Вакуумный диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока



Вакуумный диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока
Вакуумный диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока

 


Владельцы патента RU 2593387:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к технике ускорителей и может быть использовано при создании сильноточных импульсных ускорителей электронов, в частности вакуумных диодных узлов сильноточных ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока. Технический результат - повышение надежности. Устройство содержит вакуумный корпус с анодной диафрагмой и катододержателем, в котором перед анодной диафрагмой закреплен катод, выполненный в виде рабочего и балластного катодов, установленных на подвижном поршне, а также гидравлическую передачу, содержащую установленный вне вакуумного корпуса задающий механизм, диэлектрическую трубку, установленную в вакуумном корпусе и соединенную входным концом с задающим механизмом с возможностью подачи в нее рабочей жидкости гидравлической передачи, и гибкий шланг. Подвижный поршень снабжен исполнительным механизмом гидравлической передачи, выходной конец диэлектрической трубки закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг установлен между выходным концом диэлектрической трубки, покрытой слоем электропроводящего материала, и исполнительным механизмом гидравлической передачи с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость. В месте соединения диэлектрической трубки и шланга обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости с высоковольтным корпусом катододержателя, а в месте соединения диэлектрической трубки с заземленным вакуумным корпусом обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости с вакуумным корпусом. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике ускорителей и может быть использовано при создании сильноточных импульсных ускорителей электронов, в частности вакуумных диодных узлов сильноточных ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока.

Известно устройство [Е.Б. Городничев, А.И. Кузьмин, О.Т. Лоза, В.Б. Хаваев. Катододержатель изменяемой длины для сильноточного электронного ускорителя // В сб.: Препринт ФИАН №186, М-1984, с 55-56], содержащее диод сильноточного ускорителя, в котором для оперативного изменения тока рабочего пучка релятивистских электронов используется исполнительный механизм перемещения его рабочего катода, который приводится в действие штоком через вакуумно-плотное сочленение (уплотнение Вильсона) на корпусе ускорителя в соприкосновение с катододержателем, осуществляет механическую передачу усилия по перемещению катода путем вращения и выводится перед каждым импульсом ускорителя.

Недостатком устройства является относительно низкая надежность, обусловленная механической передачей усилия.

Наиболее близким к предложенному является вакуумный диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока [Ю.Ф. Бондарь, И.Р. Геккер, С.И. Заворотный, А.М. Игнатов, О.Т. Лоза, и др. Пути стабилизации процесса генерации СВЧ-излучения // Препринт ФИАН №135, М-1982, 32 с], содержащий вакуумный диод сильноточного ускорителя электронов, в котором для оперативного изменения тока рабочего пучка релятивистских электронов используется гидравлическая передача между задающим и исполнительным механизмами перемещения рабочего катода, выполненная в виде трубки из диэлектрика (капролоктана), на которую надет шланг из проводящей резины, причем в качестве рабочей жидкости передачи в гидравлической передаче используется масло.

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая надежность, поскольку резина шланга включает в себя присадки (например, графит), повышающие проводимость, но снижающие эластичность и равномерность контакта проводящего шланга с трубкой из диэлектрика вдоль ее длины, что вместе с высоким электрическим сопротивлением масла приводит к появлению локальных неоднородностей распределения электрического потенциала вдоль трубки из диэлектрика и появлению областей закритических перенапряжений, где возникают пробои диэлектрика, его разрушение с разливом масла и короткое замыкание катода ускорителя на корпус по обуглившейся поверхности уцелевших элементов гидравлической передачи.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности путем устранения условий для возникновения электрических пробоев и разрушения гидравлической передачи.

Требуемый технический результат заключается в повышении надежности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем вакуумный корпус с анодной диафрагмой и катододержателем, в котором перед анодной диафрагмой закреплен катод, выполненный в виде рабочего и балластного катодов, установленных на подвижном поршне, а также гидравлическую передачу, содержащую установленный вне вакуумного корпуса задающий механизм, диэлектрическую трубку, установленную в вакуумном корпусе и соединенную входным концом с задающим механизмом с возможностью подачи в нее рабочей жидкости гидравлической передачи, и гибкий шланг, причем подвижный поршень снабжен исполнительным механизмом гидравлической передачи, согласно изобретению выходной конец диэлектрической трубки закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг установлен между выходным концом диэлектрической трубки, покрытой слоем электропроводящего материала, и исполнительным механизмом гидравлической передачи с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость.

На чертеже представлен вакуумный диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока.

На чертеже обозначены: 1 - вакуумный корпус, 2 - катододержатель, 3 - балластный катод, 4 - рабочий катод, 5 - анодная диафрагма, 6 - электронный поток с балластным током, 7 - электронный поток с регулируемым рабочим током, 8 - подвижный поршень с исполнительным механизмом гидравлической передачи, 9 - гибкий шланг, 10 - диэлектрическая трубка, покрытая снаружи графитом, 11 - задающий механизм гидравлической передачи, 12 и 13 - полости с металлическими стенками.

В диодном узле сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока в вакуумном корпусе 1 с анодной диафрагмой 5 имеется катододержатель 2, в котором перед анодной диафрагмой 5 закреплен катод, выполненный в виде рабочего 4 и балластного 3 катодов, установленных на подвижном поршне 8 с исполнительным механизмом гидравлической передачи, которая содержит установленный вне вакуумного корпуса 1 задающий механизм 11, диэлектрическую трубку 10, установленную в вакуумном корпусе 1 и соединенную входным концом с задающим механизмом 11 с возможностью подачи в нее рабочей жидкости гидравлической передачи, и гибкий шланг 9, причем выходной конец диэлектрической трубки 10 закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг 9 соединен между выходным концом диэлектрической трубки 10, покрытой слоем электропроводящего материала, например графита, и исполнительным механизмом гидравлической передачи подвижного поршня 8 с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость.

Сопоставительный анализ с наиболее близким техническим решением показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что выходной конец диэлектрической трубки, покрытой слоем электропроводящего материала, закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг установлен между выходным концом диэлектрической трубки и исполнительным механизмом гидравлической передачи с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость, при этом в месте соединения диэлектрической трубки и гибкого шланга обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости (электролита) с корпусом катододержателя, а в месте соединения диэлектрической трубки с заземленным вакуумным корпусом обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости с вакуумным корпусом. Поскольку в настоящее время отсутствуют технические решения, содержащие такую совокупность признаков, то можно сделать вывод о соответствии предложения критерию "новизна".

Кроме того, в известных источниках информации не обнаружено сведений о возможности осуществления гидравлической передачи между точками с разностью потенциалов свыше 1 MB путем использования вновь введенных отличительных признаков. Следовательно, предложение отвечает критерию «изобретательский уровень».

Дополнительно к отмеченному, все элементы устройства выполнены из распространенных материалов по известным технологиям, что позволяет сделать вывод о соответствии предложения критерию «промышленная применимость».

Работает диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока следующим образом.

Отрицательный импульс напряжения приходит от генератора (слева по чертежу, на чертеже не показан) по коаксиальной линии, состоящей из заземленного вакуумного корпуса 1 и катододержателя 2, к диоду, включающему в себя балластный катод 3, рабочий катод 4 и заземленную анодную диафрагму 5. Балластный катод 3 формирует электронный поток 6 с балластным током, рабочий катод 4 формирует электронный поток 7 с рабочим током. Рабочий катод 4 соединен с подвижным поршнем 8 с исполнительным механизмом гидравлической передачи. Рабочая жидкость, в качестве которой используют электропроводящую жидкость, подается в исполнительный механизм по гибкому шлангу 9 и диэлектрической трубке 10 от задающего механизма 11 гидравлической передачи. Полости 12 и 13 с металлическими стенками обеспечивают гальванический контакт и выравнивание потенциалов рабочей жидкости (электролита) и электрода соответственно на заземленном корпусе 1 и высоковольтном катододержателе 2. Потенциал на наружной поверхности диэлектрической трубки 10, покрытой проводящим слоем графита, распределяется линейно по ее длине от нуля на корпусе 1 до потенциала катододержателя 2. Распределение потенциала в тех же пределах и по тому же линейному по длине закону на внутренней поверхности диэлектрической трубки 10 обеспечивается проводимостью рабочей жидкости (электролита). Таким образом, потенциалы на внутренней и внешней поверхностях диэлектрической трубки 10 (через стенку) оказываются равными, и причина пробоя диэлектрической стенки отсутствует. Суммарное сопротивление диэлектрической трубки 10 с графитовым покрытием снаружи и электролитом внутри от катододержателя 2 до вакуумного корпуса 1 выбирается достаточно большим (превышает 10 кОм) и не шунтирует диод (с сопротивлением менее 300 Ом).

Таким образом, благодаря тому что в известное устройство введены усовершенствования, заключающиеся в том, что выходной конец диэлектрической трубки закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг установлен между выходным концом диэлектрической трубки, покрытой слоем электропроводящего материала, и исполнительным механизмом гидравлической передачи с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость (электролит), достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении надежности.

Диодный узел сильноточного ускорителя электронов с двойным катодом и механизмом оперативного изменения рабочего тока, содержащий вакуумный корпус с анодной диафрагмой и катододержателем, в котором перед анодной диафрагмой закреплен катод, выполненный в виде рабочего и балластного катодов, установленных на подвижном поршне, а также гидравлическую передачу, содержащую установленный вне вакуумного корпуса задающий механизм, диэлектрическую трубку, установленную в вакуумном корпусе и соединенную входным концом с задающим механизмом с возможностью подачи в нее рабочей жидкости гидравлической передачи, и гибкий шланг, причем подвижный поршень снабжен исполнительным механизмом гидравлической передачи, отличающийся тем, что выходной конец диэлектрической трубки закреплен в корпусе катододержателя, гибкий шланг установлен между выходным концом диэлектрической трубки, покрытой слоем электропроводящего материала, и исполнительным механизмом гидравлической передачи с возможностью передачи в него рабочей жидкости, в качестве которой используют электропроводящую жидкость, при этом в месте соединения диэлектрической трубки и шланга обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости с высоковольтным корпусом катододержателя, а в месте соединения диэлектрической трубки с заземленным вакуумным корпусом обеспечивается гальванический контакт электропроводящей жидкости с вакуумным корпусом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе состоит из ускорительного тракта, содержащего инжектор, индукционные датчики, линейный ускоритель, мишень, согласно изобретению в ускорительный тракт введены соосно расположенные квадруполь, установленный за индукционными датчиками, и блок разряда частиц, сетки заземления, расположенные на входе и выходе блока разряда частиц после линейного ускорителя, приемник ионов, установленный перед мишенью, дополнительно введен второй ускорительный тракт, расположенный под углом от 1° до 10° к первому ускорительному тракту, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, линейного ускорителя, мишени, квадруполя, блока разряда частиц, сетки заземления, приемника ионов, а также дополнительно в устройство введен измерительный блок, соединенный с блоком датчиков, приемниками ионов обоих усилительных трактов и блоком сбора информации, а также веден блок управляющих сигналов, соединенный с индукционными датчиками, квадруполями, линейными ускорителями, блоками разряда частиц обоих усилительных трактов и блоком сбора информации.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для создания пучков заряженных частиц наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный ускоритель пылевых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, мишень.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц в стенде для проведения испытаний по воздействию разнонаправленных потоков ускоренных частиц на материалы и элементов конструкции космических аппаратов.

Изобретение относится к ускорительной технике наносекундного диапазона и предназначено для генерации мощных электронных пучков, используемых в СВЧ приборах, радиационных технологиях и научных исследованиях.

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей с получением разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. В заявленном блоке излучателя нейтронов нейтронная трубка (8) с металлическим корпусом (9) герметично закреплена на торце корпуса блока схемы питания, имеет с ним тепловой и электрический контакты с возможностью смены нейтронной трубки.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, камеру высокого давления, блок формирования девиации частоты, высокочастотный конвертор, повышающий импульсный трансформатор и мишень.

Изобретение относится к способам регистрации аномальной дисперсии неоднородного протяженного плазменного столба и может быть использовано в спектроскопии в неоднородных газовых и плазменных средах, в лазерной спектроскопии и в спектральном анализе газообразных веществ.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц для последующей ускорительной системы. Инжектор заряженных пылевых частиц, содержащий корпус, зарядный электрод, зарядную камеру, внешний составной электрод зарядной камеры, иглу (или набор игл), бункерную камеру.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Каскадный импульсный ускоритель твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, цилиндрические электроды, резисторы делителя, колонны разделительных сопротивлений, высоковольтные конденсаторы, неуправляемые разрядники, управляемые разрядники, систему управления, датчик тока, источник высокого напряжения, шину данных, мишень, согласующее устройство, электронно-вычислительную машину.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, блок подачи напряжения на электроды, цилиндрические электроды, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, мишень, согласно изобретению в ускоритель введен блок контроля и селектор координат, при этом блок контроля соединен к селектору координат, который подсоединен к генератору изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке. Технический результат - возможность корректировать вектор скорости частицы в процессе ее полета. 2 ил.
Наверх