Способ получения электронного пучка Советский патент 1992 года по МПК H01J49/08 

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

Целью изобретения является повышение КПД формирования электронного Иучка за счет затягивания перехода объемного разряда в сильноточную стадию.

Поставленная цель достигается тем. что во время разрядного импульса направляют на катод световой поток от внешнего источника излучения, вызывающий на нем фотоэффект.

Дополнительное облучение катода стабилизирует объемный разряд при пониженном Ке. предотвращая его шнурование, и задерживает переход объемного разряда в сильноточную стадию при высоком Ке. Облучение также способствует расщирению разряда на всю площадь катода. Интенсивность облучения катода, необходимая для

осуществления объемного разряда без перехода его в сильноточную стадию, зависит от параметров разрядного промежутка, амплитуды и длительности приложенного к нему импульса напряжения, поэтому она подбирается опытным путем для каждого конкретного случая. Однако она должна быть не меньше интенсивности облучения катода собственным разрядом.

Реализация предлагаемого способа проводилась на установке, содержащей генератор импульсного напряжения (ГИН), разрядную камеру, систему откачки и наполнения камеры газом, систему измерения исследуемых сигналов, источник излучения, вызывающего фотоэффект на катоде. Разрядная камера заполнялась газом до выбранного давления, На расположенные внутри разрядной камеры электроды с геометрией, обеспечивающей равномерное распределение электрического поля на катоде, подавался импульс напряжения с ГИН амплитудой, в раз превышакэидей напряжение статического пробоя гааоразрядного промежутка. В присутствии облучения катода от источника излучения в газоразрядном промежутке осуществлялся объемный разряд. Высокоэнергетические электроны, возникающие в разряде, проходили через анод и попадали на датчики измерительной системы. В частности, при алюминиевом катоде с рабочей площадью 7.85 10 м и подсветке его излучением с длиной волны, короче 300 нм, на описанной установке получены следующие результаты. При заполнении разрядной камеры воздухом давлением 500 Па и подаче с ГИН импульса напряжения амплитудой 8 кВ был получен импульс тока электронного пучка амплитудой 29.4 А длительностью по полувысоте 40. не и средней энергией электронов в пучке Ь,5-4 кэВ. Таким образом, при выходной емкости ТИН 470 пФ КПД формирования электронного пучка в разряде на описанной установке составил 17-20%. т.е. предлагаемый способ повышает КПД по cpiaвнeнию с известным в 25 раз. При этом получена плотность тока 10 А/м пучка, равная 3,75 Электронные пушки на основе данного способа обладают рядом свойств, отличающих их от всех других, а именно: рабочее давление газа в пушке вплоть до 10 Па,пушки могут формировать ленточные однородные электронные пучки большого сечения при плотности тока пучка с единицы площади катода 10-10 А/м; пушки могут формировать пучки током свыше 1 кА; пушки могут формировать мощные электронные пучки с высокой частотой следования импульсое. Так, увеличение частоты следования импульсов до 10 Гц на описанной установке (что было пределом для ГИН) не приводило к сколько-нибудь заметному изменению временных и энергетических параметров импульсного пучка. Перечисленные характеристики могут обеспечить широкое применение электронных пушек в различных сферах народного хозяйства. Напримерл в квантовой электронике - для накачки газовых лазеров. В рентгенотехнике заменить используемые в настоящее время вакуумные рентгеновски 8 трубки на взрывной эмиссии, имеющие малый срок службы. В сильноточной электронике - конкурировать с электронными пущками на взрывной эмиссии, поскольку нет принципиальных ограничений на увеличение площади электродов до 10 - 10 м. Ввиду высокого рабочего давления газа в электронных пушках на основе предлагаемого способа становится намного проще проблема вывода электронного пучка из пушки, что имеет особо важное значение при применении пучков с энергией электронов ниже 100 кэВ. .

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, заключающийся ВТОМ, что впромежутке между катодом и анодом, заполненном газом под давлением свыше 10 Па, осуществляют при более чем двукратном его перенапряжении объемный высоковольтный импульсный разряд, ускоряют-и через отверстия в аноде извлекают электронный пучок, о т л и чаю щи и с я тем. что. с целью повышения КПД формирования электронного пучка за счет затягивания'перехода объемного разряда в сильноточную стадию, во время разрядного импульса направляют на катод световой поток от внеш-" него источника излучения, вызывающий на нем фотоэффект.