ЭЛЕКТРОННАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПУШКА С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ Советский патент 1984 года по МПК H01J3/04 

Известные газоразрядные пушки с холодным катодом предназначены получать сравнительно высокие ионные токи в импульсном режиме.

Предлагаемая пушка отличается тем, что для повышения интенсивности ионного потока и КПД пушки катод, выполненный в виде тела с вогнутой эмиссионной поверхностью, имеет в торцовой части полость, заполненную трансформаторным маслом, в которое погружен трубчатый радиатор с охлаждающей проточной водой. Анод выполнен в виде полого цилиндра с конусообразным раструбом, обращенным основанием к катоду, причем конусообразный раструб переходит в цилиндрический канал вывода пучка. Анод снабжен кольцевым каналом, расположенным в полости анодного цилиндра, предназначенным для подачи газа в разрядное пространство, а для охлаждения анода в его теле вмонтирован трубчатый охлаждаемый проточной водой радиатор.

На фиг. 1 показано устройство пушки; на фиг. 2 - траектории электронов.

Конструкция пушки включает в себя катодный узел А, анодный узел Б и канал для вывода луча с устройством, создающим неоднородное магнитное поле, в частности, с магнитной линзой.

Катодный узел состоит из катода 1, экрана 2, корпуса 3, радиатора 4, укрепленного на изоляторе 5. Полость катода, образуемая упорным кольцом 6 и катодом 1, заполнена трансформаторным маслом 7. Охлаждение катода осуществляется путем подачи охлаждающей воды в радиатор 4 и свободной конвекции масла в полости катода. Вакуумноплотное соединение катода 1 с корпусом 3 осуществляется через фланец 8, упорное кольцо 6 и медную или алюминиевую прокладку 9 болтами 10.

Анодный узел включает в себя корпус 11 анода с внутренней анодной вставкой 12 и внешней анодной вставкой 13 с козырьком 14. В корпус 11 впаян радиатор 15 для охлаждения анода. Подача газа в газоразрядное пространство осуществляется через отверстие 16, сборники 17 и 18, образуемые внутренней и внешней анодными вставками 12 и 13, и кольцевой зазор, образуемый внутренней анодной вставкой 12 и козырьком 14. Канал 19 соединяет газоразрядное пространство через грибковое уплотнение 20 с датчиком давления. Вакуумно плотное соединение анодного и катодного узлов осуществляется через изолятор 21, уплотнительные прокладки 22 посредством болтов 23 с изоляторами 24. Канал для вывода луча 25 соединяется с анодным узлом через изолятор 26 и грибковое уплотнение 27. На канал для вывода луча надета фокусирующая магнитная линза 28.

Принцип работы электронной пушки этого типа состоит в следующем.

По достижении рабочего давления в газоразрядном пространстве при подаче рабочего напряжения на электроды пушки внутри газоразрядного пространства загорается высоковольтный тлеющий разряд с полым анодом, характеризующийся тем, что катодный слой этого разряда, расположенный между поверхностью катода и границей плазмы отрицательного свечения (включая обе последние) представляет собой комбинированную ионно-электронную оптическую систему, где под действием бомбардировки ионами и быстрыми нейтральными частицами жесткая поверхность эмитирует электроны, а граница плазмы является поверхностью, эмитирующей ионы, которые создают необходимое распределение плотности тока по поверхности катода.

Траектории электронов (фиг. 2) определяются конфигурацией электрического поля в пределах катодного слоя, особенно вблизи катода, в то время как траектории ионов определяются распределением электрического поля вблизи границы плазмы.

Однако при изменении параметров разряда изменяется конфигурация границы плазмы и, следовательно, траектории положительных ионов и конфигурация электрического поля внутри катодного слоя, что может приводить к нежелательному снижению КПД электронной пушки. Коническая форма внутренней полости анода обеспечивает незначительные изменения конфигурации электрического поля внутри катодного слоя при изменении параметров разряда, уменьшая общий объем пространства, заполненный плазмой, и увеличивая КПД электронной пушки.

ЭЛЕКТРОННАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПУШКА С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ, выполненная в виде вакуумной разборной конструкции, содержащая катодный узел, анодный узел и канал для вывода пучка с магнитной линзой, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности ионного потока и КПД пушки, катод, выполненный в виде тела с вогнутой эмиссионной поверхностью, имеет в торцовой части полость, заполненную трансформаторным маслом, в которое погружен трубчатый радиатор с охлаждающей проточной водой, анод выполнен в виде полого цилиндра с конусообразным раструбом, обращенным основанием к катоду, причем конусообразный раструб переходит в цилиндрический канал вывода пучка, анод снабжен кольцевым каналом, расположенным в полости анодного цилиндра, предназначенным для подачи газа в разрядное пространство, а для охлаждения анода в его теле вмонтирован трубчатый охлаждаемый проточной водой радиатор.

ЭЛЕКТРОННАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ПУШКА С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ, выполненная в виде вакуумной разборной конструкции, содержащая катодный узел, анодный узел и канал для вывода пучка с магнитной линзой, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности ионного потока и КПД пушки, катод, выполненный в виде тела с вогнутой эмиссионной поверхностью, имеет в торцовой части полость, заполненную трансформаторным маслом, в которое погружен трубчатый радиатор с охлаждающей проточной водой, анод выполнен в виде полого цилиндра с конусообразным раструбом, обращенным основанием к катоду, причем конусообразный раструб переходит в цилиндрический канал вывода пучка, анод снабжен кольцевым каналом, расположенным в полости анодного цилиндра, предназначенным для подачи газа в разрядное пространство, а для охлаждения анода в его теле вмонтирован трубчатый охлаждаемый проточной водой радиатор.