Способ инжекции электронов в импульсный ускоритель

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

Р1.:СПУ БЛИН

„„SU„:, 257S6O

А1 (50 4 Н 05 H 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 6 т t э

t госудд1ствкнньй номитет ссср по дклдм изоьрняний и ото*,ытий

Н АВТОРСКОМУ СОИД ТЕГИэСТВУ (21) 3755233/!8-21 (22) 20.06,84 (46) 15.09.86. Бюл. !! 34 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им,. С.Х.Кирова (72) Э.Г.Фурман (53) 621.384.6(088.8) (56) Крейндель 10.Е. Плазменные источники электронов. — И.: Атомиздат, 1977.

Месяц Г.Г. Генерирование мощах наносекундных импульсов. — И.: Сов. радио, 1974 г, стр, 215, рис.12б. (54) (57) СПОСОБ ИНЖЕК!ЯИ ЭЛЕКТРОНОВ

В ИИПУЛЬСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ, основанный на электронной эмиссии с эмиттера, после которой осуществляют импульсный вывод электронов из инжектора в ускоритель, о т л и ч а ю щ и й.— с я тем, что, с целью увеличения интенсивности и длительности электронного импульса, эмиттированные электроны направляют на поверхность диэлектрика, воздействуя на них электрическим полем в пространстве между эмиттером и поверхностью ди-электрика, и осуществляют накопление эмиттированных электронов на поверхности диэлектрика,а вывод электронов из инжектора в ускоритель производят путем прекращения воздействия на эмиттированные электроны поля в пространстве между эмиттером и поверхностью диэлектрика и после- Я дующего ускорения электронов в пространстве между эмиттером и анодом в противоположно направленном электрическом поле.

57860 о

Ф 12

Изобретение относится к наносекундной ускорительной технике и предназначено для получения электронных пу ков в ускорителях прямого действия, линейных индукционных ускорителях.

Цель изобретения — увеличение интенсивности и длительности электронного импульса.

Согласно предложенному способу инжекции осуществляется предварительное ,накопление электрического заряда электронами на поверхности диэлектрика конденсатора. Электроны удерживаются положительными зарядами другой обкладки, а в течение времени инжекции электронов осуществляют съем накопленных электронов на поверхнос,ти диэлектрика на сетку путем сооб щения ей положительного потенциала подключением ее к обкладке конденсатора прозрачности сетки часть электронов совершает колебания вокруг электродов сетки, образуя электронное облако, из которого извлекаются электроны в катод-анодный промежуток ускорителя.

На фиг.l показано устройство, реализующее предлагаемый способ инжекции электронов в импульсный ускоритель; на фиг.2 — временные диаграммы процесса.

На катододержателе 1 укреплены коронирующие электроды 2 (могут быть выполнены в виде сетки), расположенные над диэлектрической поверхностью диэлектрика 3 конденсатора с обкладкой 4. Обкладка 4 через импульсный источник напряжения 5 и токоограничивающий элемент 6 подключена к катододержателю 1. Обкладка 4 через активно-индуктивный импеданс 7 и ключ 8 . подключена к катододержателю 1. Анод

9 и изоляционный корпус 10 образуют вакуумную камеру. К катододержателю ! и аноду 9 подключен импульсный источник 11 питания.

На фиг.2 приведены эпюры напряженности электрического поля в диэлектрике конденсатора 3, тока в цепи конденсатора с диэлектриком 3, импульса ускоряющего напряжения источника 11 питания и импульса ускоренного тока.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t (фиг.2) подключается импульсный источник 5. Посколь4 ку диэлектрическая проницаемость диэлектрика 3 значительно больше, чем диэлектрическая проницаемость вакуума, все напряжение источника прикладывается к промежутку: сетка 2поверхность диэлектрика 3. С сетки

2 за счет автоэлектронной эмиссии на поверхности диэлектрика 3 начинает накапливаться электронами заряд.

Скорость накопления заряда определяется током в цепи 5 источника, который регулируется токоограничивающим элементом 6. К моменту времени t> на . поверхности диэлектрика 3 накапливается требуемый заряд, диэлектрик поляризуется и уравновешивает напряжение источника питания. Электроны на поверхности диэлектрика 3 удерживаются соответствующими положительными зарядами на обкладке 4, Напряжение источника к моменту времени t распределено между емкостями, образованными конденсаторами с диэлектриком 3, и промежутком: поверхность диэлектрика 3 — сетка 2. При этом напряже-. ние этого промежутка определяется в основном порогом автоэлектронной эмиссии .с.сетки 2, которая выполняет роль коронирующих электродов.

Перед подачей импульса ускоряющего напряжения (фиг.2) к промежутку катод — анод от источника

11 питания замыкается ключ 8, который в момент времени t подключает обкладку 4 к сетке 2 через активно-индуктивный импеданс 7. При этом накопленный ранее заряд электронами на поверхности диэлектрика 3 пачинает сниматься с поверхности диэлектрика и осаждаться на сетке, где компенсируются зарядом с обкладки 4 конденсатора, подключен.— ной к сетке 2. Часть электронов (в зависимости от прозрачности сетки ) колеблется вокруг электродов сетки перед тем, как коснуться их. При достижении требуемого значения тока, вызванного свободными электронами, в момент времени t подается имФ пульсный потенциал к катод-анодному промежутку от источника 11. Электроны, окружающие сетку 2, ускоряются и летят к аноду, а под действием

ЭДС источника 11 к сетке поступают электроны с анода, таким образом, то количество заряда, которое уносится током электронов s промежутке катод — анод с сетки, компенсируется

1с

Составитель Ю.Терешкин

Техред И.Верес Корректор М.Иаксимишинец.Редактор Л.Пчелинская

Заказ 5041/58 Тираж 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

3 1257 током источника ll по цепи: анод— сетка. При этом для исключения взрывной эмиссии с сетки 2 количество уносимого заряда во времени должно быть по крайней мере не больше заряда, окружающего сетку, т.е. ток диэлектрическая поверхность — сетка должен быть больше тока, инжектируемого и ускоряемого в промежутке сетка — анод, как показано на фиг.2. 10

Амплитуда и длительность тока определяется активно-индуктивным импедансом цепи импеданса 7 и сопротивлением промежутка: сетка 2 — диэлектрическая поверхность диэлектрика 3. 15 !

Согласно предлагаемому способу инжекции используются электроны, ра" нее накопленные в процессе заряда диэлектрической пластины, что поз- 20 воляет применять электронно-оптическую систему типа Пирса и гарантирует высокое качество инжектируемого

860 4 пучка (однородность по сечению пучка, малый разброс по скоростям и т.д.) .

Кроме того, подключение обкладки 4 конденсатора к сетке 2 в процессе инжекции электронов обеспечивает положительный потенциал сетки 2 относительно отрицательно заряженной поверхности диэлектрика 3. Если в процессе накопления электронов на ней образовались ионы (положительные), то они прижимаются к поверхности диэлектрика потенциалом сетки 2.

Таким образом, предлагаемый способ инжекции электронов в импульсный ускоритель обеспечивает условия работы эмиссионной поверхности катода при отсутствии низкоэнергетических ионов плазмы в катод-анодном промежутке и позволяет использовать работу пушки, например, с электронно-оптической системой типа Пирса, что гарантирует высокое качество формируемого и ускоряемого пучка.