Диод с магнитной изоляцией

 

ДИОД С МАГНИТНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ содержащий вакуумную камеру с соосно расположен-ными в ней цилиндричес КИМ катододержателем, катодом и анодной трубой дрейфа и магнитную систему для создания в трубе дрейфа однородного поля, параллельного оси электродов , отличающийся тем, что, с цепью увеличения длительности и средней плотности тока, формируемого диодом, катод выполнен в виде кольцевого лезвия, закрепленного на катододержателе на расстоянии 1-3 радиуса катододержателя от его торца и выступающего над поверхностью катододержателя на 0,3-0,7 расстояния между боковой поверхностью катододержателя и внутренней поверхностью анодной трубы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 1(5)) Н 05 И 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3328452/18-21 (22) 07.08.81 (46) 30.03.84. Бюл. М 12 (72) A.A,Êèè è П.A,Xðÿïîâ (7l). Институт сильноточной электроники СО AH СССР (53) 621.384.6(088.8) (56) 1; Кошелев В.И. Физика плазмы.

Иып. 3, 1979, с. 698.

2. Беломытцев С.Я. и др. Тезисы докладов III))сесоюэного симпозиума

Ilo сильноточной импульсной электроии Ice, 1oMcK, 1978, . 84 (llpoToTHII) (54)(57) диод с млгнитноИ изоляциеа, содержащий вакуумную камеру с соосно расположенными в ней цилиндрическим катододержателем, катодом и анодной трубой дрейфа н магнитную систему для создания в трубе дрейфа одно- родного поля, параллельного оси электродов, отличающийся тем, что, с целью увеличения длительности н средней плотности тока, формируемого диодом, катод выполнен в виде кольцевого лезвия, закрепленно. го на катододержателе на расст янии I-3 радиуса катододержателя от его торца и выступающего над поверхнос- . тью катододержателя на 0,3-0,7 расстояния между боковой поверхностью катододержателя и внутренней поверх.ностью анодной трубы.

1001843

ВНИИПИ аказ 2410/4 Тираж 783 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул,Проектная, 4

Изобретение относится к технике получения импульсных электронных пучков и может врыть использовано, чапример, для генерации СВЧ-излучения и коллективного ускорения ионов.

Известна конструкция диода с, — 5 нитной изоляцией, в котором катод, помещенный в однородное магнитное поле, выполкен в виде острий, укрепленных на оси системы и удаленных на равные расстояния от цилиндрического анода (lj . В результате искажения электрического поля в межэлектродном промежутке, вносимого остриями, изменяются условия дрейфа катодной плазмы в скрещенных электрическом 15 и магнитном полях, что приводит к уменьшению скорости движения катодной плазмы Vp ïoïeðåê магнитного поля.

Однако в этом устройстве электронный пучок имеет неодродную азимутальную . структуру, что ограничивает область его применения.

Известен также диод c магнитной изоляцией, содержащий вакуумную каме- ру с соосно расположенными в ней цилиндрическим катододержателем, катодом и анодной трубой дрейфа и магнитную систему для создания в трубе дрейфа однородного поля, параллельного оси электродов )2J . Цилиндрический пучок электронов, формируемый диодом таКой конструкции, имеет однородную азимутальную структуру.

При ".-.ом, однако, скорость движения катодкой плазмы Чу составляет

5 10 см/с, 35

Основным недостатком прототипа является большая скорость движения катодной плазмы Upi поперек магнитного поля, что вызывает уменьшение длительности импульса тока, формируемого диодом, 40 и снижение плотности тока, усредненной по длительности импульса тока.

Целью изобретения является увеличение длительности и средней плотности тока, формируемого диодом, путем 45 уменьшения скорости движения катод- с ной плазмы поперек магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, что в диоде с магнитной изоляцией, содержащем вакуумную камеру с соосно расположенными в ней цилиндрическим катододержателем, .катодом и анодной трубой дрейфа, и магнитную систему для создания в трубе дрейфа однород ного поля, параллельного оси электродов, катод выполнен в виде кольцевого лезвия, закрепленного на катододержателе на расстоянии 1-3 радиуса катододержателя от его торца и выступающего над поверхностью катододержателя на 0,3-0,7 расстояния 60 между боковой поверхностью катододержателя и внутренней поверхностью анодной трубы.

Устройство изображено на чертеже и состоит из вакуумной камеры 1, к которой при помощи изолятора .2 крепится катододержатель 3, имеющий торец 4 в форме полусферы. На катододержателе установлено кольцевое лезвие 5. Катододержатель расположен внутри анодной трубы 6 дрейфа, где находится также коллектор 7 пучка.

Анодная труба дрейфа расположена на оси соленоида 8 и соединена с вакуумной камерой 1 коническим переходом.

Диод работает следующим образом.

При подаче импульса высокого напряжения отрицательной полярности на катододержатель 3 интенсивная эмиссия электронов первоначально происходит с кромки кольцевого лезвия, поскольку напряженность электрического поля на ней максимальна.

Протекание тока н месте стыка катододержателя 3 и лезвия 5 вызывает образование плазмы, которая в дальнейшем является источником электронов пучка. При этом эмиссия электронов и образование плазмы на кромке кольцевого лезвия 5 прекращаются.

Плазма, образовавшаяся в месте стыка катододержателя 3 и лезвия 5, имеет хороший электрический контакт вдоль магнитного поля с плоской поверхкостью лезвия 5, что приводит к закорачиванию поля поляризации плазма и уменьшению скорости ее движения поперек магнитного поля. Формируемый электронный пучок осаждается на коллектор 7 и имеет однородную структуру, так как плазма образуется по всей окружности, образованной стыком катододержателя и лезвия.

Размещение лезвия 5 в однородном магнитном поле соленоида 8 обеспечивает малость поперечной скорости электронов. Торец 4 катододержателя выполнен в форме полусферы для уменьшения на нем напряженности электрического поля и предотвращения образования плазмы.

Таким образом, предложенное устройство позволяет значительно увеличить по сравнению с прототипом длительность импульса тока, формируемого диодом, и усредненную по длительности импульса плотность тока поскольку L 1/Vp«а с J /4, где среднее по длительности тока 5 сечение пучка. Отметим, что увеличение связано с тем, что величина

В в предложенном устройстве остается меньшеи по сравнению с прототипом в течение более длительного времени.