Устройство увеличения количества электронов в электронном потоке
Техническое решение относится к области физики электронных пучков и может быть использовано в различных областях науки и техники. Устройство содержит герметичную вакуумируемую камеру, внутри которой на одной из сторон расположен источник электронов, выполненный с возможностью формирования потока электронов, установленная на пути генерированного пучка электронов система отклонения электронного пучка на 90°, на противоположной стороне камеры установлено средство генерирования плазмы, при этом в камере дополнительно установлены лазер, направление луча которого совпадает с отклоненным потоком электронов, и приемник электронов, установленный против лазера и представляющий собой фазовый и нулевой выводы электрической сети. Технический результат состоит в увеличении количества носителей заряда при перемещении их в потоке, что приводит к увеличению величины электрического тока.
Техническое решение относится к области физики электронных пучков и может быть использовано в различных областях науки и техники.
Известны (Физический энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1983, стр.680) установки для получения сильноточных пучков заряженных частиц (электронов и ионов), создающих ток I>104 А при энергии частиц >105 эВ, так называемые сильноточные ускорители. Сильноточный ускоритель содержит источник импульсов высокого напряжения и вакуумный диод, на который указанное напряжение подают и в межэлектродном промежутке которого происходит ускорение заряженных частиц. Большинство сильноточных ускорителей являются ускорителями прямого действия, в которых частицы получают весь прирост энергии за один проход через ускоряющий промежуток (вакуумный диод), на электроде которого они и образуются.
На диод подают напряжение от генератора мощных высоковольтных импульсов. Источником электронов или отрицательных ионов служит плазма, образующаяся за несколько наносекунд на катоде в результате взрывной электронной эмиссии, когда при достижении средней напряженности поля на катоде ~105 В/см происходит тепловой взрыв его микронеоднородностей. В ионных диодах плазма создается на аноде и из нее вытягиваются положительные ионы. Для эффективной работы ионного диода сопутствующий электронный ток на анод искусственно подавляют.
Для генерации ионных пучков анод диода делают из диэлектрика соответствующего химического состава. В результате пробоя на поверхности анода образуется плазма, из которой под действием внешнего поля и поля пространственного заряда электронов эмиттируются ионы. Для увеличения энергии в ионном пучке ток электронов, пересекающих диод, должен быть уменьшен, но сохранен большой отрицательный пространственный заряд. Для этого используется либо поперечное магнитное поле, параллельное поверхности катода (т.н. ионные диоды с магнитной изоляцией), либо полупрозрачные для ускоренных электронов аноды, покрытые диэлектриком (т.н. рефлексные диоды и триоды/ Во втором случае электроны многократно проходят сквозь анод, создавая увеличенный отрицательный пространственный заряд, облегчающий вытягивание ионов из плазмы.
Однако известные устройства не способны увеличивать количество заряженных частиц в потоке при прохождении потоком вакуумированного пространства.
В ходе проведения патентно-информационного поиска заявителем не были выявлены источники информации, раскрывающие конструкцию устройства, способного увеличить количество носителей заряда при прохождении их пучка через вакуумированную камеру.
Техническая задача, решаемая посредством устройства разработанной конструкции, состоит в расширении арсенала средств генерирования электрического тока.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в достижении нового эффекта -увеличение количества носителей заряда при перемещении их в потоке, что приводит к увеличению величины электрического тока.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство увеличения количества электронов в электронном потоке. Разработанное устройство содержит герметичную вакуумируемую камеру, внутри которой на одной из сторон расположен источник электронов, выполненный с возможностью формирования потока электронов, установленная на пути генерированного пучка электронов система отклонения электронного пучка до 90°, на противоположной стороне камеры установлено средство генерирования плазмы, при этом в камере дополнительно установлены лазер, направление луча которого совпадает с отклоненным потоком электронов, и приемник электронов, установленный против лазера и представляющий собой фазовый и нулевой выводы электрической сети.
В качестве источника электронов с отклоняющей системой, в частности, может быть использовано устройство, охарактеризованное в патенте РФ 2032247 или аналогичное, в качестве средства генерирования плазмы, в частности, может быть использовано устройство, охарактеризованное в патенте РФ 2177554.
Для вакуумирования камеры на ней установлен штуцер, выполненный с возможностью подключению к вакуумному насосу. Аналогично камера содержит средства подключения к магистрали высокого напряжения средства генерирования плазмы, а также средства питания источника электронов и лазера.
Блок-схема устройства приведена на рисунке, при этом использованы следующие обозначения: лазер 1, источник 2 потока электронов, средство 3 генерирования плазмы, приемник 4 электронов, средство 5 отклонения потока электронов, корпус 6 камеры.
Устройство работает следующим образом. В корпусе 1 создают вакуум до уровня, обеспечивающего генерирования плазмы. После создания соответствующего давления в корпусе 1 начинают генерацию плазмы в зоне прохождения лазерного луча, генерированного лазером 1. С использованием источника 2 потока электронов генерируют поток электронов, который с использованием средства 5 направляют соосно лучу лазера на приемник 4 электронов, представляющий собой металлические пластины, подключенные к фазовому проводу и нулевому проводу. Проходя через зону генерированной плазмы лазерный луч (см. патент РФ 2241313), по которому перемещается поток электронов, дополнительно захватывает электроны и ионы плазмы как дополнительные носители заряда.
В итоге приемник электронов принимает большее количество электронов, чем было захвачено лазерным путем из потока генерированных электронов.
В таком Устройстве можно получать низкотемпературную плазму и использовать практически любые виды лазеров.
Устройство увеличения количества электронов в электронном потоке, характеризуемое тем, что оно содержит герметичную вакуумируемую камеру, внутри которой на одной из сторон расположен источник электронов, выполненный с возможностью формирования потока электронов, установленная на пути генерированного пучка электронов система отклонения электронного пучка на 90°, на противоположной стороне камеры установлено средство генерирования плазмы, при этом в камере дополнительно установлены лазер, направление луча которого совпадает с отклоненным потоком электронов, и приемник электронов, установленный против лазера и представляющий собой фазовый и нулевой выводы электрической сети.
