Управляемый импульсный источник электронов Советский патент 1986 года по МПК H01J3/02 H01J1/312 

о сд н о to Изобретение относится к эмиссионной и квантовой электронике. В целом ряде устройств, таких как ускорители электронов, квантовые генераторы, разрядные устройства и т.п требуются управляемые импульсные источники электронов, дающие импульсы тока порядка Ю-Ю А/см . Для этой цели могут быть испо гьзованы источники электронов, основанные на использовании явления взры ной эмиссии. Известны жидкометаллические итвердотельные неуправляемые импульсные источники электронов взрывной эмиссии. Однако в таких источниках напряжение, возбуждающее эмиссию, является одновременно и ускоряющим, что не позволяет в широком диапазоне изменять ток эмиссии. Кроме того, такие источники дают пучок электронов, неоднородный по сечению. Ближайшим техническим решением является управляемый импульсный источник электронов, содержащий эмиттер из диэлектрика с добавками легко ионизуемых элементов и два электрода, находящиеся в контакте с порерхностью диэлектрика. Один электрод источника выполнен в виде слоя серебра, нанесенного на одну поверхность диэлектрика, а другой - в виде вольфрамовой проволоки, острие которой прижато к -противоположной поверхности диэлектрика Отбор электронов с такого источника производят с помощью коллектора, ра положенного со стороны поверхности диэлектрика, контактирующей с вольфрамовой проволокой. При подаче на электроды управлянщего импульса нап жения (0,4-4,0 кВ) длительностью от 2 до 50 НС на поверхности диэлек рика возникает плазменный разряд за счет резистивного нагрева вольфрамового острия и диэлектрика проходя щим автоэмиссионным током. Для отбора электронов из плазмы на коллек тор подают импульс напряжения к Использование таких высоких напряже ний для зажигания разряда и вытягивания электронов из плазмы обусловливает высокие требования к изоляци и усложняет конструкцию и эксплуата цию источника электронов. Целью изобретения является снижение амплитуды управляющего импульса и анодного напряжения. Это достигается тем, что поверхность диэлектрика в местах контакта с электродами легирована металлом и имеет коэффициент электропроводности в диапазоне Ю - 1 . Сущность изобретения поясняется чертежом. Импульсный источник электронов содержит эмиттер 1 из диэлектрика и управляющие электроды 2 и 3. Диэлектрик содержит щелочные или щелочно-земельные элементы. Таким диэлектриком может быть ниобат лития, титанат бария, алюмосиликат цизия и т.п. Часть диэлектрика в местах контакта с электродами или весь он имеет проводимость в пределах от 1 до . Указанная величина проводимости достигается легированием диэлектрика металлом и может быть получена, например, путем напыления на поверхность диэлектрика слоя металла с последующим диффузионным отжигом или путем приготовления смеси диэлектрика с металлом с последующим спеканием. В качестве легирующего металла можно использовать, например, титан, вольфрам, тантал, ниобий, ванадий, медь и т.п. Электроды 2 и 3 находятся в контакте с поверхностью легированной части диэлектрика и выполнены в виде пружинящих пластин. В другом варианте один электрод может быть выполнен в виде металлического станка, контактирующего с легированной частью диэлектрика. Со стороны поверхности легированной части диэлектрика, находящейся в контакте с электродами, расположен коллектор 4. Предложенный источник электронов работает следующим образом. При подаче на электроды 2 и 3 управляющего импульса с амплитудой 200-400 В происходит резистивный нагрев этих электродов и диэлектрика в месте их контакта за счет прохождения тока импульса, в результате чего в этом месте происходит микровзрьш вещества диэлектрика и электродов с образованием йоверхностного плазменного разряда. Для отбора тока электронов из плазмы между управляющими электродами 2 и 3 и коллектором 4 прикладьшают либо постоянное

напряжение Uq. 0-600 В, либо положительный импульс необходимой длительности.

Экспериментально исследованы эмиссионные параметры ряда источников электронов в соответствии с данным устройством, полученные при амплиту,. vпDaвляющero импульса Upa(

300 в и напряжении на коллекторе

UQ. 600 «..

Из полученных данных следует, что предложенньй импульсный источник электронов позволяет получать те же значения тока в импульсе, что и известные источники, но при меньших величинах амплитуды ускоряющего напряжения .

УПРАВЛЯЕМЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий эмиттер из диэлектрика, включающего легко ионизуемые элементы и два электрода, находящиеся в контакте с поверхностью диэлектрика, отличающийся тем, что, с целью снижения амплитуды управляющего импульса и анодного напряжения, поверхность диэлектрика в местах кон- _такта с. электродами легирована металлом и имеет коэффициент электропроводности в диапазоне 10^-1 Ом-см'*.