Способ генерации и вывода электронного пучка в область высокого давления газа, до атмосферного

Изобретение относится к области создания сфокусированных электронных пучков и вывода их в область повышенного давления, до атмосферного. Плазменный катод создается низковольтным отражательным разрядом с полым катодом, электрическим полем ускоряют вышедшие из плазменного катода электроны. Ускоренные электроны проводят через лучепровод в область фокусирующего магнитного поля и выводят сфокусированный электронный пучок в атмосферу через две диафрагмы, область между которыми откачивают. Проводят дополнительную откачку лучепровода, снижая давление между диафрагмами путем формирования воздушной струи, поперечной направлению основного воздушного потока из области использования пучка. Технический результат - использование электронного пучка в рабочей области в диапазоне давлений от глубокого вакуума до повышенного, в том числе атмосферного давления. 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к способам создания сфокусированных электронных пучков и вывода их в область повышенного давления, до атмосферного.

Уровень техники

Как правило, электронный пучок формируется в вакууме либо в газе промежуточного давления. Для вывода пучка в атмосферу требуется разделить область формирования пучка и область его использования. Это делается различными способами.

Известны способы вывода пучка электронов в атмосферу с разделением объемов источника и приемника электронов твердотельной перегородкой, прозрачной для электронов, но непрозрачной для газов (Ю.И. Голубенко, Н.К. Куксанов, Р.А. Салимов, П.И. Немытов. Вывод мощного пучка электронов в атмосферу через два параллельно расположенных листа титановой фольги. - Прикладная механика и техническая физика. 2010. Т. 51, №2).

Известен способ вывода электронов и фотонов из газовой среды сосуда-источника в сосуд-приемник, ограничивающий перетекание газа в сосуд с меньшим давлением путем пропускания электронов через отверстия в ряде диафрагм и откачки газа из объемов между диафрагмами, причем отверстия всех диафрагм одновременно открывают на время, меньшее времени прохождения газа в сосуд-приемник, но достаточное для прохождения электронов, все остальное время удерживают отверстия в закрытом состоянии, (патент RU 2312472, МПК опубл. 10.12.2007 г.).

Способ позволяет выводить электронные пучки с практически неограниченной плотностью электронного тока. Однако реализация способа затруднена ввиду сложности создания окон с заслонками, имеющими время открытия порядка 10-100 мкс, так как заслонки должны открываться и закрываться одновременно. Кроме того, область применения способа ограничена, так как он используется исключительно для импульсных электронных пучков.

Известен способ вывода электронного пучка в атмосферу. Электронные источники на основе ВТР работают при давлениях до 80 Па и более, что позволяет обеспечить рабочий вакуум только механическими форвакуумными насосами и снизить количество ГДО до двух, в отдельных случаях удается получить электронный пучок с одним ГДО (Л.Н. Орликов. Вопросы теории и практики вывода в газ низкоэнергетических электронных пучков. Томск 2002), который основан на применении электронных источников на основе высоковольтного тлеющего разряда (ВТР) с газодинамическим окном (ГДО).

Недостатками этого технического решения является ограниченное применение электронно-лучевого оборудования из-за малых значений яркости пучков, и при небольшом количестве ступеней откачки в системе вывода пучка в атмосферу необходимо применять вакуумные насосы с высокой производительностью.

Известен способ создания плазменного катода, выбранный за прототип, в котором плазменный катод создают при помощи отражательного разряда с полым катодом (С.Ю. Корнилов, Н.Г. Ремпе. Формирование и фокусировка электронных пучков в электронно-оптической системе с плазменным эмиттером в магнитном поле. Журнал технической физики. - 2012. - том 82. - вып. 2. - С. 79-84 и др.).

Недостатком этого способа является ограниченный пробоем ускоряющего промежутка диапазон рабочего давления в рабочей области вакуумной камеры.

Сущность изобретения

Технический результат, который достигается с помощью предложенного решения, заключается в возможности использования электронного пучка в рабочей области в диапазоне давлений от глубокого вакуума до повышенного, в том числе атмосферного давления.

Технический результат согласно предложенному решению достигается тем, что создают плазменный катод низковольтным отражательным разрядом с полым катодом, электрическим полем ускоряют вышедшие из плазменного катода электроны, проводят ускоренные электроны через лучепровод в область фокусирующего магнитного поля, выводят сфокусированный электронный пучок в атмосферу через две диафрагмы, область между которыми откачивают, проводят дополнительную откачку лучепровода, при этом снижают давление между диафрагмами путем формирования воздушной струи, поперечной направлению основного воздушного потока из области использования пучка.

Чертежи

На фиг. 1 представлен внешний вид электронного источника с плазменным катодом и системы вывода пучка в атмосферу, на фиг. 2 - вид А.

С помощью электронного источника формируют в вакууме непрерывный сфокусированный электронный луч. Электронный источник состоит из плазменного катода, системы ускорения, транспортировки и фокусировки электронного пучка. Плазменный катод включает установленную на высоковольтном изоляторе 1 разрядную камеру (на рисунке не показана), в которой горит низковольтный отражательный разряд с полым катодом и созданы условия для выхода электронов в область ускоряющего электрического поля через отверстие в одном из электродов разрядной камеры (эмиттерном катоде). На эмиттерный катод подается отрицательный относительно заземленного ускоряющего электрода 2 потенциал. При этом в межэлектродном промежутке 3 между эмиттерным катодом и электродом 2 создается сильное электрическое поле, которое ускоряет электроны, вышедшие из плазмы. В ускоряющем электроде 2 электронного источника имеется отверстие, предназначенное для выхода ускоренных электронов в лучепровод 4, в котором отсутствует электрическое поле (пространство дрейфа). Прошедшие высоковольтный межэлектродный промежуток 3 и ускорившиеся до полной энергии электроны в лучепроводе 4 попадают в магнитное поле фокусирующей линзы 5.

Сфокусированный электронный пучок выводят из вакуума в атмосферу через две диафрагмы 6 и 7, объем 8 между которыми откачивается со скоростью 500 l/s через патрубок 9 насосом Рутса. Давление между диафрагмами дополнительно снижают путем формирования воздушной струи 10, поперечной направлению основного воздушного потока из области использования пучка. Для снижения давления в лучепроводе 4 и в области ускорения электронов 3 проводится дополнительная откачка через патрубок 11 турбомолекулярным насосом со скоростью 700 l/s. Распределение давления в ускоряющем промежутке 3 при такой откачке близко к рабочему при эксплуатации пушки в вакуумной камере.

Способ генерации и вывода электронного пучка в область высокого давления газа, заключающийся в создании плазменного катода низковольтным отражательным разрядом с полым катодом, отличающийся тем, что электрическим полем ускоряют вышедшие из плазменного катода электроны, проводят ускоренные электроны через лучепровод в область фокусирующего магнитного поля, выводят сфокусированный электронный пучок в атмосферу через две диафрагмы, область между которыми откачивают, проводят дополнительную откачку лучепровода, при этом снижают давление между диафрагмами путем формирования воздушной струи, поперечной направлению основного воздушного потока из области использования пучка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для облучения образцов материалов электронами. Заявленное устройство состоит из герметичной камеры, представляющей собой цилиндрический корпус с патрубками, разделенный изолятором на две части, внутри которой расположены держатель образца, соединенный со средствами охлаждения, термопар, соединенных с вакуумным токовводом, расположенным на торцевой крышке камеры.

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц в сильных электрических полях, конкретно к методам коллективного ускорения ионов импульсными электронными потоками.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено для получения пучков заряженных частиц для ионной имплантации, нейтронозахватной терапии рака или для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, а также калибровки детекторов слабовзаимодействующих частиц темной материи и других приложений.

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.

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.

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 управлению амплитудой сигнала отклонения для электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), схемой, работающей в режиме переключения и, в частности, к ее синхронизации и временной селекции в течение длительности строки.

Изобретение относится к схемам развертки телевизионного изображения с коррекцией искажения типа "крыло чайки". .

Изобретение относится к устройству для снижения муаровых помех в цветных электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), более конкретно изобретение относится к устройству для визуального подавления муара в цветных ЭЛТ, который представляет собой визуальную помеху в виде периодически повторяющегося волнового рисунка, вызываемую неправильным расположением строк сканирования относительно шага точки ЭЛТ при воспроизведении определенных видеосигналов.

Изобретение относится к электронике и предназначено для формирования ленточных электронных потоков с повышенной плотностью тока в электровакуумных приборах О-типа.

Оптический элемент содержит светопрозрачную рабочую и периферическую светопоглощающую части, изготовленные из оптического стекла, имеющего в составе соединения металлов.

Изобретение относится к области создания сфокусированных электронных пучков и вывода их в область повышенного давления, до атмосферного. Плазменный катод создается низковольтным отражательным разрядом с полым катодом, электрическим полем ускоряют вышедшие из плазменного катода электроны. Ускоренные электроны проводят через лучепровод в область фокусирующего магнитного поля и выводят сфокусированный электронный пучок в атмосферу через две диафрагмы, область между которыми откачивают. Проводят дополнительную откачку лучепровода, снижая давление между диафрагмами путем формирования воздушной струи, поперечной направлению основного воздушного потока из области использования пучка. Технический результат - использование электронного пучка в рабочей области в диапазоне давлений от глубокого вакуума до повышенного, в том числе атмосферного давления. 2 ил.

Наверх