Способ модуляции сильноточного электронного пучка и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации высокочастотного электромагнитного излучения и исследования коллективных ме8СЕШ : ; н ;: , ЕЙТ -- - 1:-: bHbJh iD t., V.A ШЕЙТ -- - 1:-:-; Я тодов ускорения заряженных частиц. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и упрощение управления частотой и глубиной модуляции тока сильноточного злектронного пучка - достигается путем инжектирования в вакуумную область модулированного ионного потока в направлении, перпендикулярном направлению распространения сильноточного электронного пучка. Устройство, реализующее способ, содержит электронный пучок 1, катод 2, канал 3 дрейфа, катушки 4 соленоида, участок 5 с поперечным сечением, большим сечения канала, металлическую cejKy 6, управляемый источник 7 ионов, коллектор 8.Электронный пучок инжектируется катодом fl вакуумный канал и удерживается магнитным полем, создаваемым катушками соленоида. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. i V 00 X) N5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> (111

А1

17 (51)5 H 05 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (46) 30.05.90. Бюл. ¹ 20 (21) 3914404/24-21 (22) 21. 06. 85 (72) А.М. Марке ев, P.À. Мещеров (53) 621. 384. 6(088. 8) (ф6) Быстрицкий В.М., Диденко А.Н. . Мощные ионные пучки. М.: Энергоатомиздат, 1984, с. !52.

Жигалев Г.А., Феоктистов А.Л. Журнал технической физики, 1984, ¹ 11, с. 1171-1178. . Friedman М. Phys. Rev. Lett, 1974, v. 32, № 3, р . 92-94. (54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ СИЛЬНОТОЧНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации высокочастотного электромагнитного излучения и исследования коллективных методов ускорения заряженных частиц. .Цель изобретения — расширение час" тотного диапазона и упрощение управления частотой и глубиной модуляции тока сильноточного электронного пучка — достигается путем инжектирования в вакуумную область модулирован ного ионного потока в направлении,. перпендикулярном направлению распространения сильноточного электронного пучка. Устройство, реализующее способ, содержит электронный пучок 1, катод 2, канал 3 дрейфа, катушки 4 соленоида, участок 5 с поперечным сечением, большим сечения канала, металлическую сетку 6, управляемый источник 7 ионов, коллектор 8.Электронный пучок инжектируется катодом в вакуумный канал и удерживается магнитным полем, создаваемым катушками соленоида. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1 130

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации мощного высокочастотного электромагнитного излучения и исследования коллективных методов ускорения заряженных частиц.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона и упрощение управления частотой и глубиной модуляции тока сильноточного электронного пучка (СЭП).

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа модуляции сильточного электронного пучка.

На чертеже приняты следующие обозначения: электронный пучок 1, катод ,2, канал 3 дрейфа, катушки 4 соленоида, участок 5, имеющий поперечное сечение, большее сечения канала, металлическая сетка 6, управляемый источник 7 ионов, коллектор 8;

Электронный пучок 1 инжектируется с катодом 2 в вакуумный канал 3 дрейфа.и удерживается продольным магнитным полем, создаваемым катушками 4 соленоида. В канале имеется относительно короткий участок большего чем канал, диаметра — участок

5, цилиндрическая поверхность кото" рого выполнена из металлической сетки 6. Из управляемого источника

7 ионов через эту сетку в электронный пучок инжектируется модулированный ионный поток. Электроны, прошедшие через уачсток 5, попадают на коллектор 8 в конце камеры.

Известно, что ток СЭП, распространяющегося в вакууме, ограничивается провисанием электростатического потенциала, обусловленным пространственным зарядом пучка. Предельное значение транспортируемого тока уменьшается.при увеличении отношения радиуса канала к радиусу пучка и в рассматриваемой структуре может быть значительно меньше, чем в гладком канале дрейфа, эа счет провисания потенциала на участке 5. Глубина потенциальной ямы на участке 5 может регулироваться путем изменения диаметра участка и.его длины, достигая в пределе величины напряжения в диоде.

Инжектируя на участок 5 канала дрейфа ионы, можно обеспечить нейтрализацию пространственного заряда

СЭП и уменьшить глубину потенциальной

8172 2 ямы. Величина транспортируемого тока СЭП при этом возрастает и может достигнуть величины, близкой к значению предельного вакуумного тока в камере. После ухода ионов из участка

5 канала дрейфа вновь формируется потенциальная яма и электронный ток уменьшается.

Таким образом, инжектируя модули1О рованный с частотой t ионный поток, можно обеспечить модуляцию тока СЭП с той же частотой.

Управляемый, источник 7 ионов может быть выполнен в виде плазмонаполненного диода или триода, из которого вытягивается ионный поток, пропускаемый через коаксиальный резонатор с перестраиваемой частотой.

Энергия и плотность тока ионов регулируются величиной прикладываемого к диоду напряжения. Например, для

507. модуляции СЭП с током 6 кА, ра- . диусом 2 см,, энергией 0,5 мэВ требуется модулированный ионный поток

25 сечением 20 см и с плотностью тока

j. (7 А/см. Длина и диаметр участка

5 составляют при этом 7 см и 14 см соответственно.

Использование изобретения позво-. лит уменьшить длину участка. транспортировки, на котором осуществляется модуляция тока СЭП, по. сравнению с известным способом от нескольких метров до нескольких сантиметров в, 35 диапазоне частот до 200 МГц.

При заданных размерах участка 5 канала дрейфа управление глубиной и частотой модуляции тока СЭП осуществляется путем изменения частоты моду40 ляции, плотности и энергии ионного потока. Рассчитав IIO известным формулам величину предельного тока и spe- . мя движения ионов поперек канала, можно показать, что для используемых 5 в настоящее время электронных и ион ных пучков частота и глубина модуляции могут регулироваться в пределах от 10 до 300 МГц и от 0 до 803 соответственно.

5О

Ионный поток, модулированный нв заданной частоте, инжектируется в ви" де отдельных сгустков поперек участка 5. Начальная энергия ионов составляет 50-200 кэВ. По мере движения к оси электронного пучка ионы уско- . ряются в потенциальной яме, глубина которой достигает 200-500 кВ, а за- тем тормозятся. На выходе .из пучка

Составитель А.Енбаев

Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Редактор Т.Лошкарева

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 М

Заказ 1538 осква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 . Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1308 ионы имеют приблизительно ту же энергио, что и при входе в лучок. Таким образом, все ионы выходят из пучка и попадают на противоположную стенку с энергией, равной энергии инжекции, затем процесс повторяется..Формула изобретения, 1, Способ модуляции сильноточного 10 электронного. пучка (СЭП) транспортируемого в вакууме в продольном магнитном поле, отличающийся тем, .что, с целью расширения частотного диапазона и упрощения управле- 15 ния частотой и глубиной модуляции тока СЭП, и вакуумную область инжекти172 4 руют модулированный ионный поток в направлении, перпендикулярном направ" пению распространения СЭП.

2. Устройство для модуляции сильноточного электронного пучка, содержащее катод, канал дрейфа, расположенный внутри соленоида, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и упрощения управления частотой и глубиной модуляции тока, в канале дрейфа выполнен участок с поперечным сечением, большим сечения канала, и боковой поверхностью из металлической сетки, со стороны которой подсоединен источник ионов, управляемый по частоте и величине тока.