Взрывоэмиссионный катод Советский патент 1990 года по МПК H01J1/30 

4ib СО 00 ел

Изобретение относится к области сильноточной электроники. Ойо может найти применение в ускорительной технике, лазерной технике, термоядерных исследованиях,« промышленной технологии (упрочнение сталей, отжиг полупроводников) и пр.

Целью изобретения является увеличение эффективности катода за счет получения поперечного однородного электронного пучка. Для этого инициаторы катодной плазньп эффектов катодная плазма, из которой злектрнческнм цолем вытягивается электронный пучок. Поскольку в нннцнаторе 4 катодной плазмы имеется зернистая проводящая структура островкового тнпа, оно обладает свойствами объемной Проводимости и следствием последнего является равиомерное распределение тока по поперечному сечению, что приводит к устранению эффекта экранировки электрического сеченн я в рамы взрывного типа, собранные в пакет, 10 ионе первичного катодного факела. Послед- выполнены из резнстивного элемента с объем- нее означает возможность получення катодной композицией углерода со стеклом и ми-ной плазмы большой площади с катода той нимальным наполнителем запрессованным в изолирующую оболочку (сопротивленне

же площади. Кроме того, малый размер частиц углерода (сажн) 100-3000 А прнвотипа ТВО, обрезанные со стороны анода) , дит к полученню высокой напряженности с проводимостью 8.-10 ( (см), электрического поля- на иннциаторах катод- при этом зазор между резнстивными элементами h должен удовлетворяться условию

ной плазмы, которой достаточно для формирования катодной плазмы. Прн токах пучка электронов порядка нескольких кило- ампер величина проводимости нннцнатора

Выполнение инициатора катодной плаз- 20 катодной плазмы должна составлять 8Х мы из указанного резистнвного элементаХЮ ® (см) (см). Прн этих значевследствне его объемной проводимости при-ниях проводимости сопротивление типа ТВО

0,,8Й, где rf -толщина резистивного элемента.

ньп эффектов катодная плазма, из которой злектрнческнм цолем вытягивается электронный пучок. Поскольку в нннцнаторе 4 катодной плазмы имеется зернистая проводящая структура островкового тнпа, оно обладает свойствами объемной Проводимости и следствием последнего является равиомерное распределение тока по поперечному сечению, что приводит к устранению эффекта экранировки электрического сеченн я в ра ионе первичного катодного факела. Послед- нее означает возможность получення катодной плазмы большой площади с катода той

ионе первичного катодного факела. Послед- нее означает возможность получення катодной плазмы большой площади с катода той

же площади. Кроме того, малый размер частиц углерода (сажн) 100-3000 А прнво дит к полученню высокой напряженности электрического поля- на иннциаторах катод-

Изобретение относится к области сильноточной электроники. Взрывоэмиссионный катод содержит металлическую подложку 1, в которой имеются отверстия под выводы резистивиых элементов 2, и равномерно установленные в изолирующей оболочке 3 инициаторы (И) 4 катодной плазмы, выполненные из резистивного материала, содержащего объемную композицию углерода со стеклом и минеральным наполнителем. Резистив- ный материал имеет проводимость о в интервале 8- , а зазор А между И 4 выбран из условия толщины rf И 4 0,3d ,8rf. Это приводит к равномерному протеканию тока по поперечному сечению, что устраняет эффект экранировки электрического поля в районе первичного факела и его эрозию. Взрывоэмиссионный катод имеет высокую эффективность. 2 ил.

30

водит к равномерному протеканию тока по поперечному сечению, что устраняет эффект экранировки электрического поля в районе первичного факела и его эрозию. Для этих целей подходят выпускаемые промышленностью сопротивления ТВО, которые с одной стороны обрезаются, например, на фрезерном станке. Сборка в пакет таких резисторов позволяет собрать катод любой площади. Проводимость инициатора катодной плазмы определяется условиями токоограничения для получения микросекундных электронных пучков. Зазор определяется условиями формирования однородной катодной плазмы. При этом однородная формируемая катОд- ,5 ная плазма имеет большое поперечное сечение и электронный пучок имеет повышенную однородность.

На фиг. I схематично показан взрыво- эмиссионный катод; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Взрывоэмнссионный катод содержит ме- та.(1 лическую подложку i, вывод резистивного- элемента 2 (сопротивления тнпа ТВО), изолирующую оболочку 3, инициатор 4 катодной плазмы.

В металлической подложке имеются от- верстия под выводы резистивных элементов (сопротивлений типа ТВО). Один конец сопротивления типа ТВО срезается, например, на фрезерном стайке. Затем они набираются 13 пакет, заливаются эпоксидным компаундом, а после вся поверхность шлифуется. Набором в пакет сопротивлений ТВО можно получить катод большой пяоЦ1адн. Давление остаточного газа, при ко гором работает катод, составляет

одновременно является токоограннчнваю- щим сопротивлением и инициатором катодной плазмы. Зиачеийя проводимости иннцна- тора катодной плазмы в приведенном диапазоне измерены при примененнн напряжения от 50 до 400 кВ и при энергин в емкостном накопителе энергии генератора нмпульсного напряжения 10-300 Дж. При этом контроль осуществляется по получению, электронного пучка длительностью в несколько микросекунд. Оптимизация расстояния между резис- тивными элементами проведена экспериментально.

Схема эксперимента включала систему измерения поперечной плотности тока пучка электронов. Степень однородности плазмы определялась по степени однородности плотности тока пучка электронов. Как показали эксперименты, зазор между резнстнвными 40 элементами (инициаторами катодной плазмы Л (фиг. 2) должен удовлетворять условию

45

-5-10 Тор.

0,,8d,

где d - толщина резистивного элемента.

Из сопоставления условий видно, что для достижения поставленной цели подходят резисторы ТВО типа ТВО-0,5, ТВО-1, ТВО-2.

Опытный образец катода изготовлен в 50 двух вариантах из сопротивлений типа ТВО-0,5 и ТВО-2 площадью 10X10 см 100 см. Конструкция катода получается суп1,ественно проще по сравнению с прототипом, так как исключается соединение токоограничивающего сопротивления к инициаКатод работает следующим образом. 55 тору катодной плазмы. В прототипе неодно- При подаче на катод импульса отри-родность плотности тока -по поперечному

цате.льной полярности на инициаторе 4 ка-сечению составляет 20%, а в предложентодной плазмы формируется за счет взрыв-ном 10% на площади катода 100 см.

одновременно является токоограннчнваю- щим сопротивлением и инициатором катодной плазмы. Зиачеийя проводимости иннцна- тора катодной плазмы в приведенном диапазоне измерены при примененнн напряжения от 50 до 400 кВ и при энергин в емкостном накопителе энергии генератора нмпульсного напряжения 10-300 Дж. При этом контроль осуществляется по получению, электронного пучка длительностью в несколько микросекунд. Оптимизация расстояния между резис- тивными элементами проведена экспериментально.

Схема эксперимента включала систему измерения поперечной плотности тока пучка электронов. Степень однородности плазмы определялась по степени однородности плотности тока пучка электронов. Как показали эксперименты, зазор между резнстнвными элементами (инициаторами катодной плазмы Л (фиг. 2) должен удовлетворять условию

0,,8d,

где d - толщина резистивного элемента.

Из сопоставления условий видно, что для достижения поставленной цели подходят резисторы ТВО типа ТВО-0,5, ТВО-1, ТВО-2.

Опытный образец катода изготовлен в двух вариантах из сопротивлений типа ТВО-0,5 и ТВО-2 площадью 10X10 см 100 см. Конструкция катода получается суп1,ественно проще по сравнению с прототипом, так как исключается соединение токоФормула изобретения Взрывоэмиссионный катод, содержащий металлическую подложку, на которой равномерно установлены ннициаторы катодной плазмы взрывного типа, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности ка- тЬда за счет получения поперечного однородного электронного пучка, инициаторы катодной плазмы выполнены из резистивного

/I

материала, содержащего объемную композицию углерода со стеклом и минеральным наполнителем,запрессованного в изолирующую оболочку, причем проводимость резистивного материала ст лежит в интервале 8- .10 (см), а зазор между инициаторами Л выбран из условия

0,,8d, где d - толщина инициатора, м.

сриг.2