СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА Советский патент 1994 года по МПК H01J49/08 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в электронике, квантовой электронике, рентгенотехнике, спектроскопии, плазмохимии, диагностических измерениях.

Целью изобретения является увеличение тока электронного пучка и защита анодной сетки от разрушения путем повышения устойчивости разряда, генерирующего электронный пучок.

На фиг. 1-4 приведены варианты устройств, реализующих предлагаемый способ.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1-3), содержит катод 1, сетчатый анод 2, и дополнительный электрод 3, расположенный от анода на расстоянии большем, чем расстояние между анодом и катодом.

Сущность способа заключается в следующем.

В области между анодом и дополнительным электродом предварительно создается плазма. Плотность предварительно созданной плазмы должна быть не меньше плотности плазмы нормального тлеющего разряда. Затем на электроды 1 и 3 подается высоковольтный импульс, который, благодаря проводимости предварительно созданной плазмы, оказывается приложенным к электродам 1 и 2. В промежутке катод-анод формируется разряд, который и генерирует электpонный пучок, собираемый коллектором 4.

Присутствие предварительно созданной плазмы за анодом обеспечивает, в случае зарождения неоднородности в промежутке катод-анод, понижение напряжения на промежутке и приводит к автоматическому затуханию неоднородности, что существенно стабилизирует разряд. Дополнительная стабилизация разряда обеспечивается также фотоподсветкой катода из области расположения предварительной плазмы. Основной механизм стабилизации разряда в предлагаемом способе заключается в следующем. Напряжение, подаваемое между катодом и дополнительным электродом, благодаря проводимости предварительной плазмы, оказывается приложенным к промежутку катод-анод. После электрического пробоя промежутка в период эффективной генерации электронного пучка ток разряда переносится электронным пучком и в существовании разряда в области расположения предварительно созданной плазмы, т. е. между анодом и дополнительным электродом, непосредственно подключенным к источнику питания, нет необходимости, поэтому электрическое поле в этой области практически отсутствует. Напомним, что в обычном тлеющем разряде в области отрицательного сечения, где также наблюдается электронный пучок, поле также отсутствует. По мере снижения напряжения на промежутке катод-анод эффективность генерации электронного пучка снижается и в случае зарождения неоднородности в промежутке, когда сопротивление промежутка начинает падать, происходит перераспределение напряжения, и на аноде появляется потенциал относительно дополнительного электрода, тем самым низковольтного разряда выносится из промежутка в область предварительно созданной плазмы, обеспечивая сохранение однородного разряда.

Плотность предварительной плазмы должна обеспечить проводимость достаточную, чтобы все напряжение, подаваемое между катодом и дополнительным электродом, оказалось приложенным к промежутку катод-анод, т. е. должна быть не меньше плотности плазмы, которая образуется после электрического пробоя в нормальном тлеющем разряде. Для того, чтобы в случае зарождения неоднородности в промежутке катод-анод или при переходе разряда в низковольтную стадию, произошло эффективное перераспределение напряжения, а следовательно, и вынос энергии разряда из промежутка катод-анод в пространство между анодом и дополнительным электродом необходимо, чтобы расстояние между анодом и дополнительным электродом было больше расстояния между катодом и анодом.

П р и м е р . Для сравнительной иллюстрации работы заявляемого способа и прототипа были проведены эксперименты на разрядной ячейке с расположением электродов, приведенным на фиг. 4. В этом случае за катодом последовательно располагались: через l = 0,3 мм сетчатый анод 2 площадью 1 см² и геометрической прозрачностью 60 % , через 40 мм сетчатый электрод 3, который служит для прототипа коллектором, а для заявляемого способа дополнительным электродом, и за ним через 27 мм сплошной электрод 4, который служил для обоих способов дополнительным коллектором. Разрядная ячейка заполнена неоном при давлении 0,5 кПа.

Работа предлагаемого способа была опробована при различных длинах промежутках l = 4; 1; 0,5; 0,3 мм. Во всех случаях предлагаемый способ обеспечивал лучшую стабильность разряда, чем прототип. Например, при давлении неона 1 кПа с предлагаемым способом можно было получить ток электронного пучка в 4 раза больший.

Наиболее интересный результат, имеющий практическое значение, предложенный способ дает при колебательном режиме питания разряда. Дело в том, что в протяженных ячейках, когда площадь катода велика, возникают трудности с согласованием импедансов питания и разряда, что проявляется в переполюсовании напряжения. Как показали эксперименты, именно по этой причине в больших ячейках из-за потери однородности разряда в период переполюсования плотность электронного пучка, которую обеспечивает прототип, достигается на порядок меньше, чем в малых. В опытах с ячейкой, фиг. 4, при искусственном введении переполюсования напряжения предлагаемый способ обеспечивал тот же ток электронного пучка, что и без переполюсования, даже в условиях, когда с прототипом электронный пучок получить совсем не удалось.

Предлагаемый способ в целом имеет следующие преимущества: обеспечивает повышенную стабильность разряда, что позволяет в камерах с большой площадью катода получать электронные пучки с на порядок большим током; обеспечивает защиту анодной сетки от разрушения; обеспечивает относительную свободу размещения одного из электрических вводов питания, что позволяет, например в высокотемпературных ячейках, выносить его из горячей зоны в холодную. (56) Бохан П. А. , Сорокин А. Р. Открытый разряд, генерирующий электронный пучок: механизм, свойства использования для накачки лазеров среднего давления. - ЖТФ, 1985, т. 55, N 1, с. 88-95.

Авторское свидетельство СССР N 820511, кл. H 01 J 49/08, 1979 (непубл. ).

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в электронике и смежных отраслях. Целью изобретения является увеличение тока электронного пучка и защита анодной сетки от разрушения путем повышения устойчивости разряда. Для этого вводится дополнительный электрод, расположенный за анодом вне основного промежутка на таком расстоянии от него, что напряжение пробоя промежутка анод - дополнительный электрод меньше, чем напряжение пробоя катод - анод. Импульс высокого напряжения прикладывают между катодом и дополнительным электродом при более чем двукратном перенапряжении, зажигают импульсный разряд, во время которого направляют на катод световой пучок от внешнего источника излучения. 4 ил.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, заключающийся в том, что к промежутку между катодом и анодом, заполненному газом, прикладывают импульс напряжения и при более, чем двухкратном его перенапряжении осуществляют зажигание высоковольтного импульсного разряда, во время которого направляют на катод световой пучок от внешнего источника излучения, вызывающего на нем фотоэффект, ускоряют и через отверстия в аноде извлекают электронный пучок, отличающийся тем, что, с целью увеличения тока электронного пучка и защиты анодной сетки от разрушения путем повышения устойчивости разряда, указанный импульс напряжения прикладывают между катодом и дополнительным электродом, располагаемым в том же газе непосредственно за анодом, причем расстояние между анодом и дополнительным электродом устанавливают из условия, что напряжения пробоя указанного промежутка меньше, чем напряжение пробоя промежутка катод-анод.