Электронные пучки большого сечения - Бугаев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
101
Рис. 4.26. Электрическая схема включения сетки:
а: 1 — генератор; 2 — катод; 3 — сетка; 4 — анод; б — зависимость тока ПИЭЛ от сеточного сопротивления: сплошные линии — расчет; точки — эксперимент; 1 — U = 300 кВ; 2 - U = 500 кВ
ее потенциал понижается, что вызывает уменьшение тока с катода, т.е. получается триод с автоматическим смещением. Для возбуждения взрывной эмиссии на катод подается импульс высокого напряжения. В этот момент сетка заземлена, и напряженность поля на катоде максимальна. Когда ток с катода достигает заметного значения, потенциал сетки понижается и стабилизируется на уровне, определяемом током сетки Ic.
Для области катод—сетка закон степени 3/2 записывается в следующем виде:
Ik =2,33-10'6 A (UK -clcRc)3nd'2 ,
где А — площадь сетки; Uk — напряжение на катоде; с — проницаемость сетки; d — зазор между катодом и сеткой.
Рис. 4.26, б иллюстрирует расчетную зависимость Ik от Rc, которая достаточно хорошо совпадает с результатами эксперимента [87]. Отрицательная обратная связь, возникающая между амплитудой тока в триоде и потенциалом сетки с автоматическим смещением, обусловливает более медленное падение в течение импульса импеданса в триоде по сравнению с источниками диодного типа, поскольку с ростом катодного тока понижается эффективное анодное напряжение. Это позволяет получать в триод-ном источнике импульсы значительно большей длительности (до 20 мкс), чем в диоде, и, кроме того, позволяет сократить межэлектродный зазор.
Рис. 4.27. Конструкционная схема триодного ПИЭЛ [87] :
7 — катоды; 2 — управляющая сетка; 3 — высоковольтный ввод с трансформаторным маслом; 4— сеточные резисторы; 5 — высоковольный кабель; 6 — диффузионный насос; 7 — корпус; 8 — выводы датчиков
102
103
Таблица 4.2. Характеристики электронных источников со взрывной электронной эмиссией
Параметр источника [89] [86] [99] [115] [118] [91] [114] [119] [120] [113] [87]
Ускоряющее напряже-жение, кВ 200 400 300 500 250 460 200 250 250 1000 500
2 Плотность тока, А/см 0,025-0,1 20 4 0,4 3 4 1,5 0,25 0,05 200 0,2
Длительность импульса, мкс 10 0,025 0,036 2 0,8 1 1 3 5 0,02 5
Площадь сечения ПБС, CM2 10X100 10x100 4x50 30х300 Радиальн. <<*а=2,5, Ia = 50) 500 о о X о СП X го о о Радиальн. (<*3=170, /а = 700) Радиальн. Wa= 1. /а = 3) Радиальн. (da = 135, Ia = 280)
Неравномерность распределения плотности тока, ± % 10 20 20 15 _ 15 15 __ _ _ 20
Частота повторения, Гц 1-1000 100 100 1 1 1 - 50 - - -
Мощность в пучке, кВт 5 7,2 1 - - - - 30 - - -
Мощность, потребляемая от сети, кВт 20 12 2,5 - - - - - - - -
Источник электронов триодного типа [87] (рис. 4.27) формирует радиально расходящийся на угол 360° пучок и имеет следующие параметры: ускоряющее напряжение 300—500 кВ, плотность тока 20—200 мА/см2, длительность импульса 1—5 мкс, площадь пучка 12 м2 (длина 2,8, диаметр 1,35 м). О разработке аналогичного электронного источника с площадью выходного окна 9,3 м2, предназначенного для лазерного С02-усилителя, используемого в программе по инерциальному термоядерному синтезу, сообщалость в [120]. Здесь кольцевой объем газа ионизуется радиально расходящимся пучком электронов с энергией 500 кэВ, плотностью тока 50—100 мА/см2 и длительностью импульса 5 мкс. Катодная система состоит из 48 лезвий из танталовой фольги длиной 0,76 м, собранных в 12 рядов по 4 лезвия. Против каждого лезвия находится закрытое фольгой окно размером 0,76x0,25м. При экспериментальном исследовании макета обнаружены два эффекта: существенная вторичная эмиссия с сетки, вызывающая потерю управления током, и возникновение неконтролируемых пробоев между сеткой и катодом. Характерное время формирования этих пробоев около 3 мкс. Авторам работы [120] удалось улучшить ситуацию, применив силиконовое масло для подавления вторичной эмиссии сетки и специальную методику тренировки электродов источника для увеличения электрической прочности ускоряющего промежутка.
В заключение приведем сводную табл. 4.2 параметров ПИЭЛ на базе ВЭЭ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бугаев С.П., К рей н дел ь Ю.Е., Щанин П.М. Техника получения высокоэнергеТи-ческих электронных пучков с большим поперечным сечением. — Приборы и техн. эксперим., 1980, N0 1, с. 7—23.
2. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов. М.: Атомиздат, 1977. —144 с.
3. Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. Л: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1972. —270 с.
4. Алямовский И.В. Электронные лучи и электронные пушки. М.: Советское радио, 1966. — 456 с.
5. Seltser S.M., Berger M.J. The propagation and reflection of electrons by foil. — Nucl.
Instrum, and Methods, 1974, v. 119, p. 157—179.
6. Федоров В.И., Мясников A.C., Шантурин Л.П. Расчет фольговых окон для электронных пушек с широким потоком. — Приборы и техн. эксперим., 1981, N0 6, С. 144-146.
7. Измеритель пространственного профиля пучка / В.В. Вишняков, Н.И. Журавлев, В.И. Комаров и др. — Приборы и техн. эксперим., 1973, N0 6, с. 21—24.
8. Многоканальный регистратор для измерения распределения плотности тока по
