Ионная пушка Советский патент 1982 года по МПК H01J27/02 

Изобретение относится к ускорительной технике и применяется, например, для накачки лазеров.

Известна ионная пушка, используемая для накачки лазера, которая имеет систему для создания ведущего магнитного поля и отражательный тет-род, содержащий пленочный анод и ци линдрический катод, торец которого параллелен плоскости анода Г11.

Однако полезная используемая часть генерируемого ионного пучка очень невелика, так как на определенном расстоянии с противополол:ной от катода стороны анода по ходу движения пучка устанавливается лазерная кювета, апертура которой имеет форму узкой щели. Кроме того, пушка имеет малый ресурс работы из-за пленочного анода.

Известна также ионная пушка, которая имеет систему для создания ведущего магнитного поля - соленоид и отражательный триод, содержащий катод, выполненный в виде диска с ножевым) выступом, и анод из твердого диэлектрика с отверстием, форма которого имеет вид щели и повторяет форму и расположение выступа на катоде. Применение твердого диэт

лектрика в качестве материала анода повышает ресурс работы пушки 23.

При использовании сформированного в пушке ленточного пучка для накачки лазера его доля, попадающая в апертуру лазер1юй кюветы, увеличивается. Однако расхождение пучка изза кулоновских сил расталкивания при его движении в кювете остается,

10 что существенно ограничивает максимальное значение этой доли.

Цель изобретения - увеличение плотности ленточного ионного пучка.

Эта цель достигается тем, что в

15 ионной пушке, содержащей корпус с расположенными в нем соленоидом и отражательным триодом, состоящим из катода и анода со щелевым отверстием, в заанодной области отра20жательного триода параллельно медиальной плоскости пучка и симметрично относительно нее расположены две решётки, каждая из которых выполнена в виде параллельных друг другу

25 и оси пушки проводников, соединенных парёшлельно и подключенных к положительному полюсу дополнительного источника тока ближними к аноду концами, а противоположными - к ка30году. Протекающий по проводникам

решетки ток создает в заанодной области магнитное поле, направление которого перпендикулярно направлению движения ленточного ионного пучка. Действие этого магнитного поля на ионный пучок (VxB) приводит к искривлению траекторий движения ионов к средней плоскости пучка так, что ленточный ионный пучок сжимается по толщине.

На фиг.1 показана ионная пушка, на фиг.2 - зависимость амплитуды ионного тока от величины напряжения на батарее, питающей решетки.

Пушка содержит корпус 1, в котором размещены соленоид -2, отражательный триод, содержащий катод 3 и анод 4 со щелевьдм отверстием, токопроводящие решетки 5, дополнительный источник тока 6 и виртуальный катод 7j

Устройство работает следующим образом.

При подаче положительного высоковольтного импульса на анод 4 с одновременной подачей импулЬса тока на соленоид 2 по внутренней стороне отверстия в аноде происходит пробой, в связи с чем образуется поверхностный слой плазмы, распространяющейся, внутрь отверстия. В результате образуется плазменный анод. Эмитируемые с катода электроны многократно проходят сквозь плазменный анод, совершая колебания между катодом 3 и виртуальным катодом 7. Вытягиваемые электрическим полем из плазмы ионы образуют ленточный ионный пучок (.форма его соответствует форме катода и щели в аноде, распространяющийся в виртуальному катоду и попадающий в пространство между корпусом 1 и токопроводящими решетками 5, по которым одновременно с подачей высоковольтного импульса на анод пропускается ток от дополнительного источника тока 6. Ток, протекающий по решеткам, создает магнитное поле, направление которого перпендикулярно направлению движения ленточ.ного ионного пучка. Под действием этого поля ионы искривляют траектории

своего движения и ленточный ионный пучок сжимается по толщине.

Устройство работает при одинаковом режиме питания отражательного триода и различных начальных напряжениях конденсаторной батареи, являющейся источником тока решеток.

Для измерений ионного тока применяют цилиндр Фарадея (ЦФ), измерительный, электрод которого имеет форму прямоугольника размером 30x120 мм и располагается на расстоянии 55 мм от края решеток так, что его большая ось компланарна с анодной щелью.

При отсутствии поперечного магнитного поля решеток ( коэффициент использования пучка ч 0,, а при V 4 ,/::,1,.

Таким образом, применение фокусирующей системы позволяет увеличить КПД использования более чем в три раза и довести его до 80%.

Формула изобретения

Иднная пушка, содержащая корпус с расположенными в нем соленоидом и отражательным триодом, состоящий пз катода и анода со щелевым отверстием, отличающаяся тем, что, с целью увеличения плотности ленточного ионного пучка, в заанодной области отражательного триода параллельно медиальной плоскости пучка и симметрично относительно нее расположены две решетки, каждая из

которых выполнена в виде параллельных

друг другу и оси пушки проводников, соединенных параллельно и подключенных к положительному полюсу дополнительно введенного источника тока ближними к аноду концами, а противоположными концами - к его отрицательному полюсу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Golden I. Eden I.G. et al., 5 Intense proton -heam-pumped Ar-N

laser.- Applied Physical betters, 11 1978, V, 33, N2, 143.

2.Авторское свидетельство СССР № 2860032, кл. Н 05 Н 5/00, .

0 28.12.1974 (прототип).