Источник электронов

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков с большой площадью поперечного сечения и может быть использовано для возбуждения мощных газовых лазеров, а также в технологических процессах: модификация поверхности изделий, радиационная технология, газоочистка. Источник электронов содержит в вакуумной камере катод, анод и размещенную между ними и перекрывающую электронный пучок по всему поперечному сечению секционированную на отдельные участки фольгу. Участки фольги, находящиеся под воздействием электронного пучка повышенной плотности нагреваемы, а участки с пониженной плотностью тока имеют тепловой контакт с анодом. Технический результат - увеличение равномерности распределения плотности тока по поверхности анода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков с большой площадью поперечного сечения и может быть использовано для возбуждения мощных газовых лазеров, а также в технологических процессах: модификация поверхности изделий, радиационная технология, газоочистка.

Известны источники электронов, содержащие взрывоэмиссионный катод и анод, функции которых выполняет фольговое окно, состоящее из опорной структуры и тонкой металлической фольги, прозрачной для электронов пучка [1]. Такие источники позволяют формировать электронные пучки большого сечения в отсутствие внешнего ведущего магнитного поля и выводить их из межэлектродного промежутка в газ с давлением, равным атмосферному или более высоким.

Недостатком таких источников является увеличение плотности тока вблизи оси пучка или плоскости симметрии, в случае пучка прямоугольного сечения, под действием собственного магнитного поля тока пучка и плазмы, образующейся в результате ионизации выделяемого с анода газа. Появление области с высокой плотностью тока приводит к нагреву анодной фольги и может быть причиной ее разрушения, ограничивает длительность импульса и величину тока пучка.

Известны также источники электронов, в которых для повышения надежности работы источника между катодом и анодом устанавливается предфольга, тонкая металлическая фольга, прозрачная для электронов пучка, перекрывающая все поперечное сечение пучка, находящаяся под анодным потенциалом [2]. В отличие от анодной фольги предфольга не удерживает перепада давлений, поэтому она сохраняет механическую прочность при нагреве до более высоких температур, одновременно защищает анодную фольгу от поступления низкоэнергетических электронов на фронте и спаде импульса напряжения, что и приводит к повышению надежности работы источника электронов.

Недостатком источников является неравномерное распределение плотности тока в отсутствие ведущего магнитного поля за счет влияния собственного магнитного поля тока пучка и плазмы, образующейся в результате газовыделения с предфольги.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению аналогом, взятым нами за прототип, является источник электронов, в котором для увеличения длительности и стабильности тока электронного пучка между катодом и анодом устанавливается тонкая, электрически соединенная с анодом, прозрачная для электронов теплоизолированная металлическая фольга, перекрывающая пучок электронов по всему его поперечному сечению [3]. В процессе работы источника часть энергии электронного пучка теряется в фольге, приводя к ее нагреву. Благодаря теплоизоляции остывание фольги происходит медленно, что приводит к обезгаживанию фольги, уменьшению количества выделяемого газа при последующих импульсах электронного тока, увеличению длительности импульса тока пучка.

Недостатком источника является малая степень обезгаживания фольги на участках с повышенной плотностью тока в результате охлаждения за счет теплопроводности фольги.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение равномерности распределения плотности тока по поверхности анода.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном источнике электронов, содержащем в вакуумной камере катод, анод и размещенную между ними и перекрывающую электронный пучок по всему поперечному сечению, теплоизолированную нагреваемую фольгу, электрически соединенную с анодом, согласно изобретению фольга выполнена секционированной, при этом теплоизолированы только участки фольги, находящиеся под воздействием электронного пучка повышенной плотности, а участки с пониженной плотностью тока имеют тепловой контакт с анодом.

Кроме того, нагрев теплоизолированных участков фольги может осуществляться как в результате поглощения части энергии электронов пучка, так и пропусканием через фольгу тока от вспомогательного источника.

Уменьшение количества десорбированного газа, поступающего с теплоизолированных участков фольги в процессе работы источника, приводит к снижению плотности тока на участках, где она высока. В то же время газовыделение с нетеплоизолированных и имеющих тепловой контакт с анодом участков остается более интенсивным, что приводит к увеличению плотности тока на этих участках и, в целом, более равномерному распределению тока пучка по поверхности анода.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. Источник электронов, формирующий электронный пучок прямоугольного сечения 25×100 см2, содержит вакуумную камеру 1, генератор Маркса с вакуумной изоляцией 2, на последней ступени которого закреплен катод 3 с эмитирующей поверхностью на основе углеграфитового материала, покрытого бархатом. Титановая анодная фольга 4 толщиной 40 мкм прижимается давлением к ребрам опорной структуры. Дополнительная Фольга из титана толщиной 20 мкм или сплава АМГ 5 толщиной 50 мкм (предфольга) секционирована на три полосы с размерами 10×100 см2, имеющие электрический контакт с анодом. Центральная полоса 5, на которую поступает электронный пучок с повышенной плотностью тока, изготавливается теплоизолированной, оставшиеся две полосы 6 имеют тепловой контакт вдоль длинной стороны со стенками камеры, обеспечивающий остывание фольги за время между импульсами. Поперечные размеры дополнительной фольги выбирают большими поперечного сечения пучка, чтобы исключить поступление в ускоряющий промежуток десорбированного газа и плазмы с анодной фольги.

При приложении импульса напряжения к межэлектродному промежутку на катоде образуется плазма, эмитирующая электронный пучок. Электроны пучка проходят через секционированную фольгу, а затем через анодную фольгу и инжектируются в газ. Уменьшение количества десорбированного газа, поступающего с теплоизолированных участков фольги в процессе работы источника, приводит к снижению плотности тока на участках, где она высока. В то же время газовыделение с нетеплоизолированных участков остается более интенсивным, что приводит к увеличению плотности тока на этих участках и, в целом, более равномерному распределению тока пучка по поверхности анода.

Источники информации

1. Абдуллин Э.Н., Беломытцев С.Я., Бугаев С.П., Горбачев С.И., Заславский В.М., Зорин В.П., Ковальчук Б.М., Логинов С.В., МатюковЮ.Н., Распутин P.M., Толкачев B.C., Щанин П.М. Генерация сильноточного электронного пучка большого сечения. // Физика плазмы. - 1991. - Т.17. - В.6. - С.741-745.

2. Okudo I., Owanado Y. E-Beam deposition simulation for ASHURA - Amp 4 // Proc. III Workshop on KrF Laser Technology. Workshop 1 - Pulsed Power. - Rutherford Appleton Laboratory, 1992. - PP.10.

3. A.c. 1207325. Приоритет 29.12.83. Опубл. 20.08.2007. // Бюл. Роспатента «Изобретения. Полезные модели» .- 2007. - №23.

1. Источник электронов, содержащий в вакуумной камере катод, анод и размещенную между ними и перекрывающую электронный пучок по всему поперечному сечению теплоизолированную нагреваемую фольгу, электрически соединенную с анодом, отличающийся тем, что фольга выполнена секционированной, при этом теплоизолированы только участки фольги, находящиеся под воздействием электронного пучка повышенной плотности, а участки с пониженной плотностью тока имеют тепловой контакт с анодом.

2. Источник электронов по п.1, отличающийся тем, что секционированные теплоизолированные участки фольги соединены с вспомогательным источником тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронной технике, в частности к многолучевым электронным пушкам для мощных многолучевых электровакуумных СВЧ-приборов О-типа, например для мощных импульсных многолучевых клистронов и ЛБВ.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к катодным узлам для электронных пушек с протяженным электронным потоком, предназначенных для работы в электровакуумных приборах (ЭВП), или для электронных отпаянных пушек с протяженным электронным потоком, предназначенных для вывода электронного потока из вакуумной области в атмосферу или иную газовую среду.

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков и может быть использовано для создания импульсных сильноточных электронных ускорителей, а также для поверхностной обработки материалов и изделий.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронным пушкам с низковольтным сеточным управлением током пучка для электровакуумных СВЧ-приборов О-типа импульсного действия.

Изобретение относится к высокочастотному источнику электронов, в частности в качестве нейтрализатора источника ионов, в частности, ионного привода, содержащему разрядное пространство, по меньшей мере, с одним газовпускным отверстием для ионизируемого газа и, по меньшей мере, одним экстракционным отверстием для электронов.

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к электронным отпаянным пушкам, обеспечивающим облучение электронным потоком объектов, расположенных в атмосфере или иной газовой среде, и может быть использовано, например, для стерилизации медицинских инструментов.

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков и может быть использовано для создания импульсных сильноточных электронных ускорителей, а также для поверхностной обработки материалов этими пучками.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при создании электронных приборов, лазеров, а также в плазмохимии, спектроскопии, при обработке материалов, электронно-лучевой сварке и в диагностических измерениях.

Изобретение относится к электровакуумным приборам СВЧ, в частности к лампам бегущей волны О-типа или клистронам с низковольтной модуляцией электронного потока (ЭП), использующим пушки с сетками.

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к электронным отпаянным пушкам, обеспечивающим вывод электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано, например, для стерилизации медицинских изделий.

Изобретение относится к электронно-лучевым устройствам и может быть использовано для электронно-лучевой сварки (ЭЛС) изделий в вакууме

Изобретение относится к электронной технике и может найти применение в качестве источников электронных потоков в лучевых приборах

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для получения электронных пучков или пучков рентгеновских лучей для внутритканевой и интраоперационной лучевой терапии

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков и может быть использовано для создания импульсных сильноточных электронных ускорителей, а также для поверхностной обработки материалов и изделий этими пучками

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в физической электронике, квантовой электронике, для имплантации атомов в поверхность твердого тела, плазмохимии, диагностических измерениях

Изобретение относится к области СВЧ-электроники и предназначено для формирования многоскоростных неламинарных электронных пучков. Технический результат - увеличение разброса электронов по скоростям в области электронной пушки за счет управляемого торможения части электронного пучка, в частности его периферийной части. Способ формирования электронного пучка включает эмиссию электронов с катода, ускорение электронов с помощью ускоряющего электрода с потенциалом U0, торможение электронов. Торможение осуществляют с помощью сетки с потенциалом U1<U0, перекрывающей часть электронного пучка, за счет чего в электронном пучке создается разброс электронов по скоростям. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве генерирования электронного луча. Техническим результатом является обеспечение возможности генерирования узкого электронного луча с малым диаметром в фокусе и высокой плотности мощности при одновременно простой конструкции и конфигурации устройства. Устройство содержит корпус (12), который ограничивает вакуумируемое пространство (13) и имеет отверстие для выхода электронного луча; впуск (16) для подачи рабочего газа в вакуумируемое пространство (13); плоский катод (14) и анод (15), которые расположены в вакуумируемом пространстве (13) и между которыми посредством прилагаемого электрического напряжения может создаваться плазма тлеющего разряда, при этом ионы из плазмы тлеющего разряда могут быть ускорены на поверхность катода (14). Технический результат достигается за счет того, что катод имеет первую часть (14a),состоящую из первого материала, которая образует центрально расположенную первую область поверхности катода (14), а также вторую часть (14b), состоящую из второго материала, которая образует вторую область поверхности катода (14), охватывающую первую область поверхности катода (14). Первый материал при воздействии на него ускоренных ионов может нагреваться до температуры, при которой электроны выходят из первого материала преимущественно за счет термоэлектронной эмиссии. 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки наружу: в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой и квантовой электронике, в медицине, в плазмохимии. Технический результат - повышение средней плотности мощности. Электронная отпаянная пушка включает металлический корпус, в торце которого соосно катоду расположено окно вывода электронов. Окно выполнено из теплопроводящего диэлектрика переменной толщины по площади окна, поверхность диэлектрика, обращенная к катоду, имеет токопроводящее покрытие, электрически связанное с корпусом пушки. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к приборам вакуумной электроники для СВЧ-приборов, плоских дисплеев, портативных источников рентгеновского излучения и прочее, а также к способу изготовления катода на основе массива автоэмиссионных эмиттеров. Способ изготовления катода на основе массива автоэмиссионных эмиттеров включает формирование катодной структуры нанесением каталитического, углеродного и контактного слоев на поверхность диэлектрической опорной структуры, содержащей сквозные отверстия, нанесение анодного слоя на противоположной стороне опорной структуры с отверстиями, совмещенными с катодной структурой. В качестве опорной структуры используется заготовка в виде стеклянной пластины, объединяющей большое число микроструктур с каналами (МКП), внутри которых электродуговым способом на поверхности каталитического слоя формируются регулярно расположенные эмиттеры на основе графитоподобных наночастиц, эффективно эмитирующие электроны за счет низкой работы выхода электронов. Изобретение позволяет повысить надежность и улучшить электрофизические параметры устройства. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и рентгенотехнике, а именно к электронным пушкам, предназначенным для инжекции высокоэнергетических электронов и рентгеновского излучения из вакуумной области пушки в атмосферу или иную среду, и может быть использовано в плазмохимии, биологии, медицине, полупроводниковой и квантовой электронике, а также других областях техники. Технический результат - расширение функциональных возможностей электронной отпаянной пушки за счет дополнительной генерации рентгеновского излучения при сохранении высокой средней плотности мощности пушки. Электронная отпаянная пушка включает катод, металлический корпус, в торце которого соосно катоду расположено неоднородное по толщине окно вывода электронов с глухими отверстиями, включающее алмазную пластину. На поверхность окна, обращенную к катоду, нанесено неоднородное по площади токопроводящее покрытие, электрически связанное с корпусом, при этом покрытие вне области глухих отверстий содержит тяжелый металл для генерации рентгеновского излучения, а электронный поток выводят наружу через алмазную пластину и глухие отверстия. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике генерирования сильноточных электронных пучков с большой площадью поперечного сечения и может быть использовано для возбуждения мощных газовых лазеров, а также в технологических процессах: модификация поверхности изделий, радиационная технология, газоочистка

Наверх