Способ ионной фокусировки электронного потока при высоком вакууме Советский патент 1961 года по МПК H01J29/74 

Расфокусирующее действие отрицательного пространственного заряда электронов при низком вакууме устраняют созданием концентрации положительных инонов в любом сечении электронного пучка, равной концентрации электронов в этом сечении. В случае, если давление остаточных газов в объеме равно 10 мм рт. ст. или выше, необходимая концентрация ионов легко достижима независимо от степени утечки ионов из объема электронного пучка. При высоком вакууме для достижения равенства концентраций электронов и ионов необходимо создание в объеме пучка определенного распределения потенциалов, ослабляющего уход ионов из пучка.

Согласно описываемому способу предлагается пропускать электронный пучок в замедляющем (тормозящем) поле. Такое поле имеет место, например, при движении пучка от ускоряющей диафрагмы к коллектору, положительный потенциал которого меньше потенциала диафрагмы. В этом случае ионы движутся в том же направлении, что и электроны, т. е. к коллектору.

Скорость электронов по мере их приближения к коллектору уменьшается, а ионов -7 увеличивается, поэтому относительная скорость осевого движения их уменьшается. Вследствие уменьшения осевой скорости электронов их плотность на единицу длины пучка увеличивается. С другой стороны, вероятность ионизации молекул остаточных газов по мере уменьшения величины осевого потенциала возрастает и, как известно, имеет максимум при потенциале V 100 в для азота.

В силу этих причин при определенном градиенте осевого потенциала может иметь место полная нейтрализация отрицательного заряда в каждом поперечном сечении пучка. - -..г При оптимальном угле инжекции пучка в пространство с замедляющим полем можно получить пучок цилиндрической формы.

№ 139022- 2 Таким образом, при определенном градиенте тормозящего поля фокусировка происходит при отсутствии обычно используемых (как правило, электромагнитных) фокусирующих устройств.

Вследствие того, что в замедляющих полях практически отсутствует уход положительных ионов из пространства коллектор-диафрагма на катод, увеличивается срок службы катода. Кроме того, уменьщается нагрев коллектора.

Применение описанного способа фокусировки в усилителях резистивН0:-тормозного типа исключает необходимость в сложных и громоздких устройствах для создания магнитного поля, нарастающего вдоль оси пучка обратно пропорционально скорости электронов. Это особенно существенно в усилителях миллиметровых волн, где требуются сильные магнитные поля.

Предмет изобретения

Способ ионной фокусировки электронного потока при высоком вакууме, отлич ающийся тем, что, с целью упрощения электронно-оптических систем, уменьшения бомбардировки катода положительными ионами и обеспечения малого нагревания коллектора, электронный поток пропускают в тормозящем электростатическом поле, причем градиент поля выбирают таким, что в каждом поперечном сечении потока обеспечивается компенсация отрицательного пространственного заряда.