Отражательный триод
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
"" 795421
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.04.79 (21) 2746283/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) К. Кл
H 05 Н 5/00
Государственный комитет
Опубликовано 23.04.82. Вюллегепь № 15 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) Дата опубликования описания 23.04.82. (72) Авторы изобретения В. М. Быстрицкий, Я. С. Красик и В. И. Подкатов
Научно-исследовательский институт ядерной физики электроники и автоматики при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ ТРИОД
Изобретение относится к ускорительной технике и может найти применение для получения наносекундных сильноточных ионных пучков.
Известен отражательный триод (ОТ) (1), служащий для получения интенсивного ионного пучка, состоящий из соленоида, анода, выполненного в виде тонкой (единицы, десятки, микрон) водородсодержащей (нейлоновой) сетки, укрепленной на металлическом ободе-анододержателе, и металлического катода. При приложении высоковольтного положительного импульса к аноду электронный пучок, эмиттируемый катодом, проходит через анод, разогревает его и создает плазму, служащую источником ионов. В связи с тем, что электроны, прошедшие через анод, создают по другую сторо ну от него виртуальпьш катод, ионы, вытягиваемые из анодной плазмы электрическим полем, одновременно движутся к реальному и виртуальному катоду. Формируется два ионных пучка, один из которых (движущийся в сторону реального катода) расходует свою энергию на нагрев катода, а второй (движущийся в сторону виртуального катода) может быть выведен из ОТ для использова IH>l.
Недостатками этого триода являются вынужденная генерация двух ионных пуч1 " Я д У -
I ков, один из которых ко"ттрмньлм; ы@..цспользуется и низкий ресурс работы устройства из-за выхода из строя анода за несколько (до десяти-двадцати) срабатываний ускорителя.
Известна ионная пушка, содержащая соленоид, проводящий цилиндрический катод и анод, укрепленный в проводящем анододержателе и выполненный из водородсо 0 держащего диэлектрика в виде диска со сквозными отверстиями (2).
Недостатком этого устройства является низкий коэффициент полезного действия (КПД) из-за вынужденной генерации двух
15 ионных пучков, один из которых не используется. КПД такой ионной пушки определяется формулой:
КПД—
2/i /i + tete
20 где 1,, t i — ионныи ток в одном пучке и длительность ионного пучка;
1„, t — электронный ток на анод и длительность импульса элект25 ронов, Цель изобретения — увеличение КПД отражательного триода (ОТ) за счет подавления ионного пучка в сторону катода.
Цель достигается тем, что отверстие в
З0 аноде, на внутренней поверхности которого
795421
3 нанесей слой металла, расположено осесимметрично с катодом, а поверхность анода, обращенная к катоду, выполнена в виде системы концентрических кольцевых зубцов со скосами, обращенными наружу от центра анода под углом 30 < а < 60, количество когорых и, их высота h и заданное„поминальное напряжение U связаны соотношением U (й . п)(30 кВ/см. Коэффициент полезного действия такого ОТ определяется формулой:
КПД—
i.
iiii + е е
На чертеже изображено устройство.
Оно состоит из анододержателя 1, анода
2, центральное сквозное отверстие которого изнутри покрыто проводящим слоем металла 3, и катода 4, размещенных в корпусе 5, установленном внутри соленоида 6, создающего продольное магнитное поле. В ОТ предусмотрен патрубок 7 для вывода ион-. ного пучка. Анод ОТ вЂ” диск из водородосодержащего диэле лрика. Сторона анода, обращенная к катоду, выполнена в виде концентрических кольцевых зубцов с профилем прямоугольных треугольников. Скосы зубцов обращены наружу от центра анода под углом а=45".
Устройство работает следующим образом.
При поступлении высоковольтного импульса положительной полярности и амплитуды на анододержатель 1 за счет распределения потенциала на фронте импульса по поверхности анода 2, с его плоской стороны происходит электрический пробой с образованием плотной водородосодержащей плазмы, служащей в дальнейшем источником ионов. В то же время по противоположной поверхности анода 2, выполненной в виде системы концентрических кольцевых зубцов, обращенных наружу от центра анода 2 под углом 30
4 большого статического набора данных по исследованию поверхностного пробоя диэлектрика импульсами высокого напряжения, В результате за счет пробоя только по плоской поверхности анода 2 высоковольтное напряжение U оказывается приложенным к проводящему слою металла 3. Под действием этого напряжения электроны 8, эмиттируемые с поверхности катода 4, ускоряются в сторону анода 2, совершают многократные колебания, проходя через центральное сквозное отверстие, и формируют с обратной стороны анода 2 виртуальпьй1 катод 9. Магнитное поле соленоида 6 препятствует рассыпанию электронов 8 на анод 2. Ионы же из плазмы поверхностного пробоя (по плоской поверхности анода 2) под действием электрического поля между анодом 2 и виртуальным катодом 9 вытягиваются в область анод 2 — виртуальный катод 9, ускоряются и формируют один ионный пучок 10, выводимый в патрубок. Формула изобретения Отражательный триод, содержащий соленоид, проводящий цилиндрический катод и анод, укрепленный в проводящем анододержателе и выполненный из водородосодерЗО жащего диэлектрика в виде диска со сквозным отверстием, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД отражательного триода, отверстие в аноде расположено осесимметрично с катодом, при35 чем на его внутреннюю поверхность нанесен проводящий слой металла, а поверхность анода, обращенная к катоду, выполнена в виде системы концентрических кольцевых зубцов со,скосами, обращенными наружу 40 от центра анода под углом 30 <кЧ60, количество которых и, их высота h и заданное номинальное напряжение U связаны соотношением U/hn (30 «B/см. 45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. СА Каре1апа1ос et aih Лрр. 1 Phys. 1 ett, 26, 1975, 284. 2. Авторское свидетельство СССР № 608480, кл. Н 05 Н 5/00, 1978 (прототип), 795421 Составитель В. Егоров Техред Л. 1(уклина редактор Е. Хейфиц Корректор Е. Хмелева Заказ 1288 Изд. № 111 Тираж 856 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Загорская типография Упрполиграфиздата Мосоолпсполкома
