Источник электронов
ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий соосно расположенные в газонаполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод, отличающийс я тем, что, с цепью упрощения конструкции и повьппения эффективности источника, вспомогательный электрод выполнен в виде отрезка метаплической проволоки, соединен с анодом и расположен со стороны анода, противоположной катоду, на р1асстоянии от анода, определяемом соотношением i iil I- + D 4 --D 4 . Н где L - расстояние между анодом и вспомогательным электродом; I) - наибольший размер отверс9 тия в аноде; Н - расстояние между катодом (Л и анодом.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК. SU„„1118222
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 1. 1 — а — (— +4 D 4 . Н вЂ” расстояние между анодом и вспомогательным элекгде. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3508282/1 8-21 (22 29.10.82 (46) 23.08.85. Бюл. У 31 (72) Н.А.Успенский и В.П.Федяков (53) 621.385,6(088. 8) (56) 1. Крейндель Ю.E. Плазменные источники электронов. Атомиздат, И., 1977, с. 64.
2. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов. Атомиздат, М., 1977, с. 71 (прототип). (54) (57) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОНОВ, содержащий соосно расположенные в газонаполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогатель- ный электрод, отличающий— с я тем, что, с целью упрощения
<>>14 Н 01 J 3/02. Н 05 Н 1/00 конструкции и повышения эффективности источника, вспомогательный электрод выполнен в виде отрезка металлической проволоки, соединен с анодом и расположен со стороны анода, противоположной катоду, на расстоянии от анода, определяемом соотношением тродом;
D - наибольший размер отверстия в аноде;
1l — расстояние между катодом и анодом.
1 I. 1 D — (— (4, D 4 Н где
Н
1 Ь 1 (+
4 D 4! 111822
Изобретение относится к технике создания ускоренных электронных пучков и может найти применение в устройствах, предназначенных для электронной сварки, и в устройствах иони- 5 зации.
Известен источник электронов, содер ".ащий соосные катод и анод с отверстием, установленные в газонаполненной камере н подключенные к источ-10 нику, питания t 1).
В известном источнике пучок электронов получают в тлеющем разряде.
Недостатком известного источника электронов является сравнительно низ-.15 кий КПД в области давлений порядка
10 торр, так как тлеющий разряд при таком давлении горит при очень высоком напряжении (, 10 кВ . и выше).
Известен такжеисточник электронов,2б содержащий соосно расположенные в газо-. наполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод (23, Между катодом и анодом подключен осцовной источник 25 британия, а между анодом и вспомогательным электродом — дополнительный источник питания. В-известном источнике пучок электронов получают в тлеющем разряде между. катодом и ано- ЗО дом. Между цилиндрическим электродом и анодом горит вспомогательный разряд, который позволяет повысить КПД источника в области давлений порядка 10 торр облегчая горение основно1
35 го разряда.
Недостатками известного источника электронов явля тся сложность конструкции и сравнительно низкая эффективность, что связано с необходимостью использования двух источников питания и требованием точной юстировки вспомогательного. электрода относительно анода °
Целью изобретения является упроще45 ние конструкции и повышение эффективчости источника электронов.
Поставленная цель достигается тем, что в предложеннбм источнике электронов, содержащем соосно распо-. ложенные в газопаполненной камере анод с осесимметричным отверстием, катод и вспомогательный электрод, последний выполнен в виде отрезка металлической проволоки, соединен с анодом и расположен со стороны анода, противоположной катоду, íà pa"2 2 стоянии от анода, определяемом соотношением
" — расстояние между анодом и вспомогательным электродом;
Э вЂ” наибольший размер отверстия в аноде;
Н вЂ” расстояние между катодом и анодом.
На фиг. 1 показан предлагаемый источник электронов в разрезе; на фиг, 2 — приведено распределение потенциала вдоль оси источника.
Источник электронов, содержит газонаполненную камеру 1, в которой соосно установлены катод 2 и анод 3 с осесимметричным отверстием 4. Между катодом и анодом подключен источник питания 5. 3а анодом 3 со стороны противоположной катоду 2, установлен вспомогательный электрод 6, выполненный в виде отрезка металлической проволоки, электрически соединенный с анодом. При этом расстояние от анода
3 до электрода 6 удовлетворяет соотношению
Источник. электронов работает следующим образом.
При определенном давлении газа (10 -10 " торр) в гаэонаполненной камере 1 и при подаче от источника питания 5 напряжения между катодом 2 и анодом 3 загорается тлеющий разряд. (разряд с полым анодом). У отверстия
4 в аноде 3 образуется плазма, из которой электрическим полем, возникающим между катодом 2 и анодом 3, вытягиваются и ускоряются положительные ионы, которые образуют пучок, выходящий через отверстие 4 в аноде 3 и ионизующий газ в заанодном пространстве.
На фиг. 2 показано распределение потенциала Ц по оси Х источника. При этом потенциал анода принят за нулевой. Как видно из чертежа, около вспомогательного электрода 6 в результате провисания электрического поля в анодное отверстие 4 образуется потенциальная яма. Электроны, образовавшиеся около электрода 6, движутся к его поверхности. Если диаметр этого электрода невелик (обычно меньше 1,5 мм), Редактор Л.Утехина Техред T Лубинчак Корректор Л.Бескид
Заказ 5766/3 Тираж 679 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3 11182 электроны с большой вероятностью пролетают мимо него, ионизируя остаточный газ на пути своего движения. Таким образом электройы, родившиеся около электрода 6, совершают вокруг него многократное колебательное движение, ионизируя газ. Положительные ионы, образовавшиеся в результате этого процесса, попадают на катод 2, что повышает ток, снижает напряжение горе-1р ния разряда и, следовательно, повышает эффективность источника.
Диаметр электрода 6 выбирают из соображений механической прочности.
Проверка показала, что надежная работа источника обеспечивается, если вспомогательный электрод выполнен в виде отрезка металлической проволоки, например, из нержавеющей стали диаметром 1 мм. Минимальное расстояние от анода до вспомогательного электроD да L = — выбирается из соображении
4 расходимости пучка электронов. Установка вспомогательного электрода ближе к аноду исказит траектории дви22 4 жения положительных ионов и электронов пучка. Максимальное расстояние
D D2 до электрода L = — + — определе4 Н но иэ условия провисания поля в анодное отверстие 4; чем больше отверстие (оно может быть произвольной формы) и чем меньше расстояние между катодом .и анодом, тем на большее расстояние . провисает электрическое поле, Опытная проверка предлагаемого источника электронов при давлении газа
-2 в газонаполненной камере 10 торр показала, что для получения тока
0,3 А необходимо напряжение между катодом и анодом 2 кВ, что в три раза ниже, чем у прототипа. В опытном образце устройства вспомогательный электрод представлял собой отрезок проволоки из нержавеющей стали диа— метром 1 мм, укрепленный на расстоянии 3 см от анода с отверстием
10 х 10 см. Таким образом, эффективность предлагаемого источника электронов была примерно в 3 раза выше, чем у прототипа.
