазмы, концентрация которой возрастает в течение импульса .тока. Когда плотность прикатодной

плазмы достигнет величины напряжение оказьшается приложенным не к катоду , а к границе расширяющегося облака плазмы. С этой границы будет происходить эмиссия электронов .

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

постепенно заполняет разрядный промежуток. При включении индукционной секции 2 напряжение сосредотачивается в узком слое, которьй делит плазменный шнур на две части: анодную,

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. 31 При отношении - 60 происходит резкое падение ресурса из-за эрозии острия .катода. Верхний предел определяется возможностью создания разрядного шнура в газосфокусированной стадии пучка. Его превьшениё увеличивает потери на стенке разряднойтрубки. Выбор отношения диаметров г- определяется резким снижением . . тойчивости параметров пучка при величине его меньше 8 и понижением тока пучка при увеличении более 16. Выбор рззмера 2 равным среднему ди 14 аметру анодной линзы определяется пространственным расположёнием 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. Ресурс работы источника практически неограничен. Нестабильность тока источника не превышает %, его пучок стабилен по положению, а его параметры не меняются от импульса к импульсу.

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