Источник электронов со взрывным катодом

 

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ СО ВЗРЫВНЫМ КАТОДОМ, содержащий вакуумную камеру с размещенными в ней анодом и катоднЕлм электродом, в полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с катодным электродом, отличающ-.ийся тем, что, с целью увеличения .длительности генерирования .электронного пучка, эмиттер размещен между вспомогательным электродом и анодом и обращен эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду, а боковая стенка полости катодного электрода выполнена прозрачной для молекул газа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 015 1 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц ( с

E c

Н Ав ЮРСЙОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3270203/18-21 (22) 08.04.81 (46) 30.09.83. Бюл. Ф 36 (72) Э.Н.Абдуллин, Г.П.Баженов, Г.И.Ерохин и О.Б.Ладыженский (71) Институт сильноточной электроники Сибирского отделения AH СССР (53) 621.385.032.212(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 602041, Н 01 Ю 29/48, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 878100, кл. Н 01 Х 29/48, 1978 °

{54)(57) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ СО

ВЗРЫВНЫМ КАТОДОМ, содержащий вакуум„.Я О„„Я7Я}22 A ную камеру с размещенными в ней анодом и катодным электродом, в полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с катодным электродом, о т л и ч а ю щ..и и с я тем, что, с целью увеличения длительности генерирования электронного пучка, эмиттер размещен между вспомогательным электродом и анодом и обращей эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду, а боковая стенка полости катодного электрода выполнена прозрачной для молекул газа.

971022

Изобретение относится к технике генерирования электронных пучков и может быть использовано в радиационной технологии, в ускорителях для накачки лазеров, в физических исследованиях.

Изв есте н источ ник электродов со взрывным катодом, содержащий помещенные в вакуумную камеру эмиттер, анод и полый катодный электрод, в который углублен анод(1). Эмиттер ðàñ-Ю положен внутри фокусирующего электрода, имеет электрический контакт с последним и удален от анода на рас-. стояние, квадрат которого не меньше площади поверхности анода, соби- 15 рающей электроны.

Недостатком этого источника элект-. ронов является то, что он не позво,ляет получать электронные пучки с длительностью, превышающей по порядку величины 10 с.

Известен также, источник электронов со взрывным катодом, содержащий вакуумную камеру с размещенными в ней анодом и катодным электродом, в полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с катодным электродом f2) .

Недостатком этого источника электронов является. то, что длительность генерирования электронного пучка в нем не превышает по порядку величинь:

10 с.

Причиной ограничения длительности генерирования электронного пучка в 35 том и другом источниках является зажигание низковольтного разряда между электродами источника из-за накопления газа в межэлектродном промежутке. Десорбция газа происходит под 4О действием .электронной бомбардировки анода и коллектора электронов. Накопление газа происходит в результате того, что скорость поступления газа в межэлектродный промежуток значительно больше скорости удаления 45 газа иэ межэлектродного промежутка, ограниченного стенками катодного электрода.

Целью изобретения является увели- 50 чение длительности генерирования электронного пучка источником элект1 ронов.

Цель достигается тем, что в источ нике электронов со взрывным катодом, содержащем вакуумную камеру с разме- щенными в ней анодом и катодным электродом, в,полости которого расположены вспомогательный электрод и эмиттер, электрически соединенный с катодным электродом, эмиттер размещен между вспомогательным электродом и анодом и обращен эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду, а боковая стенка полости катод- 65 ного электрода выполнена прозрачной для молекул газа.

Размещение эмиттера между анодом и вспомогательным электродом и выполнение его обращенным эмиттирующей поверхностью к вспомогательному электроду исключает флуктуации эмиссионной способности плазменной поверхности как за счет предотвращения прямого выхода плазменных сгустков к границе эмиссии плазмы, так и за счет жесткой фиксации потенциала электрода, непосредственно примыкающего к границе эмиссии. Выполнение катодного электрода из материала с высокой прозрачностью для молекул газа исключает накопление в межэлектродном промежутке десорбированного газа и в то же время исключает возможность выхода плазмы за пределы полости катодного электрода.Благодаря тому что плазма за пределы полости катодного электрода не выходит, площадь эмиссионной поверхности катодной плазмы возможно ограничить по периметру и тем самым обеспечить необходимое условие для реализации квазистационарного режима взрывной эмиссии. С другой стороны, благодаря тому что стенки полости катодного электрода прозрачны для газа, рост давления газа в полости катодного электрода замедляется и длительность квазистационарного режима взрывной эмиссии возрастает. На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого источника электронов со взрывным катодом; на фиг.2 — осциллограмма тока пучка, генерируемого источником.

Источник электронов со взрывным катодом состоит иэ вакуумной камеры 1, катодного электрода 2, эмиттера 3, вспомогательного электрода 4 и анода 5. Катодный электрод 2 укреплен на одном из фланцев камеры 1 с помощью изолятора 6. Вспомогательный электрод 4, выполненный, например, из отрезка медной проволоки диаметром 1 мм, укреплен по оси электронно-оптической системы на торцовой части катодного электрода 2 с помощью изолятора 7. Эмиттер

3 размещен между анодом 5 и вспомогательным электродом 4. Катод 3 может быть выполнен s виде диска из углеграфитовой ткани. Расстояние между концом проволоки вспомогательного электрода 4 и центром дискаэмиттера 3 установлено так, чтобы на обращенной к вспомогательному электроду стороне плоскости эмиттера 3 обеспечивалось надежное возбуждение взрывной эмиссии. Цилиндрическая часть катодного электрода 2 может быть выполнена, например, из стальной сетки с размером ячейки

971022

Ю de c

Составитель- A. Захаров

Техред A.Ач Корректор Г.Огар

Редактор О.Юркова

Заказ 8242/7 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 (0,5 х 0,51 мм2 с геометрической прозрачностью 80Ъ.

При приложении к катодному электроду импульса напряжения отрицатель ной полярности между эмиттером 3 и вспомогательным электродом 4 воз5 буждается разряд. Плазма разряда расширяется, выходит из области экранирования от поля анода и из нее начинают отбираться электроны на анод.

С момента появления электронного пуч-10 ка с анода и коллектбра десорбируется газ, который поступает в полость катодного электрода. Если бы стенки полости были непрозрачны для молекул газа, то давление газа в полос- 5 ти катодного электрода эа время порядка 10 с возрасло бы до величины 104мм рт.ст. и в межэлектродном промежутке зажегся бы низковольтный разряд, что и наблюдается в прототипе. В предлагаемом источнике электронов стенки полости катодного электрода прозрачны для молекул газа, и рост давления газа в полости происходит значительно медленнее.

Поэтому длительность генерирования электронного пучка оказалось возмож ным увеличить до времен порядка

10 с. Осциллограмма тока пучка приведена на фиг.2.

Таким образом, размещение эмиттера между анодом и вспомогательным электродом, обращение его эмиттирующей поверхности к вспомогательному электроду, выполнение катодного электрода с высокой прозрачностью для молекул газа обеспечивает следующие преимущества предлагаемого источника электронов перед прототипом.

Предлагаемяй источник электронов позволяет получать электронные пучди длительностью не менее 10 с, что на порядок превышает длитель- ности, достигавшиеся ранее в источниках электронов на основе взрывной эмиссии.

Применение конструкции заявляемого источника электронов может быть полезным при необходимости генерирования электронных пучков с большой частотой следования.