Способ инжекции электронов в импульсный ускоритель Советский патент 1986 года по МПК H05H5/00 

1

Изобретение относится к наносе- кундной ускорительной технике и предназначено для получения электронных пучков в ускорителях прямого действия , линейных индукционных ускорителях .

Цель изобретения - увеличение интенсивности и длительности электронного импульса.

Согласно предложенному способу ин- 10 Скорость накопления заряда определя

жекции ocVщecтвляeтcя предварительно накопление электрического заряда электронами на поверхности диэлектрика конденсатора. Электроны удерживаются положительш 1ми зарядами другой обкладки, а в течение времени инжекции электронов осуществляют съе накопленных электронов на поверхнос- ,ти диэлектрика на сетку путем сооб- 1щения ей положительного потенциала подключением ее к обкладке конденсатора прозрачности сетки часть электронов совершает колебания вокруг электродов сетки, образуя электронное облако, из которого извлекаются электроны в катод-анодный промежуток ускорителя.

На фиг.1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ инжекции электронов в импульсный ускоритель; на фиг. 2 - временные диаграмг-аы процесса.

На катододержателе 1 укреплены ко ронирующие электроды 2 (могут быть выполнены в виде сетки)$ расположен- ные над диэлектрической поверхностью диэлектрика 3 конденсатора с обкладкой 4. Обкладка 4 через импульсный источник напряжения 5 и токоограничи вающий элемент 6 подключена к катодо держателю 1. Обкладка 4 через активно-индуктивный импеданс 7 и ключ 8 . подключена к катододержателю 1. Ано 9 и изоляционный корпус 10 образуют вакуумную камеру. К катододержателю 1 и аноду 9 подключен импульсный источник 1 I питания.

На фиг.2 приведены эпюры напряженности электрического поля в диэлектрике конденсатора 3, тока в цепи конденсатора с диэлектриком 3, импульса ускоряющего напряжения источника I1 питания и импульса ускоренного тока.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t, (фиг.2) подключается импульсный источник 5. Посколь

7860 2

ку диэлектрическая проницаемость диэлектрика 3 значительно больше, чем диэлектрическая проницаемость вакуу- . ма, все напряжение источника прикладывается к промежутку: сетка 2 - поверхность диэлектрика 3. С сетки 2 за счет автоэлектронной эмиссии на поверхности диэлектрика 3 начинает накапливаться электронами заряд.

ется током в цепи 5 источника, который регулируется токоограничивающим элементом 6. К моменту времени t на . поверхности диэлектрика 3 накапливается требуемый заряд, диэлектрик поляризуется и уравновешивает напряжение источника питания. Электроны на поверхности диэлектрика 3 удерживаются соответств утощими положительными

зарядами на обкладке 4, Напряжение

источника к моменту времени t распределено между емкостями, образованными конденсаторами с диэлектриком 3, и промежутком: поверхность диэлектрика 3 - сетка 2. При этом напряже- ние этого промежутка определяется в основном порогом автоэлеКтрон- ной эмиссии с сетки 2, которая выполняет роль коронирующих электродов.

Перед подачей импульса ускоряющего напряжения (фиг.2) к промежутку катод - анод от источника 11 питания замыкается ключ 8, который в момент времени t, подключает обкладку 4 к сетке 2 через активно-индуктивный импеданс 7. При этом накопленный ранее заряд электронами на поверхности диэлектрика 3 начинает сниматься с поверхности диэлектрика и осаждаться на сетке, где компенсируются зарядом с обкладки 4 конденсатора, подключенной к сетке 2. Часть электронов (в зависимости от прозрачности сетки ) колеблется вокруг электродов сетки перед тем, как коснуться их. При достижении требуемого значения тока, вызванного свободными электрона

ми, в момент времени t подается импульсный потенциал к катод-анодному промежутку от источника П. Электроны, окружающие сетку 2, ускоряются и летят к аноду, а под действием ЭДС источника 11 к сетке поступают электроны с анода, таким образом, то количество заряда, которое уносится током электронов в промежутке катод - анод с сетки, компенсируется

током источника 11 по цепи: анод - сетка. При этом для исключения взрывной эмиссии с сетки 2 количество уносимого заряда во времени должно быть по крайней мере не больше заряда, окружающего сетку, т.е. ток диэлектрическая поверхность - сетка должен быть больше тока, инжектируемого и ускоряемого в промежутке сетка - анод, как показано на фиг.2 Амплитуда и длительность тока определяется активно-индукт ивным импедансом цепи импеданса 7 и сопротивлением промежутка: сетка 2 - диэлектрическая поверхность диэлектрика 3.

Согласно предлагаемому способу ин- жекции используются электроны, ранее накопленные в процессе заряда диэлектрической пластины, что позволяет применять электронно-оптическую систему типа Пирса и гарантирует высокое качество инжектируемого

0

s

пучка однородность по сечению пучка, малый разброс по скоростям и т.д.) . Кроме того, подключение обкладки 4 конденсатора к сетке 2 в процессе инжекции электронов обеспечивает положительный потенциал сетки 2 относительно отрицательно заряженной поверхности диэлектрика 3. Если в процессе накопления электронов на ней образовались ионы (положительные), то они прижимаются к поверхности диэлектрика потенциалом сетки 2.

Таким образом, предлагаемый спо- соб инжекции электронов в импульсный ускоритель обеспечивает условия работь эмиссионной поверхности катода при отсутствии низкоэнергетических ионов плазмы в катод-анодном промежутке и позволяет использовать работу пушки, например, с электронно-оптической системой типа Пирса, что гарантирует высокое качество формируемого и ускоряемого пучка.

/V ts t.

-Редактор Л.Пчелинская

Составитель Ю.Терешкин

Техред И.Верес Корректор М.Максимишинец

Заказ 5041/58Тираж 765Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раутаская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

ери г 2