Плазменный эмиттер Советский патент 1980 года по МПК H01J3/02 

(54) ПЛАЗМЕННЫЙ ЭМИТТЕР

Изобретение относится к технике получения электронных и ионных пучков и может быть использовано в электронных и яонных источниках, генерирующих пучки с большим поперечным сечением. Швестны плазменные эмиттеры для получения эйектронных и ионных пучков большого поперечного селения ClD. В источниках заряженных частиц, используюшйх эти эмиттеры, электроны или ионы поступают в ускоряющий промежуток через ячейки анодной сетки из плазмы низковольтное тлеющего разряда} который зажигается междуполым катодом и сетчаг тым анодом, имеющим размеры, мыв с размерами требуемргчэ сечения пучка. Поскольку суммарная площадь эмиссионных OTBepcTHjj B этом случае велика,: давление в разряде равно давлению в уско ряющем промежутке, что зйачительно сни.Жает его электрическую прочность. Наиболее близким к изобретению техническим рещенио является плазменный эмиттер, содержащий ячейку Пеннинга, cofrдшенную с разрядной камерой, в :аноде которой выполнена полость, ограниченная со стороны Ячейки Пеннинга диафрагмой с контрагирующим , а с другой - перфорированным электродом-сет кой L2. В разрядной камере известного эмиттера генерируется плотная плазма, для создания которой применяется дуговой .контрагйрованный разряд. Перепад давления между разрядной камерой и ускоряющим промежутком достигается благодаря малой пропускной способности анодного отверстия диаметром порддка 1 мм. Это позволяет обеспечить в ускоряющем промежутке высокий вакуум. Недостатком такого эмиттера является существенно неоднородная ппотность тока эмиссии с максимумом в центре. Это обуславливает неоднородное распределение плотности тока по сечению пучка. Целью изобретения является повышение равномерности распределения плотности эмиссионного тока плазменного эмиттера.

Для достижения этой цепи в полости анода устаиовлен электрод, имеюший форвиг тела вращения, расположенный сооснб. отверстию в диафрагме. Указанный электрод может быть электрически соединен с анодом.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого плазменного эмиттера.

Разрядная камера эмиттера включает в себя прямоугольную пеннинговскую электродную систему, образованную холодными катодами 1 и промежуточным анодом 2 с отверстием 3 малого диаметра. Магнитное поле между катодами обесп& чивается с помощью постоянного магнита 4 с магнитопроводами 5. Рабочий газ в камеру поступает по трубке 6. А1юд разрядной камеры 7 выполнен в виде цилиндрического стакана, часть которого составляет анодную полость 8. На одном торце эта полость имеет отверстие малого диаметра 9, соосное с отверстии променогточного анода, а на другом установлен перфорированный электрод-сетка 10. Внутри полости анода на трех тонких

стержневых стойках 11 закреплен электрод 12, находящийся под потенциале анода разрядной камеры. Этот электрод в приведенной на чертеже конструкции выполнен в виде конуса, обращенного вершиной в сторону анодного отверстия, но может иметь также форму сферы.

Плазменный /иттер работает следующим образом.

При подаче напряжения на электроды, разрядной камеры между катодами. 1 и анодом 7 зажигается разряд, который контрагируется отверстий 3 в промежуточном аноде 2. Генерируемая разрядом плазма через анодное отверстие 9 про вкает внутрь анодной полости 8, имея при этом неравномерное (юпр ёд елёниё плотности с максимумом вдоль оси анодного отверстия. Взаимодействие плазмы с электродом 12 приводит к перераспреде лению плотности плазмы за электродом

вблизи эмиттерной сетки 10, через яЧейки которой происходит отбор заряженных частиц.

Использование электрода, установленного внутри анодной полости плазменного эмиттера, улучшает равномерность распределения плЬтности тока по сечению пучка.

Испытания эмиттера проводились в электронном ускорителе, который используется для возбуждения объемного разряда высокого давления для электроионизационных лазеров и в экспериментах по радиоационно-стимулированному отвержденнто тонкослойных лаковых покрытий. Испытания показали, что равномерность плотности тока по сечению пучка при использовшии плазменного эмиттера с уст&новленньы внутри анодной полости электродсй улучшается в несколько раз.

Формула изобретения

1,Плазменный эмиттер, содержащий ячейку Пеппинга, соединенную с разрядно камерой, в аноде которой выполнена полость, ограниченная со сторонь ячейки Пшнинга диафрагмой с контрагирующим отверстием, а с другой - перфорированным электродс у -сеткой, отличающийся тем, что, с целью повь1шения равн «ерности распределения плотности эмиссионного тока ппаа 1енного эмиттера в полости анода установлен электрод, имеклций форму тела вращения, расположенный соосно отверстию в диафрагме.

с анодом разрядной камеры.

. Источники информации, нриняоые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3831052, кп. 313187, опубпик. 20.О8.74.

2. Крейндель Ю. Е., Плазменные источники электронов, М., Автомиздат, . 1977, с. 13О (прототип).