Ионная пушка

 

ИОННАЯ ПУШКА, содержащая размещенные в общем корпусе катод выполненный в виде замкнутого с од ного конца плоского витка с отверстиями для вывода ионного пучка. плоский анод, расположенный внутри катода и выполнеиньй со скруглениями на торцах и диэлектрическими участками, размещенными напротив отверстий в катоде, источник тока, подключенньй к разомкнутым концам катода, и два цилиндрических проводящих экрана, установленных симметрично аноду между электродами катода и имеющих контакт с ними, о тличающаяся тем, что, с целью увеличения однородности генерируемых пучков в их поперечном сечении , повышения надежности и снижения габаритов пушки, в нее введены полупроводниковые диоды, которые размещены между корпусом и катодом равномерно по его .длине, при этом аноды диодов подключены к катоду пушки , а катоды диодов - к корпусу пушки .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (бц 4 Н 05 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ", Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3846102/24-21 (22) 22.01.85 (46) 07. 12.86. Бвл. Р 45 (71),Научно-исследовательский институт ядерной физики, электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехническом институте им. С.M.Êèðîâà (72) В.М. Быстрицкий, Я.Е. Красик и В.M. Матвиенко (53) 62 1.384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1102474, кл. Н 05 Н 5/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1184424, кл. Н 05 Н 5/08, 1984. (54)(57) ИОННАЯ ПУШКА, содержащая размещенные в общем корпусе катод, выполненный в виде замкнутого с одного конца плоского витка с отверстиями для вывода ионного пучка, „„SU„„ l 275795 А 1 плоский анод, расположенный внутри катода и выполненный со скруглениями на торцах и диэлектрическими участками, размещенными напротив отверстий в катоде, источник тока, подключенный к разомкнутым концам катода, и два цилиндрических проводящих экрана, установленных симметрично аноду между электродами катода и имеющих контакт с ними, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения однородности генерируемых пучков в их поперечном сечении, повышения надежности и снижения габаритов пушки, в нее введены полупроводниковые диоды, которые раэмещены между корпусом и катодом равномерно по его длине, при этом аноды диодов подключены к катоду пушки, а катоды диодов — к корпусу пушки.

1275795

Параметры диодов выбираются такими, чтобы но время нарастания изолирующего магнитного поля до максимальной величины диоды были надежно заперты и не проводили, а при поступлении положительного высоковольтного импульса на анод диоды были бы открыты и соединяли катод равномерно по всей длине с корпусом.

Устройство работает следующим образом..

Включается источник 7 тока, подключенный. своими выводами к электродам катода 1, и по катоду 1 протека— ет ток, создающий в анод-катодном зазоре изолирующее магнитное поле.

Поскольку диоды 8 подключены к катоду 1 своими анодами, а к корпусу ион.ной пушки 9 — катодами, то для напряжения, появляющегося между нижним и верхним электродом виткового катода из-за индуктивности его и большой скорости нарастания тока от источника 7, 40

Изобретение относится к ускори- . тельной технике и может быть использовано для генерации мощных ионных пучков с большим поперечным сечением и с высокой однородностью тока и энергии по сечению пучка.

Целью изобретения является увеличение однородности генерируемых пучков в их поперечном сечении, повышение надежности и снижение габаритов пушки путем шунтирования с помощью диодов неоднородностей напряжения на катоде пушки, возникающих за счет емкостной связи между катодом и анодом, нагрузки прямым ионным и обратным электронным токами и индуктивности катода.

На чертеже приведена предлагаемая ионная пушка.

Устройство содержит катод 1, выполненный в виде плоского витка с прорезями 2 в верхней половине катодного витка, через которые выводится ионный пучок, плоский анод 3, имеющий скругления на своих торцах, диэлектрические участки 4 на поверхности анода, служащие источником плазмы, цилиндрические проводящие экраны

5 и 6, имеющие электрический контакт с верхним и нижним электродами виткового катода, источник 7 тока, подключенный своими выводами к витковому катоду, диоды 8, подключенные своими анодами к витковому катоду 1 и к корпусу 9 ионной пушки своими катодами.

1О !

35 диоды оказываются включенными:, ечно. Поэтому диоды не проводят ток при любой полярности источника 7 то" ка.

Поскольку емкость обратносмещенных переходов диодов на несколько порядков меньше емкости источника

7 тока (в случае использования емкостной батареи в качестве источника тока), ток катода в момент достижения своего максимума по всей поверхности катода одинаков, одинаково и магнитное поле по всей длине анодкатодного промежутка. В момент максимума магнитного поля на анод 3 от генератора высоковольтных импульсов подается импульс напряжения положительной полярности, Происходит поверхностный пробой диэлектрических участков 4 на поверхности анода и образующаяся плотная плазма служит источником ионов. Ионы. ускоряясь в анод-катодном промежутке, проходят через прорезь 2 в катоде. При поступлении фронта положительного напряжения на анод происходит первоначально заряд вакуумной емкости анод— катод. Ток заряда этой емкости является отпирающим для диодов 8, поскольку ток заряда замыкается на кор-, пус пушки. Отпирающими токами для диодов являются и ток образующего слоя электронов, и ток части иОнного пучка, попадающий на поверхность катода 1. Напряжение на прямосмещенных диодах составляет единицы-десятки вольт, поэтому напряжение на анодкаI îäíoì зазоре одинаково с большой степенью по всей его длине.

Образующийся слой взрывоэмиссионных электронов начинает. дрейфовать в скрещенных, высокооднородных магнитном и электрическом полях вдоль поверхности катода 1, Поскольку скорость дрейфа электронного слоя с весьма большой степенью точности является постоянной величиной в этом устройстве, накопления пространствЕнного заряда электронов вдоль ускоряющего зазора не происходит, что обеспечивает высокую однородность сформированного ионного пучка. Этот пучок, нейтрализованный холодными электронами, из стенок прорезей 2 катода 1 может эффективно транспортироваться к месту использования. Большие величины защитного показателя у современных силовых диодов позволяют реа1275795

Составитель В. Краснопольский

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор А. Шандор

Заказ 6583/59 Тираж 765

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

3 лизовать предложенное устройство, отличающееся весьма высокой надвкностью при любых режимах работы ионной пушки.

В случае, когда возможны рассо,гласовки ионной пушки с генерато-ром высоковольтных импульсов и на анод в течение длительного времени поступают разнополярные импульсы значительной величины, целесообразно использовать диоды лавинного типа или ограничивать обратное напряжение на диодах с помощью параллельно подключенных полупроводниковых ограничителей напряжения, например, типа . КСОЙ5 или КСОН10. ф

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволит повысить однородность ионного пучка до уровня, определяемого, в основном, неоднородностью анодной плазмы. Значитель- . но увеличивается надежность ионной пушки, поскольку по сравнению с известной (при прочих равных условиях) количество диодов, необходи10 мых для работы пушки меньше на пот рядок и больше чем количество конденсаторов и диоды работают с многократным запасом по току. Расширяется диапазон длительностей генерируемых

15 пучков до микросекундного диапазона.

Уменьшаются габариты пушки.