RU134728U1 - Форвакуумный источник импульсного электронного пучка - Google Patents
Форвакуумный источник импульсного электронного пучка Download PDFInfo
- Publication number
- RU134728U1 RU134728U1 RU2013128695/07U RU2013128695U RU134728U1 RU 134728 U1 RU134728 U1 RU 134728U1 RU 2013128695/07 U RU2013128695/07 U RU 2013128695/07U RU 2013128695 U RU2013128695 U RU 2013128695U RU 134728 U1 RU134728 U1 RU 134728U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- source
- electron beam
- ceramic tube
- mesh
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Форвакуумный источник импульсного электронного пучка, включающий в себя штыревой катод, размещенный внутри керамической трубки, поджигающий электрод, выполненный в виде кольца, надетого на керамическую трубку так, чтобы торцы катода, трубки и кольца находились в одной плоскости, размещенный соосно с катодом полый цилиндрический анод, основание которого выполнено сетчатым, сетчатый ускоряющий электрод, отличающийся тем, что ускоряющий электрод выполнен в виде сегментной поверхности, центр которой совпадает с торцом катода.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области плазменной техники, может быть применено при разработке электронно-лучевых устройств и использовано в электронно-лучевой технологии, экспериментальной физике, плазмохимической технологии.
Известно устройство, предназначенное для генерации импульсных электронных пучков путем эмиссии электронов из газоразрядной плазмы (патент РФ №2120706). В указанном устройстве плазма создается за счет взрыва микроострий на катоде в результате скачка напряжения на промежутке катод-анод. Плазма и электронный пучок существуют в течение долей микросекунды. В силу особенностей взрывной эмиссии пучок не может существовать в течение более длительного времени. Известен форвакуумный плазменный электронный источник (патент №107657 на полезную модель), в котором эмиссионная плазма создается в импульсном тлеющем разряде. Источник позволяет генерировать электронный пучок в диапазоне давлений 5-15 Па. Использование тлеющего разряда накладывает ограничения, как на предельный ток электронного пучка (не более 100 А), так и на предельную длительность импульса (не более 100 мкс. Причина этих ограничений состоит в неконтролируемом переходе тлеющего разряда в дуговую форму, сопровождающемся шнурованием разряда и заканчивающемся пробоем ускоряющего промежутка.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является сильноточный электронный ускоритель с плазменным катодом (Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Щанин П.М.// Сильноточная электроника: Материалы VI Всесоюзного симп.- Томск, Институт сильноточной электроники СО РАН, 1986. - часть 2. - С.112-114), включающий в себя штыревой катод, размещенный внутри керамической трубки, поджигающий электрод, выполненный в виде кольца, надетого на керамическую трубку, полый цилиндрический анод с сетчатым основанием, плоский сетчатый ускоряющий электрод. Указанный источник основан на использовании контролируемого дугового разряда и позволяет в диапазоне давлений 0,01-0,1 Па получать электронные пучки с длительностью импульса 10-1000 мкс при частоте повторения 1-100 Гц. Недостаток данного технического решения состоит в низком ресурсе работы (не более 105 импульсов). Нарушение работоспособности источника вызывается металлизацией торца керамической трубки при подаче импульса на поджигающий электрод. Величина металлизации определяется энергией, вкладываемой в поджигающий импульс. В известном техническом решении эта энергия составляет 5-15 мДж. Ограничение этой энергии снизу обусловлено необходимостью реализации пробоя по поверхности керамики. Еще одним недостатком указанного источника является неспособность работать в области давлений выше одного паскаля.
Цель заявляемого технического решения состоит в повышении ресурса работы электронного источника. Поставленная цель достигается тем, что в известном источнике электронного пучка, содержащем штыревой катод, размещенный внутри керамической трубки, поджигающий электрод, выполненный в виде кольца, надетого на керамическую трубку, размещенный соосно с катодом полый цилиндрический анод с сетчатым основанием, сетчатому ускоряющему электроду придана форма сегментной поверхности, центр которой совпадает с торцом катода. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение ресурса работы электронного источника. Обратим внимание на тот факт, что предлагаемое техническое решение обеспечивает достижение полезного результата при работе электронного источника в форвакуумной области повышенных давлений (5-15 Па).
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, представленным на Фиг.1. Катод 1 выполнен в виде металлического штыря диаметром 6 мм, размещенного внутри керамической трубки 2 внешним диаметром 9 мм. На керамическую трубку надет поджигающий электрод 3 в виде стального кольца внешним диаметром 15 мм и высотой 5 мм. Анод 4 представляет собой полый цилиндр основанием которого служит сетка с ячейкой 0,3×0,3 мм2 и геометрической прозрачностью 60%. На фланце 5 закреплен сетчатый ускоряющий электрод 6. Он выполнен в виде сегментной поверхности, причем центр поверхности совпадает с торцом катода 1. Электрическое разделение ускоряющего электрода и анода обеспечивается капролоновым изолятором 7. Отличие от прототипа заключается в форме ускоряющего электрода 6.
Источник работает следующим образом. По достижении в вакуумной камере давления 5-30 Па к промежутку анод-ускоряющий электрод прикладывают постоянное напряжение Ua=5-15 кВ от высоковольтного блока 8. После этого на промежуток катод-анод и одновременно через резистор R на промежуток катод - поджигающий электрод подают импульсное напряжение от генератора 9. Пробой по торцу керамической трубки 2 вызывает появление небольшого количества ионизованного вещества, которого оказывается достаточно для развития дугового разряда в цепи катод-анод и заполнения плазмой полости анода 4. Постоянное напряжение на ускоряющем промежутке обеспечивает в форвакуумной области повышенных давлений существование высоковольтного тлеющего разряда (ВТР), плазменная граница которого повторяет форму ускоряющего электрода 6, обеспечивая формирование ионного потока, сходящегося на торце катода 1. Этот ионный поток вызывает эмиссию вторичных электронов, как с катода, так и с торца керамической трубки 2, облегчая пробой по ее поверхности. Отмеченное обстоятельство позволяет использовать в цепи поджигающего электрода резистор с более высоким сопротивлением. В наших экспериментах 300 Ом вместо 100 Ом при плоском ускоряющем электроде. Это означает снижение энергии, выделяющейся за один поджигающий импульс, с указанных выше 5-15 мДж до 2-5 мДж и, следовательно, ослабление интенсивности процесса металлизации керамики. Полезным результатом становится возрастание числа импульсов эмиссионного тока, которые может обеспечить электронный источник без проведения профилактических мероприятий.
Результаты, представленные в таблице, иллюстрируют положительный эффект, присущий заявляемому техническому решению, а именно, возрастание на порядок числа импульсов тока электронного пучка до потери работоспособности источника.
Таблица. | ||||||
Предельные значения числа импульсов электронного пучка. Частота следования 1 Гц, длительность импульса 150 мкс. | ||||||
Номер эксперимента | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Средние |
Прототип (плоский ускоряющий электрод) | 1,5×105 | 1,4×105 | 9×104 | 8×104 | 8×104 | 1,1×105 |
Предлагаемое техническое решение (ускоряющий электрод в виде сегментной поверхности) | 9×105 | 1,1×106 | 8×105 | 1,2×106 | 1,0×106 | 1,0×106 |
Предлагаемый электронный источник позволяет получать импульсный электронный пучок с током до 200 А и энергией до 15 кэВ в диапазоне давлений 5-20 Па, что расширяет возможности технологического применения электронного пучка для обработки материалов. В частности, предлагаемый источник может быть использован для модификации поверхностных слоев, как проводящих, так и непроводящих материалов.
Claims (1)
- Форвакуумный источник импульсного электронного пучка, включающий в себя штыревой катод, размещенный внутри керамической трубки, поджигающий электрод, выполненный в виде кольца, надетого на керамическую трубку так, чтобы торцы катода, трубки и кольца находились в одной плоскости, размещенный соосно с катодом полый цилиндрический анод, основание которого выполнено сетчатым, сетчатый ускоряющий электрод, отличающийся тем, что ускоряющий электрод выполнен в виде сегментной поверхности, центр которой совпадает с торцом катода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128695/07U RU134728U1 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Форвакуумный источник импульсного электронного пучка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013128695/07U RU134728U1 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Форвакуумный источник импульсного электронного пучка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU134728U1 true RU134728U1 (ru) | 2013-11-20 |
Family
ID=49555590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013128695/07U RU134728U1 (ru) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | Форвакуумный источник импульсного электронного пучка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU134728U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759425C1 (ru) * | 2020-11-27 | 2021-11-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Плазменный эмиттер импульсного форвакуумного источника электронов на основе дугового разряда |
RU209138U1 (ru) * | 2021-05-25 | 2022-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Форвакуумный плазменный источник импульсного электронного пучка на основе контрагированного дугового разряда |
RU2810566C1 (ru) * | 2023-01-21 | 2023-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОПЛАЗ" | Генератор холодной плазмы |
-
2013
- 2013-06-24 RU RU2013128695/07U patent/RU134728U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759425C1 (ru) * | 2020-11-27 | 2021-11-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Плазменный эмиттер импульсного форвакуумного источника электронов на основе дугового разряда |
RU209138U1 (ru) * | 2021-05-25 | 2022-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Форвакуумный плазменный источник импульсного электронного пучка на основе контрагированного дугового разряда |
RU2810566C1 (ru) * | 2023-01-21 | 2023-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОПЛАЗ" | Генератор холодной плазмы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bochkov et al. | Sealed-off pseudospark switches for pulsed power applications (current status and prospects) | |
RU134728U1 (ru) | Форвакуумный источник импульсного электронного пучка | |
Zhang et al. | Nanosecond-pulse diffuse discharge at atmospheric pressure | |
Yushkov et al. | A forevacuum plasma source of pulsed electron beams | |
RU107657U1 (ru) | Форвакуумный плазменный электронный источник | |
Cai et al. | Observation of a U-like shaped velocity evolution of plasma expansion during a high-power diode operation | |
RU2306683C1 (ru) | Плазменный электронный источник | |
Devyatkov et al. | Equipment for pulsed thermal treatment of the surfaces of materials by a low-energy electron beam | |
Gushenets et al. | Effect of the enhanced breakdown strength in plasma-filled optical system of electron beam formation | |
Baldanov | Peculiarities of the spark discharge formation at a limiting ballast resistor | |
Vorobyov et al. | The multiarc plasma cathode electron source | |
RU121813U1 (ru) | Устройство для модифицирования поверхности твердого тела | |
RU2759425C1 (ru) | Плазменный эмиттер импульсного форвакуумного источника электронов на основе дугового разряда | |
RU159300U1 (ru) | Электронный источник с плазменным эмиттером | |
Li et al. | Relativistic electron beam source with uniform high-density emitters by pulsed power generators | |
Kumar et al. | Experimental Investigation of Pseudospark generated electron beam | |
Bugaev et al. | Enhanced electric breakdown strength in an electron-optical system | |
RU121959U1 (ru) | Катодный узел | |
RU209138U1 (ru) | Форвакуумный плазменный источник импульсного электронного пучка на основе контрагированного дугового разряда | |
US11373837B2 (en) | Metal ion source emitting device | |
Chepusov et al. | Investigation of Annular Explosive-Emission Cathodes of the Conductor–Insulator Structure | |
Zemskov et al. | The experimental investigation of a charged particle flows in a submicrosecond vacuum arc at a threshold current | |
Kandaurov et al. | Study of Intensive Long-Pulse Electron Beam Generation in a Source with Arc Plasma Emitter Operated in a External Magnetic Field | |
Landl et al. | Methods of triggering for the cold cathode thyratrons with auxiliary glow discharge in trigger system | |
Gushenets et al. | High current electron sources and accelerators with plasma emitters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160625 |