RU1393U1 - Устройство электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом - Google Patents

Abstract

Устройство электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом, содержащее емкостной накопитель энергии, электрически соединенный с одной стороны с землей, а с другой стороны - с источником, отличающееся тем, что емкостной накопитель со стороны источника подключен через диод к импульсному трансформатору.

Description

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОНОВ С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ВЗРЫВОЭММССИОННЫМ КАТОДОМ

Изобретение относится к электронной технике, в частности к эмиссионной электронике.

Известно устройство электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом, представляющее собой генератор прямоугольных импульсов высокого напряжения, выход которого электрически соединен с катодом 1,2.

Существенными недостатками данного типа устройств является низкий коэффициент преобразования энергии импульса напряжения в энергию электронного пучка, отбираемого с катода, и техническая сложность изготовления и эксплуатации данного типа генераторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству, взятым нами за прототип, является устройство, описанное в работе 31, состоящее из емкостного накопителя, выполняющего также роль электростатического вольтметра, электрически соединенного с землей и экстрактором, заряжаемого через высокоомннй резистор от источника постоянного напряжения до порогового напряжения инициирования взрывной электронной эмиссии на поверхности жидкометаллического взрывоэмиссионного катода U . При достижении на емкостном накопителе напряжения пороговой величины TJo происходит срабатывание катода и разрядка емкостного накопителя через вакуумный промежуток. После разрядки емкостного накопителя вакуумный разряд гаснет, и наМКМ5: Н 01 J 37/065

чинается цикл зарядки емкостного накопителя через зарядный резистор от источника постоянного напряжения до напряжения U . Частота срабатывания катода определяется величинами емкости накопителя и полного сопротивления цепи зарядки.

Описанное выше устройство имеет два существенных недостатка. Во-первых, срабатывание катода происходит только при напряжении, равном UQ, и регулирование максимальной энергии электронов в потоке, формируемом в вакуумном промежутке, требует применения дополнительных ускоряющих электродов. Вовторых, значительная часть отбираемой от источника постоянного напряжения энергии выделяется в виде тепла на высокоомном зарядном резисторе.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона рабочих напряжений и снижение потерь энергии в цепи зарядки емкостного накопителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом, содержащем емкостной накопитель энергии, электрически соединенный с одной стороны с землей, а с другой - с источником, согласно изобретению емкостной накопитель со стороны источника подключен через диод к импульсному трансформатору.

При подаче импульса напряжения на первичную обмотку импульсного трансформатора происходит передача энергии электрического импульса в энергию постоянного напряжения, запасаемую

в емкостном накопителе, электрически соединенном с землей и ,. источником электронов с взрывоэмиссионным жидкометаллическим

2 &

длительное время, значительно превышающее длительность высоковольтного импульса, пока не произойдет инициирование взрывной электронной эмиссии на катоде. Так как время запаздывания срабатывания катода в широком диапазоне напряжений превышает длительность фронта импульса зарядки емкостного накопителя, инициирование взрывной электронной эмиссии может происходить при напряжениях, существенно превышающих значение UQ. Кроме того, отсутствие резистора в цепи зарядки емкостного накопителя снижает потери энергии до величины, обусловленной потерями в импульсном трансформаторе, диоде и соединительных проводниках.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена а) - схема предлагаемого устройства, б) - пример конкретного выполнения заявляемого устройства.

Устройство электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом содержит импульсный трансформатор 1, вторичная обмотка которого через диод 2 электрически соединена с емкостным накопителем 3. Емкостной накопитель 3 электрически соединен с землей с одной стороны, а с другой - с источником электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом 4. Ориентация диода 2 может иметь противоположную направленность в зависимости от полярности используемого напряжения.

Устройство работает следующим образом. При подаче импульса напряжения на первичную обмотку трансформатора 1 происходит передача энергии импульса в энергию постоянного напряжения, запасаемую в емкостном накопителе 3. Благодаря наличию диода 2 не происходит разрядка емкостного накопителя 3 через вторичную обмотку трансформатора 1 после окончания импульса напряжения. В результате появления напряжения на емкостном накопителе 3

-3и, соответственно, на вакуумном промежутке источника электронов 4 происходит развитие гидродинамической неустойчивости на поверхности жидкометаллического взрывоэмиссионного катода, приводящее через некоторое время, называемое временем запаздывания, к инициированию взрывной электронной эмиссии с последующим разрядом емкостного накопителя посредством электронного потока в вакуумном промежутке. Процесс стабильно повторяется, если величина длительности фронта импульса напряжения меньше времени запаздывания.

В качестве примера выполнения предлагаемого устройства приведем устройство, изображенное на чертеже б), содержащее импульсный трансформатор 1, вторичная обмотка которого через диод 2 электрически соединена с емкостным накопителем 3. Емкостной накопитель 3 электрически соединен с землей и жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом 5 источника электронов 4. Первичная обмотка трансформатора 1 электрически соединена с первичным емкостным накопителем 6 через ключ (например, тиристор) 7. Первичный емкостной накопитель 6 с другой стороны через ключ 8 соединен с источником постоянного напряжения 9. В результате замыкания ключа 8 первичный емкостной накопитель 6 заряжается от источника напряжения 9, после чего ключ 8 размыкается. Через некоторое время после размыкания ключа 8 замыкается ключ 7, создавая импульсное напряжение на обмотках трансформатора 1. При этом происходит передача энергии из первичного емкостного накопителя 6 в емкостной накопитель 3 путем зарядки накопителя 3 до рабочего напряжения U. При этом должно выполняться условие U kU1, где k - коэффициент трансформации импульсного трансформатора 1 и U1 - напряжение на первичном накопителе 6. Для более полной передачи энергии из пер- 4 яичного накопителя 6 в накопитель 3 должно выполняться условие резонанса колебательных контуров, образованных обмотками трансформатора 1 и накопителями 6 и 3. При выполнении этого условия удалось достичь значения коэффициента передачи энергии из первичного емкостного накопителя 6 в емкостной накопитель 3 75%. При этом рабочие напряжения регулировались в пределах от UQ до 3UQ.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания изобретения

1.Г.Н. Фурсей и В.М. Жуков, Эмиссионные характеристики взрывного галлиевого катода.- ЖТФ, 1974, т. XLIV, вып. 6, стр. 1281.

2.И.Ю. Барташюс, Л.М. Праневичюс и Г.Н. Фурсей, Исследование взрывной электронной эмиссии жидкого галлиевого катода,ЖТФ, 1971, т. XLI, вып. 9, стр. 1944.

3.L.W. Swanson and G.A. Schwind, Electron emission from a liquid metal.- J. Appl. Phys., 1978, 49(11), p. 5656. Зав. группой ПЛР и ИР ,Л&&

- 5 Т.Н. Бычкова

Claims (1)

1. Устройство электропитания источника электронов с жидкометаллическим взрывоэмиссионным катодом, содержащее емкостной накопитель энергии, электрически соединенный с одной стороны с землей, а с другой стороны - с источником, отличающееся тем, что емкостной накопитель со стороны источника подключен через диод к импульсному трансформатору.