Способ получения импульсного электронного пучка

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено при разработке ускорителей прямого действия с повышенным ресурсом работы. Сущность изобретения: промежуток между катодом 1 и анодом 2 заполнен эпегазом SF6, который обеспечивает требуемый режим высоковольтного вакуумного разряда, возникающего в промежутке между катодом 1 и анодом 2 при подаче ускоряющего напряжения Наличие элегаза, парциальное давление (вПа) которого Р лежит в пределах 0014/ck Р « 002/d, где d - расстояние между катодом 1 и анодом 2. обеспечивает повышение стабильности тока высоковольтного разряда от импульса к импульсу Этот эффект обусловлен образованием отрицательных ионов эпегаза, наличие которых исключает уменьшение тока разряда от импульса 1 табл, 3 ил

ОПИСАНБЕ ЛЗОБРЕТЕНИЯ.; ч

К ПАТЕНТУ

Ь

C

Qual

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4869032/21 (22) 25.09.90 (46) 15.1 1.93 Бюл. Йю 41-42 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете (72) Чекрыгин B.Н. (73) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО

ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено при разработке ускорителей прямого действия с повышенным ресурсом (19) RU (11) 20О3242 Cl (51} 5 Н 05 Н 5 00 работы Сущность изобретения: промежуток между катодом 1 и анодом 2 заполнен эпегазом SF6, который обеспечивает требуемый режим высоковольтного вакуумного разряда, возникающего в промежутке между катодом 1 и анодом 2 при подаче ускоряющего напряжения. Наличие элегаза, парциальное давление (вПа) которого P лежит в э пределах 0.014/d«P «002/d, где d — расстояние з между катодом 1 и анодом 2. обеспечивает повышение стабильности тока высоковольтного разряда от импульса к импульсу. Этот эффект обусловлен образованием отрицательных ионов элегаза, наличие которых исключает уменьшение тока разряда от импульса. 1 табл, 3 ил.

2003242

Р=-Р+Ро, Изобретение относится к технике пол-. учения электронных и ионных пу1ков с большим поперечным сечением, применяемых в технологических и научных целях, Известен способ получения электронных пучков, по которому пучок электронов генерируется из плазмы разряда в полом аноде. Для реализации этого способа необходимо применение поджигающих устройств, дополнительных электродов, дополнительного источника напряжения, что в конечном снижает надежность устройства и увеличивает его стоимость.

Известен также способ, выбранный нами за прототип, заключа1ощийся в том, что для получения электронных пучков большого ce«eiièII и большой длительности используется высоковольтньнй вакуумный разряд, зажигающийся между электродами в техническом вакууме.

Нецостатками таких ускорителей является малый срок службы электродной системы, так как источником ионов, необходимых для генерации электронных пучков, являются загрязнения на поверхности электродов, В ооиса11ии прототипа указано, что ток Bblсоковольтного DQK >IìliÎÃÎ разряда умень шается по величине от импульса к импульсу; после 100 импульсов амплитуда тока ВВР уменьшается на 50, от. первоначальной, после 200 импульсов на 707 и после 500 импульсов на 80 f, Цель!О изобретеlIИЯ ЯвлЯетсЯ увеличение срока службы электродов ускорителей, Поставленная цель достигается тем, что в способе получения электронных пучков, включающих I ålieðàöèI0 электронных пучKGB между плоскопараллельными анодом N катодом с помощью высоковольтных вакуумных разрядов, согласно предлагаемого решения, перед генерацией пучка межэлектродный промежуток устанавливают не менее 0,2 м, а давление в промежутке поддерживают в диапазоне

0,14 — 0,02 где Р = — — - — -, Па; б

Р— парциальное давление элегаза;

d — величина межэлектродного расстояния;

Ро = 0,002 Па — парциальное давление остаточных газов, В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими предлагаемое решение от прототипа.

Увеличение срока службы электродов, между которыми на импульсном напряжении квазипрямоугольной формы (длительность — более десятков микросекунд, амплитуда — более сотен киловольт) возникает высоковольтный вакуумный разряд, являющийся источником электронных пучков, достигается за счет введения через натекатель в состав остаточных газов ускорителя некоторого количества элеагаз SFe, Амплитуда высоковольтного вакуумного разряда от импульса к импульсу уменьшается вследствие уменьшения количества газов и загрязнений на поверхности электродов, Введение некоторого количества элегаза, молекулы которого могут образовывать отрицательные ионы, участвующие в процессе обмена заряженными частицами (ионами, электронами) между электродами, что способствует увеличению срока службы электродов ускорителя.

Пример конкретного выполнения.

На фиг.1 изображено устройство для реализации способа; на фиг.2 — зависимости тока электронного пучка высоковольтного вакуумного разряда от числа импульсов напря>кения предлагаемого способа и способа-прототипа; на фиг,3 — зависимость тока электронного пучка высоковольтного вакуумного разряда парциального давления ос- таточных газов Ро в межэлектродном проме>кутке, Регенерация электронного пучка проводилась по схеме, изображенной на фиг,1, На электрод 1, являющийся катодом подавалось высокое импульсное напряжение квазипрямоугольной формы, Анодом являлась сетка 2 отделения от электрода 1 изолятором

3 и закрывающая собой фольговое окно 4. Вакуум в обьеме межэлектродного расстояния создавался насосом 5, а подача элегаза осуществлялась натекателем 6, Электронный ток высоковольтного вакуумного разряда измерялся с помощью электрода 7, Перед подачей импульсов в межэлектродном промежутке с помощью насоса 5 достигали давления Ро = 0,002 Па после чего через натекатель б в зазор подавался элагаз SFI>, таким образом, чтобы суммарное давление

Р элегаза и остаточных газов находилось в заявляемых пределах.

В таблице приведены результаты изме!

1 рений срока службы электродов,(—, где 1о о — амплитуда первого импульса тока, Il— амплитуда тока после приложения 500 импульсов напряжения), а также амплитуды тока и его длительности в зависимости от давления P. Величина межэлектродного

2003242 расстояния cl = 0,2 М, давление остаточных газов Ро = 0,002 Па, амплитуда напряжения

U = 300 кВ.

Из таблицы следует, что при Р < 0,072

Па концентрация злегаза незначительна и 5 происходит достаточно быстрое уменьшение амплитуды электронного тока высоковольтного вакуумного разряда от импульса к импульсу, При Р > 0,102 Па ухудшаются параметры электронного пучка, амплитуда 10 и длительность, раньше происходят вакуумные пробои между электродами, поэтому увеличивать давление P > 0,102 Па (при d =

0,2 м) не следует.

Измерения срока службы электродов 15 были проведены для d = 0,5; 1,0; 1,5 и 2 м.

Для этих расстояний в диапазоне давлений

0,14 — 0,02

Р = Р+ Po =(+ 0,002) Па уменьd шение амплитуды токов электронных пуч- 20 ков было незначительным (через 500 импульсов амплитуды токов составляли 85—

95 / от первоначальной), тогда как в способе-прототипе через 500 импульсов амплитуды токов составляли 20, от перво- 25 начальной, При величине межэлектродного расстояния d < 0,2 м подача элегаза в широком диапазоне величины (от Р = 0,002 Па до P =

0,1 Па) не приводила к увеличению срока 30 службы электродов. Для получения эффекта по предлагаемому способу необходима предварительная откачка межэлектродного промежутка до давления остаточных газов

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА, включающий генерацию электронного пучка в диоде с плоскопараллельными анодом и катодом с помощью высоковольтного вакуумного разряда. отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы электродов диода, промежуток между анодом и катодом

Р 0,002 Па для того, чтобы в глежзлектродном промежутке после подачи элегаза парциальное давление остаточных газов было в несколько раз меньше, чем парциальное давление элегаэа, На фиг.3 приведены результаты измерений зависимости электронного тока В В Р от давления оста-очных газов

Ро при величине межэлектродного промежутка, Повышение давления Р > 0,002 Па приводит к существенному уменьшению амплитуды электронного тока BBP при выполнении условий (формулы (1), (2), (3), Проведенные испытания показали, что изменение давления и состава газа в межэлектродном промежутке позволяет стабилизировать высоковольтный вакуумный разряд 10 импульсов тока высоковольтного вакуумного разряда не приводили к заметному уменьшению амплитуды тока разряда.

Таким образом, по сравнению с прототипом, где уменьшение амплитуды тока в 2 раза происходило за 100 импульсов и в 5 раз за 500 импульсов, срок службы электродов увеличился примеоно на порядок, (5б} Кассиров Г.M., Секисов Ф,Г., Чекрыгин

В,Н. Источник электронов на основе высоковольтного вакуумного разряда. Тезисы докладов Vli Всесоюзного симпозиума по сильноточной электронике, Томск, 1988, Часть ll, с.207.

Y.Å.Kreindel, N.N,Koval, Р,М/Shehsnin

Vill l SDElV, Albuhueurque, USA, 1978, р.F

2-1. заполняют злегаэом $Еб при выполнении следующих условий:

= Ро+ Рз

0,014 0,02

Ро «002;

0,2 d, где Р - суммарное давление газа в межэлектродном промежутке, Па;

2003242

Рэ - парциальное давление элегаэа в гаэов в межэлектродном промежутке, межэлектродном промежутке, Па; Па;.

Р, - парциальное давление остаточных d — расстояние между катодом и анодом) 5. в диоде, м, 2003242

peg р,ды 0 acr

Рр, i

Составитель В. Чекрыгин

Техред М.Моргентал Корректор О, Густи

Редактор Н. Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3238

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101