Устройство для ускорения электронов

 

с ьС)(»33 С(3Б(=. 1 )31)((Х

> (т 1.3/>»I!1»)fс Г1»,((с-i ";- .14 »,"

РГ С П)/Б.Г11 (Н

С/стс Н т>5 it 7/00

1 ОС.У/1АРСТг3-Н(-1-111 HGFA<1TE T СССЗР

П/3 ДЕЛАМ ИЗС1БРЕТЕ1-1ИЙ И )3Т1)РЬ)ТИ1 с

p/!:,, :. с Я Е ,(-сссс»л.„- тт»»с сс:-Стяг»сс». я »-.»»»: ю» ." = .—;» ë»..»"» ЗС» "Д.. —,- Ñ@çÅÆÒ ÊËä ðóäó(Ùðð!

;е с с . с ! с/>::., i",/-j 1 j 1;1"-:- ; 1111 стт/С -:„

/, i11!I 1(f

,11 1> с 1,I(11 с Н . 1 )!(:-c .(:!i ." .. 1| с >Л Ь сс .

) 1; е с я те., .;; /е " . j; li!i) jii 3! ыо

11(!ß >тС К 1 T)lii j. >:! ii!ii) (НОЕ- ii 1 Рт)й(-" т/с; )1(i)ii Ir i)11 ЛО(l!) ° (1((к/,- т .(сн(Е (-,;(-Ii(т.-,о венно, см, Чс (. .КИЕ а!, Г it-j; tЬ 1! О с) сl 1 1(Ii) 1 (. I I I!!..(» (). Iокт т>о Il.i) 11 31 ) i .. 3 (, с(1: Е -j 3 (>С . (а I it)iтl)С) ГО

-(1)т»)(>ив(1/ -;(1>!i--, !. Ва;(-,I /! !. (; jo;.р .>T 3Кт.)!) т) УДОВПзтj3()1>3!Ñ j 3 С).(О И:П

1 . 3 1 li 1., ((-" 3 .С»,, Н т.т- - (т 1

; 7",) (i/ )

»

1 =, ()

»

i) ) 71", 7

> () Я ))) 7 /" 7 / 77,, — 7

1 1 (11 Я!()- . )(т, ):, 1:);,) )

1 )/ r /(дЧ

А н (! > . С 1 r . С 13 11) . . >Е 7

/ С 1

1/ ) У(, 7Р(11 СТЙ(3 . (11)!

, j1 "1!? с с>:к ;-. 1:(1/(с:

„„Я0„„3 158026

Н вЂ” напря)хенность магнитного поля, 3;

Lj ..— 1(а)(РЯ)т:Е(«(Е На ЭЛЕКтРОДаХ

1 (азора (Б), определяемое !

3»j1)(!(жен ием

Е,; максимальная напр я)хе в((ость э/(i!j;трического пс ля в зазс—

РЕ МЕ)(З>У ЭЛЕ тРОДаМИ, ОГРа—

::гиченная уровнем появления

-;, rо электронной (холодной) эмиссии, Б//см;

I г,„ — радиусы внутреннего и внешнего электродов соответст, pj: этом каждьтг(электрод радиуса т(ВС(ЯЕТСЯ аНОДОМ ПО ОТ(3ОШЕНИИ К в yt реннему электроду радиуса г< сатодом по отношени(с) к внешнему э/« ктроду радиуса Г,, инчекс (ринимает значения от 1 до n — 1, ,::,е 1. — число электродОВ, 11 )8(121) расположенные:Электроды, из готов;,Ip «. нь е пз немагнитио! О материала, при

5 этом радиус каждого зле к "j) oöH у;!о!злетворяет условия) 1. =E - tg v г

Д КЭ (()(i, К увеличении давления газа в камере выше 10 " Па. 15

Изве("тел ис гОчник поляризованных не предусматривается.

Прототипом предлагаемого устрой- 30 ства является устройство для ускорения электроно)з, содержац>ее вакуумную камеру с двумя цилиндрическими, аксиально расположенными электродами, установленную внутри соленоида.

Электронная пу(!(ка размещена внутри центрального электрода. Камера имеет отверстие для напуска атомарного водорода. Предельное давление в камере составляет 10 Па (2). 40

}1едостатком прототипа является невозможность »е только увеличить, но и сохранить достигнутую энергию электронов 50 кэВ вследствие понижения электрической прочностH в зазоре 45 с увеличением давления в камере выше

10 Па при заданном магнитном поле.

Цель изобретения — повышение электрической прочности ускоряющего устройства сувеличением давления газа в камере при постоянной напряженности магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ускорения электронов, содержащем внутрисолено— ида вакуумную камеру сдвумя аксиально расположеннымиэлектродами,находящимися в скрещенных электрическом кого режима

11эОбретение относится к технике получения пучков заряженных частиц в ускорителях и ппазмотронах, в частHoc ги в источнике поляриэованных э(ектронов.

B устройствах, использующих взаимодействие пучков заряженных частиц с газовыми струями при .наличии магнитных полей (например, плазмотроны, источники поляризованных электронов), возникает проблема повышения электрической прочности в зазоре между электродами при электронов, в котором ускорение осуществляется электростатическим потенциалом между двумя аксиально расположенными электродами, находящимися в магнитном поле соленоида 1 (, В вакуумную камеру устройства поступает атомарный водород, Взаимодействующий с пучком электронов.

Источник имеет низкую энергию поляризованных электронов, которая не превышает 1 кэВ. Ускорение до более высоких энергий В данном источнике и МаГHHTHOM ПОЛЯХ, Установ«ЕНЫ ДОПОЛни тельные пили ндри (еские ак сна)!i>Ho г; ),36 jj0 }э + 33; „ !, (, I ДЕ> }3 Н(1ПРЯжЕ Н НО С Т F> " За>! HИ "HO ГO i О:(Я

L1i — напряжение на эз!ектр одах заз Ора (()), определяемое Hblp«æp— нием где,,— максимальная на(згэяж(. «нос,!., электрического поля В .азорах между электро;!ами, (эграниченная уровнем появления авто— электронной (холод((ой) эмиссии, В/см, г г, — р lj(E!óc(>(внутре«него и ВIKI!(13åK Э (> Э го ()J((- I(òрОДОВ соотве гс пз(-ипо, ипдек(3 i!pEI«Hb(;)eT значе(>ие От 1;io п — 1, где и — число э:(pic Тр Одо!з; каждый электрод ра«иуса г(я(зляется анодом по отношению к !зпу! j) eII«era a)(elòð;и;у

pBi(! Iусл Г((j г! к ат ОдОм ПО О тношен! (ю к внешнему электроду радиуса г э; .

В зазоре между эл(. ктр o;Ii» и! В (.е г„га

ВО 3 НИК>((ОТ 3:(ЕК TPО!«>! В РЕ 3 $> 1Ь (! т(j);1 3:IH>(пых фг(Зич вских проц((co!3, нап1)имер 13 резуJ!1 Tате Взаимодейст-: 1«

КОСМИЧЕСКОГ() и 33!У-(ЕПИЯ С i IЗ(Э:.! камере . При наложении маг>п(тно го .; ()ля прои(хо,(Hт сни)кение электри !Сск(>й проч«о(ти, 13ыз!Эанное у:зе !иче(иг(i ,;! JIE3Hi! 1 IIp ot) е э г! э I E(x э Iе!(тp oii o> (и(. па иопи:зиру!шцпх сто.l((i(oi3CHE(é. П !31!—

ШЕ!«!Е .ЭЛ(!

iIO.! УCTj) ОЙСТВ Г СВ)1за НО С Ol P 11 1!»Е— иие м; —.,л It!bi пробе га э:(е кт-.э() по!3 путем умен >шеiiия эа.з(ра между «;(с-iäi«I по paci! O (Oii(L H«(>1>1I(Э (Е КтP ОДаМИ ° - МЕ Н ВШЕ и((в > а:3Oj) а I Pl(«3 (>!ПГ! К 3 Bb(()(I

1158026 по отношению к внутреннему электроду радиуса r и катодом по отношению к внешнему электроду радиуса rÄ, i принимает значения от 1 до и — 1, где

5 n — число электродов.

10 перера пределения напряжения между электродами так, что максимальные напряженности Е в любом из зазоров между цилиндрами равны согласно фор30 муле где к1

L — напряжение между электро— дами, В; г — радиусы внутреннего и внешне— го электродов соответственно, см.

Из формулы (1) при условии замы— кания орбит электро нов на электрод радиуса следует, что

Условие максимально возможного приложения магнитного поля приводит к требованию, чтобы радиус внешнего вводимого электрода был близ ок к радиусу внутреннего элек трод а . Если уменьшить согласно этому требованию зазор между электродами, а напряжение между ними сохранить постоянным, что происходит снижение электри- 2 ческой прочности в силу действия другого Ьактора — увеличения напряженности электрического поля до уровня автоэлектронной (холодной) эмис— сии. Снижение напряженности электрического поля осуществляется за счет радиус внутреннего электрода; радиус внешнего 3JIp KTp op2; 35 напряжение между электродами; электрод радиуса r является анодом

На чертеже приведен конкретный пример осуществления решения с одним дополнительным электродом.

На оси вакуумной камеры 1 внутри электрода 2 расположена электронная пушка 3. Электрод 2 подсоединен к источнику отрицательного напряжения

4, следующий (дополнительный)1электрод 5 подсоединен к источнику напряженияя чер е з делит ель 6, внешний электрод 7 соединен с анодом 8 и за— землен. Электроды. разделены изоляторами 9. Устройство помещено внутри соленоида 10. В средней части соленоида

У вакуумной камеры и электродов имеет— ся отверстие 11 для напуска газа.

Устройство работает следующим ооразом.

Напряжение между электродами распределяется делителем 6 согласно формуле (2), так что на внутреннем электроде 2 создается максимальное напряжение относительно электрода с максимальным радиусом, который соединен с анодом, как показано на чертеже. Электроны, эмиттируемые электронной пушкой 3 после взаимодействия с атомами газовой струи, ускоряются в зазоре между торцом внутреннего электрода 2 и анодом 8.

Данное устройство, обладает повышенной электрической прочностью.

| (;, Е (:.: ((И k.,(: Б. 3 (Г! ".: ((- кг>е; р . 1,;

Редлкто1 .I. УT(."!;è((» 3лкл з 6646 /k (Тир г(ж 1 Ч 3 1» (;,, !(:

И1И111111 Г(II yg(,.(рс.(((е:.((((((к! к. и !:.ге (а(.(i(çîáðñ (е(ш((«:: . ;J! г:((.

1 j ЗР 3 з, i 1