Сильноточный ускоритель электронов

 

Сакэ Советсннк

Соцнапнстнчвсинк

Реснубпнн

О П И С А Н И В („)963)34

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11. 12. 80 (21) 3213213/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51}М. Кл.

Н 05 Н 5/00

)Ьвударствеввьй квмитет

° CCCP ав ааим взебретенкй в открытий

Опубликовано 30.09,82, Бюллетень Р(Ъ 36 (S3) УЙK 621 ° 384,6 (088. 8) Дата опубликования описания 30.09.82 (72) Авторы изобретения

A.À. Ким и Е..Т. Протасевич

ЧЕМУ

Институт сильноточной электроники Сибирского отде%ФИ -

АН СССР f3bARPTEKA. (71) Заявитель (54) СИЛЬНОТОЧНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ птс 0 ы ®Ь

1

Изобретение относится к генерированию сильноточных электронных пучков и может быть применено, например для получения мощного рентгеновского излучения.

Известен сильноточный ускоритель электронов, содержащий генератор высоковольтных импульсов и коаксиальный диод с взрывоэмиссионным катодом (1), в котором ток трубчатого тонкостенного пучка и напряжение, приложенное к диоду U„, связаны между собой соотношением где m и е - соответственно масса и заряд электрона, R - радиус канала транспортировки, в простейшем случае равный радиусу анода г>- радиус пучка л1 е0 еф где Ф1- потенциал пучка.

Из приведенного соотношения видно, что в принципе изменять амплитуду выходного тока ускоренных электронов можно за счет изменения напряжения на диоде U . Отсюда следует, что устройство, реализующее этот метод регулировки выходного тока, кроме диода, помещенного в . магнитное поле, содержит генератор высоковольтных импульсов с регулируемой амплитудой выходного напряжения

Из формулы (1) также следует, что величину выходного тока ускори" теля можно также регулировать за счет изменения радиуса канала транс" портироаки пуска R. В этом случае устройство должно содержать несколько сменных труб дрейфа. Осуществление такой регулировки на практике

963134 4

5 0

15 го

55 оказывается достаточно трудоемким и получается не всегда оперативно из-за того, что требуется разгерметизация диода.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее метод регулировки тока пуска путем изменения напряжения, приложенного к аноду. Устройство состоит из генератора высоковольтных импульсов, коаксиального диода, с катодом со взрывной эмиссией соленоида и подвижного,коллектора f 2 3.

К недостаткам этого устройства следует отнести изменение энергии электронов при изменении тока путем изменения ускоряющего напряжения.

Цель изобретения — разработка устройства с регулируемой величиной выходного тока без изменения амплитуды напряжения, приложенного к диодуУказанная цель достигается тем, что в сильноточном ускорителе электронов, содержащем генератор высоковольтных импульсов, коаксиальный диод с взрывоэмиссионным катодом, размещенный в соленоиде, и подвижный

1 токоприемник, имеющий электрическии контакт с анодным цилиндром, анод выполнен в виде двух цилиндрой различного диаметра, имеющих между собой ступенчатое сочленение и расположенных соосно с катодом, при этом катод диода находится внутри цилиндра меньшего диаметра, а подвижный токоприемник размещен внутри цилиндра большего диаметра.

На чертеже показан предлагаемый ускоритель, Он состоит из генератора 1 высо> ковольтных импульсов, катода 2 со взрывной эмиссией, цилиндра 3 меньшего диаметра (анодного), области (места) 4 сочленения цилиндров, цилиндра 5 большего диаметра (анодного), токоприемника (поршня) 6 и соленоида 7.

В качестве высоковольтного генератора может быть использовано любое устройство, формирующее импульсы большой амплитуды и мощности. Катод аналогичен катодам других ускорителей с магнитной изоляцией. Анод состоит из двух частей, которые несут различную функциональную нагрузку. Цилиндр меньшего диаметра выбирается из условия формирования пучка требуемой длительности. Его размеры определяются временем закорачивания плазмой ускоряющего промежутка катод - анод.

Если для даннои геометрии время закорачивания в направлении, перпендикулярном магнитному полю, окажется мен ьше времени з акорачи вания вдол ь магнитного поля; то длина анодного цилиндра меньшего диаметра не влияет на длительность импульса тока ускорителя, а амплитуда выходного тока зависит от места расположения токоприемника (поршня) в цилиндре Ьольшего диаметра. Его размеры выбирают .исходя из желаемых пределов регулировки тока.

Предлагаемое устройство работает следующим оЬразом.

Когда токоприемник 6 (поршень) находится в крайнем левом положении месте 4, то электронная система катод - цилиндр меньшего диаметра - токоприемник образует обычную систему коаксиального диода с магнитной изоляцией, где формируется электронный пучок с током, который вычисляется по формуле (1 ), в этом случае под

R подразумевается .радиус цилиндра меньшего диаметра. llo мере перемещения токоприемника 6 вправо область цилиндра 5 Ьольшего диаметра исказывает первоначальное пространственное распределение потенциала в системе таким образом, что величина выходного тока ускорителя уменьшается.

В этом случае ток зависит уже от радиуса трубы большего диаметра.

Начиная с некоторого расстояния, равного радиусу цилиндра большего диаметра от места 4 сочленения цилиндров, токоприемник 6 слабо влияет на формирование электронного лупучка, а величина выходного тока практически не изменяется при дальнейшем перемещении токоприемника 6 вправо. При этом наименьшая величина тока определяется размерами большего цилиндра (формула 1).

Принципиальная разница между предлагаемым изобретением и известными состоит в том, что до этого в качестве токоприемника использовался коллектор, точнее цилиндр Фарадея, который служил только средством для измерения тока пучка. В предлагаемом же изобретении. токоприемник,(поршень) выполняет функцию регулятора амплитуды выходного тока пучка.

Формула изобретения

Составитель Ю.Терешкин

Техред И.Коштура Корректор Г,Решетник

Редактор 1О.Середа

Заказ 7532/7 Тираж 2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Hocxaa, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 5 9631

Для получения рентгеновского излучения токоприемник следует выполнить из материалов с большим атомным весом и в этом случае токоприемник (поршень) превращается,в мишень для у электронного пучка. Управлять перемещением поршня можно дистанционно .или непосредственно вручную.

Кроме рентгенотехники, предлагаемый ускоритель может найти широкое 30 применение и в других областях науки и техники, например при облучении вещества в вакууме, генерации СВЧ-колебаний и т.д.

Применение предлагаемого изобре- 1% тения позволяет производить практически мгновенную регулировку выход. ного тока ускорителя и тем саум, уменьшить потери рабочего времени.

Сил ьноточный ускоритель электронов, содержащий генератор высоко- 2s вольтных импульсов, коаксиальный диод с взрывоэмисионным катодом, размещенный в соленоиде, и подвижный токоприемник, имеющий. электрический

34 d контакт с анодным цилиндром, о тли чающий ся тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения регулировки величины выходного тока ускорителя без изменения амплитуды напряжения, приложенного к диоду, анод выполнен в виде двух цилиндров различного диаметра, имеющих между собой ступенчатое сочленение и расположенных соосно с катодом, при этом катод диода находится внутри цилиндра меньшего диаметра, а подвижный токопри-. емник размещен внутри цилиндра большего диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Бугаев С.fl. и др. формирование сильноточных релятивистских электронных пучков. - В.сб. Релятивистская высокочастотная электроника. Горький, Изд-во института прикладной физики АН СССР, 1979, с. 51.

2. Бугаев С.П. и др. О механизме. вакуумного пробоя и разлета катодной плазмы вдоль магнитного поля в бесфольговых диодах. - ЖТФ, 1980, 50, Ю" 11, с. 2463.