1
Изобретение относится к области электротехники, в частности к газоразрядным устройствам, предназначенным для создания электронного пучка и может быть использовано в установках для визуализации разреженных газовых потоков.
Известна газоразрядная ячейка, содержащая три электрода: кадод, ано и диафрагму с прямоугольным отверстием il. Ячейка позволяет получать плоский ленточный электронный пучок. Однако низкая плотность тока и малый суммарный ток пучка (порядка ) не позволяет использовать его для визуализации кратковременных течений газа.
Наиболее близкой к предложенной является электронная газоразрядная пушка, содержащая катод, анод с отверстием или тделью и высоковольтный источник питания 2. Эта пушка такж обладает отмеченным выше недостатком
Целью изобретения является повышение плотности и величины тока в пучке.
Цель достигается тем, что в предлагаемой пушке анод установлен на расстоянии О,6-1,О трлщины прикатодного слоя потенциала на рассчетном
.режиме, а поперечные размеры отверс,тия или щели в анода составляют 0,7-1,25 расстояния между катодом или анодом.
-На чертеже показана койструктивная схема предлагаёйЬй пушки.
Йушка содержит катод 1, анод 2, .выполненный в виде диафрагмы с прямоугольным пазом (плоскость диафрагмы
параллельна плрскости катода), изоляцию 3, токоподводящий кабель 4. Электронный пучок условно показан линиями 5. Расстояние d между катодом и плоскостью диафрагмы равно
0,6-1 толщины прикатодного слоя d а ширина h паза составляет .(0,7- . l,25)d. Электронная, пушка помешена в откачиваемый объем с давлением газа в диапазоне 5-50 Па.
Газоразрядная электронная пушка работает следующим образом.
На катод 1 подается отрицательный прямоугольный импульс напряжением кВ и длительностью
1-100 МКС от генератора импульсов с малым выходным сопротивлением. При давлении газа в диапазоне 5-50Па между анодом 2 и катодом 1 реализуется высоковольтный импульсный тлеющий
разряд, генерирующий мощный пучок
5 высокоэнергетических электронов. Ток пучка при этом достигает значений 1-10 Л. Энергия электродов в пучке соответствует приложенному напряжению 8-25 кэВ.
В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что режим получения плоского пучка (режим сжатия) требует выполнения условия . Для применяемых диапазонов дав.лений 5-50 Па и напряжений 8-25 кВ нижняя граница d из условия .получения достаточно интенсивных пучков установлена d.0,6 dg. Можно сформулировать модель явления сжатия пучка следующим образом. При граница плазмы разряда, обладающая потенцалом, близким к анодному, в районе паза отодвигается от плоскости анода Электрическое поле в межэлектродном промежутке становится неоднородным. Неоднородность соответствует электростатической линзе и приводит к фокусировке ионного пучка, движущегося к катоду из области плазмы, и к сужению эмиссионного пятна на катоде. Явление сжатия пучка по характеру процессов отлично от известного явления газовой фокусировки электронных пу чков .
При , 25 неоднородность поля становится незначительной и режим сжатия переходит в режим заполняющего пучка. При ,7 интенсивность выходящего электронного пучка ослабевает вплоть до нуля из-за прекращения ионной бомбардировки катода в зоне диафрагмы. Поэтому для.создания интенсивных плоских электронных пучков следует ограничить ширину паза соотношением 0,,25
На опытных образцах электронной газоразрядной пушки при размерах паза мм и расстоянии мм полу.чен плоский пучок в виде ленты ишриной 150 мм и толщиной 1-5 Miyi (по фотографиям флуоресцентного свечения на мишени). С помощью коллекторов Фарадея с прямоугольной щелью исследовано распределение плотности тока
по ширине и толщине ленты пучка. Получено, что фактически эффективная толщина пучка мм. Исследования по другим координатам плоского электронного Пучка показали, что пучок практически однороден по ширине ленты пучка. Однородность пучка, малая толщина и большая ширина ленты пучка в сочетании с высокой мощностью (порядка 10 кВт) позвбляют, например, произвести визуализацию сложных течений в импульсных и ударных аэродинамических трубах, а также в условиях нестационарных быстропротекающих процессов с хорошим временным разрешением. В приведенных экспериментах с опытным образцом газоразрядной пушки зарегистрировано достаточно интенсивное излучение воздуха, возбужд-аемого плоским электронным пучком, позволяющее произвести визуализацию и количественные измерения плотности за время порядка .
Таким образом, по сравнению с прототипом устройство обеспечивает существенно больший ток электронного пучка. .
Формула изобретения
Электронная газоразрядная пушка, содержащая катод, анод с отверстием и высоковольтный источник питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения плотности и величины тока в пучке, анод установлен на расстоянии 0,6-1,0 толщины прикатодного слоя потенциала на расчетном режиме, а поперечные размеры отверстия или щели в аноде составляют 0,7-1,25 расстояния между катодом и анодом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Журнал технической физики, т. 44, 1974, вып. 8, с. 1669.
2.Авторское свидетельство СССР № 177553, кл. Н 01 Т 37/06, 1963
(прототип) .
s
