RU2120706C1 - Device for generation of electron beam pulses - Google Patents
Device for generation of electron beam pulses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120706C1 RU2120706C1 RU97101375A RU97101375A RU2120706C1 RU 2120706 C1 RU2120706 C1 RU 2120706C1 RU 97101375 A RU97101375 A RU 97101375A RU 97101375 A RU97101375 A RU 97101375A RU 2120706 C1 RU2120706 C1 RU 2120706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cascade
- generator
- vacuum diode
- cathode
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике генерации мощных импульсных электронных пучков и может быть использовано при разработке генераторов мощных электронных пучков и рентгеновских импульсов. The invention relates to techniques for generating powerful pulsed electron beams and can be used in the development of generators of powerful electron beams and x-ray pulses.
Известно устройство для генерации импульсного электронного пучка [1, 2], содержащее каскадный генератор импульсных напряжений (ГИН), собранный по схеме Аркадьева-Маркса или по подобным ей схемам [3], и вакуумный диод со взрывоэмиссионным катодом (ВЭК), в котором происходит формирование и ускорение электронного пучка [4]. В устройствах такого типа генерация мощного импульсного электронного пучка происходит в результате эмиссии электронов из расширяющейся плазмы, образующейся в процессе развития взрывной электронной эмиссии на поверхности катода вакуумного диода, и последующего ускорения электронов в межэлектродном промежутке, причем скорость роста тока электронного пучка определяется скоростью увеличения эмиссионной поверхности взрывоэмиссионной катодной плазмы в процессе ее расширения [5]. Инициирования взрывной электронной эмиссии (ВЭЭ) достигают путем подачи на вакуумный диод импульса высокого напряжения, вырабатываемого ГИН. Формирование импульса высокого напряжения на выходе ГИН достигается путем коммутации последовательно каскадов генератора, заряженных параллельно от источника зарядного напряжения. С этой целью один или несколько каскадных разрядников выполняют управляемыми и подают на них импульс напряжения от пускового генератора. A device for generating a pulsed electron beam [1, 2], containing a cascade pulse voltage generator (GIN), assembled according to the Arkadyev-Marx scheme or similar circuits [3], and a vacuum diode with an explosion-emission cathode (VEC), in which formation and acceleration of an electron beam [4]. In devices of this type, the generation of a powerful pulsed electron beam occurs as a result of electron emission from an expanding plasma generated during the development of explosive electron emission on the cathode surface of a vacuum diode, and subsequent electron acceleration in the interelectrode gap, and the electron beam current growth rate is determined by the rate of increase in the emission surface explosive emission cathode plasma in the process of its expansion [5]. The initiation of explosive electron emission (SEE) is achieved by applying to the vacuum diode a high voltage pulse generated by the GIN. The formation of a high voltage pulse at the output of the GIN is achieved by switching successively stages of the generator, charged in parallel from the charging voltage source. To this end, one or more cascade arresters is controlled and a voltage pulse is supplied to them from the starting generator.
Недостатками таких устройств для генерации импульсного электронного пучка являются:
- сложность конструкции и недостаточно высокая надежность источника импульсного электронного пучка, обусловленная наличием в составе ГИН пусковых цепей и пусковых разрядников,
- относительно малая скорость нарастания тока пучка в диоде, обусловленная конечной скоростью увеличения эмиссионной поверхности взрывоэмиссионной катодной плазмы в процессе ее разлета,
- относительно невысокая стабильность импульсов тока электронного пучка при относительно низких электрических полях на твердотельных ВЭК, определяемая природой регенерации катодных микроострий от импульса к импульсу.The disadvantages of such devices for generating a pulsed electron beam are:
- the complexity of the design and the insufficiently high reliability of the source of the pulsed electron beam, due to the presence in the GIN of start-up circuits and start-up arresters,
- a relatively low rate of increase of the beam current in the diode, due to the finite rate of increase of the emission surface of the explosive emission cathode plasma during its expansion,
- the relatively low stability of the current pulses of the electron beam at relatively low electric fields on solid-state HECs, determined by the nature of the regeneration of the cathode micropoints from pulse to pulse.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому устройству для генерации импульсного электронного пучка, взятым нами за прототип, является источник электронов [6], содержащий ГИН, выполненный по схеме Маркса, и подключенный к нему вакуумный диод с ВЭК и фольгой для вывода пучка. Генерация электронного пучка в прототипе достигается тем же способом, что и в описанных выше аналогах. Генератор импульсов высокого напряжения источника содержит 15 каскадов, собранных на конденсаторах К15-4. Первый каскад генератора снабжен пусковым разрядником, запуск производится от импульсного пускового генератора. С целью стабилизации запуска генератора второй и третий каскады генератора снабжены устройствами для подсветки зазоров разрядников. Прототип имеет такие же недостатки, что и аналоги. The closest in technical essence and the achieved results to the proposed device for generating a pulsed electron beam, which we took as a prototype, is an electron source [6], which contains a GIN made according to the Marx scheme and a vacuum diode with a HEC and a foil for beam output connected to it . The generation of an electron beam in the prototype is achieved in the same way as in the above analogues. The source high voltage pulse generator contains 15 stages, assembled on capacitors K15-4. The first stage of the generator is equipped with a starting arrester, the start is made from a pulse starting generator. In order to stabilize the start of the generator, the second and third stages of the generator are equipped with devices for illuminating the gaps of the arresters. The prototype has the same disadvantages as its counterparts.
Целью предлагаемого изобретения является
- упрощение конструкции и повышение надежности работы источника электронных пучков,
- увеличение скорости роста тока электронного пучка в диоде,
- увеличение стабильности тока электронного пучка от импульса к импульсу при относительно невысоких электрических полях на катоде вакуумного диода.The aim of the invention is
- simplifying the design and improving the reliability of the source of electron beams,
- an increase in the growth rate of the electron beam current in the diode,
- an increase in the stability of the electron beam current from pulse to pulse at relatively low electric fields at the cathode of the vacuum diode.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник зарядного напряжения, один из выводов которого заземлен, каскадный генератор импульсов высокого напряжения, образованный малоиндуктивными конденсаторами, разделительными элементами в виде активных или реактивных сопротивлений и искровыми межкаскадными разрядниками, и вакуумный диод со взрывоэмиссионным катодом, подключенный между последним каскадом генератора и землей, согласно изобретению полюс первого каскада генератора, противоположный потенциальному, заземлен, искровые разрядники включены покаскадно между потенциальным полюсом предыдущего каскада и заземленным через разделительные элементы полюсом последующего каскада, вакуумный диод подключен к потенциальному полюсу последнего каскада генератора, а также к дополнительной конструктивной емкости на землю, и выполняет роль пускового элемента каскадного генератора. This goal is achieved by the fact that in the known device containing a charging voltage source, one of the terminals of which is grounded, a cascade high voltage pulse generator formed by low-inductance capacitors, separation elements in the form of active or reactive resistances and spark interstage spark gap, and a vacuum diode with an explosion-emission cathode connected between the last stage of the generator and ground, according to the invention, the pole of the first stage of the generator, opposite the potential flax, grounded, spark gaps pokaskadno included between the potential pole of the preceding stage and the grounded pole by the spacer elements of the succeeding stage vacuum diode is connected to a potential generator pole last stage, as well as additional structural capacitance to ground and acts as a trigger element cascade generator.
Кроме того, для повышения надежности запуска ГИН величины сопротивлений разделительных элементов каскадного генератора целесообразно выбирать из соотношений
где
N - число каскадов ГИН, R2i (i=2...N) - сопротивления разделительных элементов между потенциальными полюсами (i - 1)-го и i-го каскадов, R2i-1 (i= 2. . .N) - сопротивления разделительных элементов между заземленными полюсами (i - 1)-го и i-го каскадов, RD - сопротивление вакуумного диода на момент запуска каскадного генератора импульсов высокого напряжения.In addition, in order to increase the reliability of GIN start-up, it is advisable to choose the resistance values of the cascade generator separation elements from the relations
Where
N is the number of GIN cascades, R 2i (i = 2 ... N) is the resistance of the separation elements between the potential poles of the (i - 1) th and i-th cascades, R 2i-1 (i = 2.. .N) - resistance of the separation elements between the grounded poles of the (i - 1) th and i-th cascades, R D - resistance of the vacuum diode at the time of the start of the cascade high voltage pulse generator.
Для повышения стабильности возбуждения ВЭЭ на катоде вакуумного диода под действием приложенного к вакуумному диоду зарядного напряжения катод вакуумного диода целесообразно выполнять жидкометаллическим. To increase the stability of excitation of VEE at the cathode of the vacuum diode under the action of a charging voltage applied to the vacuum diode, it is advisable to perform the liquid metal cathode of the vacuum diode.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 (а) и (б) представлены осциллограммы напряжения на диоде и тока в диоде соответственно для вакуумного диода с одиночным острийным катодом и плоским анодом при межэлектродном зазоре катод-анод 7 мм (другие условия эксперимента и более подробное описание элементов устройства и устройства в целом будет приведено ниже). The invention is illustrated in FIG. 1 and 2. In FIG. 1 shows a circuit diagram of the proposed device. In FIG. 2 (a) and (b) waveforms of the voltage on the diode and current in the diode are shown for a vacuum diode with a single tip cathode and a flat anode, respectively, with an electrode gap of 7 mm cathode-anode (other experimental conditions and a more detailed description of the elements of the device and the device as a whole will be given below).
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
На первом этапе от источника зарядного напряжения U0 через разделительные элементы R2-R2N происходит параллельная зарядка емкостных накопителей C1-CN каскадов генератора, а также зарядка конструктивной емкости на землю Cк (участки I и IV на фиг. 2). После зарядки каскадов ГИН и емкости Cк и до момента инициирования взрывной электронной эмиссии к вакуумному диоду D приложено зарядное напряжение U0 (участок 1 на фиг. 2). Коммутации ступеней ГИН не происходит, поскольку напряжение самопробоя разрядников P1-PN-1 превышает величину зарядного напряжения.At the first stage, from the charging voltage source U 0, through the dividing elements R 2 -R 2N , the capacitive drives C 1 -C N of the generator stages are parallel charged, as well as the structural capacitance is charged to ground C к (sections I and IV in Fig. 2). After charging the GIN cascades and capacitance C to and before the initiation of explosive electron emission, a charging voltage U 0 is applied to the vacuum diode D (section 1 in Fig. 2). Switching of the GIN stages does not occur, since the self-breakdown voltage of the P 1 -P N-1 arresters exceeds the value of the charging voltage.
Второй этап включает в себя отрезок времени от момента инициирования ВЭЭ на катоде вакуумного диода t1 и до момента коммутации всех разрядников t2. На этом этапе в процессе развития ВЭЭ в вакуумном диоде протекает электронный ток (ток предымпульса), приводящий к разряду конструктивной емкости Cк (уча сток II на фиг. 2) и спаду напряжения на вакуумном диоде. В результате этого на соседнем с вакуумным диодом разряднике ГИН возникает перенапряжение, приводящее к его пробою и последующему лавинообразному пробою всех остальных разрядников. Таким образом, используемый в качестве нагрузки ГИН вакуумный диод одновременно выполняет роль пускового элемента ГИН. В отличие от газонаполненного разрядника время коммутации вакуумного промежутка и, следовательно, длительность фронта импульса перенапряжения на соседнем с вакуумным диодом разряднике PN-1 составляет несколько десятков и даже сотен наносекунд в зависимости от длины зазора катод-анод и величины емкости Cк [7]. При столь большой длительности фронта импульса перенапряжение может распределятся между несколькими разрядниками, не приводя к коммутации ни одного из них. Для повышения надежности коммутации целесообразно использовать резистивный механизм сосредоточения перенапряжения в одном ближайшем к вакуумному диоду разряднике PN-1. Для этого соотношение сопротивлений разделительных элементов должно удовлетворять требованию
где
RD - сопротивление вакуумного диода.The second stage includes the length of time from the moment of initiation of the SEE at the cathode of the vacuum diode t 1 to the moment of switching of all spark gaps t 2 . At this stage, during the development of the SEE, an electronic current (prepulse current) flows in the vacuum diode, leading to the discharge of the structural capacitance C k (plot II in Fig. 2) and the voltage drop across the vacuum diode. As a result of this, an overvoltage arises at the GIN arrester adjacent to the vacuum diode, leading to its breakdown and subsequent avalanche-like breakdown of all other arresters. Thus, the vacuum diode used as the GIN load simultaneously serves as the starting element of the GIN. In contrast to a gas-filled spark gap, the switching time of the vacuum gap and, therefore, the duration of the front of the overvoltage pulse at the spark gap P N-1 adjacent to the vacuum diode is several tens or even hundreds of nanoseconds depending on the cathode-anode gap length and the capacitance value C k [7] . With such a large duration of the pulse front, the overvoltage can be distributed between several dischargers, without leading to switching of any of them. To increase the reliability of switching, it is advisable to use a resistive mechanism for concentrating overvoltage in one discharger P N-1 closest to the vacuum diode. For this, the ratio of the resistances of the dividing elements must satisfy the requirement
Where
R D is the resistance of the vacuum diode.
После коммутации разрядника PN-1 для сосредоточения перенапряжения в следующем разряднике PN-2 за счет резистивного деления напряжения требование соотношений сопротивлений разделительных элементов примет вид
Нетрудно видеть, что подобные соотношения сопротивлений разделительных элементов существуют для резистивного сосредоточения перенапряжения в любом разряднике. Однако выполнение этих соотношений для одного-двух ближайших к диоду разрядников достаточно для обеспечения надежной лавинообразной коммутации остальных разрядников.After switching the arrester P N-1 to concentrate the overvoltage in the next arrester P N-2 due to resistive voltage division, the requirement of the ratios of the resistances of the separating elements takes
It is easy to see that similar ratios of resistances of the dividing elements exist for resistive concentration of overvoltage in any arrester. However, the fulfillment of these relations for one or two arresters closest to the diode is sufficient to ensure reliable avalanche-like switching of the remaining arresters.
Из соотношений (1) и (2) видно, что коммутация разрядников происходит только тогда, когда сопротивление вакуумного диода RD становится меньше, чем сопротивления разделительных элементов. Уменьшение сопротивления вакуумного диода происходит за счет заполнения вакуумного промежутка взрывоэмиссионной катодной плазмой в результате протекания тока предымпульса.From the relations (1) and (2) it is seen that the switching of the arresters occurs only when the resistance of the vacuum diode R D becomes less than the resistance of the separation elements. The decrease in the resistance of the vacuum diode occurs due to the filling of the vacuum gap by the explosive emission cathode plasma as a result of the passage of the prepulse current.
Третий этап в работе источника начинается с момента лавинообразной коммутации разрядников t2. В процессе протекания основного импульса тока взрывной эмиссии происходит разряд соединенных последовательно конденсаторов каскадов ГИН (участок III на фиг. 2). За счет начального заполнения вакуумного промежутка взрывоэмиссионной катодной плазмой скорость роста тока в диоде такова, что время достижения амплитудного значения тока фактически совпадает с длительностью фронта импульса высокого напряжения.The third stage in the operation of the source begins from the moment of avalanche-like switching of the spark gap t 2 . In the process of the flow of the main pulse of the explosive emission current, a discharge of series-connected capacitors of the GIN cascades occurs (section III in Fig. 2). Due to the initial filling of the vacuum gap by the explosive emission cathode plasma, the current growth rate in the diode is such that the time to reach the current amplitude value actually coincides with the duration of the high voltage pulse front.
Таким образом, сущность изобретения можно выразить в изменении причинно-следственной связи между формированием импульса ускоряющего напряжения и процессами в вакуумном диоде. В прототипе и аналогах сначала независимо от вакуумного диода при помощи специальных пусковых устройств коммутируются межкаскадные разрядники ГИН и формируется импульс ускоряющего напряжения на вакуумном диоде, в результате чего возбуждается ВЭЭ на катоде вакуумного диода и формируется электронный пучок. В предлагаемом устройстве первоначально независимо от ГИН возбуждается ВЭЭ на катоде вакуумного диода, в результате последующего уменьшения сопротивления вакуумного диода коммутируются разрядники ГИН, формируется импульс высокого напряжения на вакуумном диоде и формируется электронный пучок. Thus, the essence of the invention can be expressed in a change in the causal relationship between the formation of an accelerating voltage pulse and processes in a vacuum diode. In the prototype and analogs, first, regardless of the vacuum diode, interstage GIN arresters are switched using special starting devices and an accelerating voltage pulse is formed on the vacuum diode, as a result of which an SEE is excited at the cathode of the vacuum diode and an electron beam is formed. In the proposed device, initially, regardless of the GIN, VEE is excited at the cathode of the vacuum diode, as a result of a subsequent decrease in the resistance of the vacuum diode, GIN arresters are switched, a high voltage pulse is generated on the vacuum diode, and an electron beam is formed.
В конструкции ГИН заявляемого устройства отсутствуют пусковые электрические цепи и управляемые разрядники. За счет этого достигается упрощение конструкции и повышение надежности источника электронов. In the design of the GIN of the claimed device, there are no starting electric circuits and controlled arresters. Due to this, a simplification of the design and an increase in the reliability of the electron source are achieved.
Поскольку импульс высокого напряжения от ГИН поступает уже на частично заполненный плазмой вакуумный диод, первеанс его резко возрастает по сравнению с первеансом вакуумного диода при традиционном способе генерации электронного пучка [8]. Благодаря этому достигается более высокая скорость роста тока электронного пучка. Since the high-voltage pulse from the GIN arrives at the vacuum diode partially filled with plasma, its perveance sharply increases in comparison with the perveance of the vacuum diode in the traditional method of electron beam generation [8]. Due to this, a higher growth rate of the electron beam current is achieved.
При работе устройства предлагаемого типа возбуждение ВЭЭ на катоде вакуумного диода, к которому приложено зарядное напряжение, является отправным процессом, не зависящим от дальнейшей работы устройства. Поэтому можно применять различные способы возбуждения ВЭЭ. Возбуждение ВЭЭ можно осуществить путем воздействия на катод импульса лазерного излучения, предварительного заполнения вакуумного диода плазмой поджигающего разряда на одном из электродов диода либо плазмой, генерируемой специальным источником. When the device of the proposed type is operated, the excitation of the SEE at the cathode of the vacuum diode to which the charging voltage is applied is a starting process that does not depend on the further operation of the device. Therefore, various methods of excitation of SEE can be applied. The excitation of the SEE can be accomplished by exposing the cathode to a laser pulse, pre-filling the vacuum diode with an ignition discharge plasma on one of the diode’s electrodes or with a plasma generated by a special source.
Наиболее просто возбуждение ВЭЭ осуществляется под действием самого приложенного к вакуумному диоду зарядного напряжения. В этом случае возбуждение ВЭЭ происходит в результате разогрева и взрыва катодных микроострий собственным автоэмиссионным током, причем стабильность ускоряющего напряжения, вырабатываемого ГИН, целиком будет зависеть от стабильности напряжения инициирования ВЭЭ. Использование твердотельных ВЭК в таком случае затруднительно из-за невысокой воспроизводимости параметров катодных микроострий от импульса к импульсу [9]. Для повышения стабильности напряжения возбуждения ВЭЭ катод вакуумного диода целесообразно выполнять жидкометаллическим. Под действием приложенного к вакуумному диоду зарядного напряжения происходит развитие электрогидродинамической неустойчивости жидкости на поверхности катода [10]. Пороговое напряжение, при котором начинается рост неустойчивости жидкости, определяется геометрией электродов и отличается высокой стабильностью в силу высокой воспроизводимости геометрии жидкометаллического катода от импульса к импульсу. The simplest excitation of the SEE is carried out under the action of the charging voltage itself applied to the vacuum diode. In this case, the excitation of the SEE occurs as a result of heating and explosion of the cathode micro-tips with its own field emission current, and the stability of the accelerating voltage generated by the GIN will entirely depend on the stability of the voltage of initiation of the SEE. The use of solid-state EECs in this case is difficult due to the low reproducibility of the parameters of the cathode micropoints from pulse to pulse [9]. To increase the stability of the excitation voltage of the SEE, the cathode of the vacuum diode is advisable to perform liquid metal. Under the action of a charging voltage applied to the vacuum diode, the electrohydrodynamic instability of the liquid develops on the cathode surface [10]. The threshold voltage at which the growth of fluid instability begins is determined by the geometry of the electrodes and is highly stable due to the high reproducibility of the geometry of the liquid metal cathode from pulse to pulse.
В качестве примера использования предлагаемого устройства приведем результаты исследований, выполненных авторским коллективом на опытно-экспериментальном образце источника импульсного электронного пучка. ГИН источника был образован тремя каскадами емкостью 250 пФ каждый, собранными на малоиндуктивных конденсаторах КВИ-3. В качестве разделительных элементов использовались резисторы. Величины сопротивлений разделительных элементов составляли 10-500 кОм, причем удовлетворяли условиям (1) и (2). Межкаскадные газовые разрядники открытого типа были образованы парами электродов, имеющими профиль Роговского. ГИН размещался в газонаполненном металлическом корпусе. Напряжение самопробоя разрядников составляло 45 кВ при межэлектродном зазоре 3,5 мм и давлении 300 кПа и могло быть изменено путем изменения межэлектродного зазора и давления в корпусе ГИН. Потенциальный полюс последнего каскада ГИН содержал плоскую металлическую чашу, образующую совместно с корпусом ГИН дополнительную конструктивную емкость Cк на землю, одновременно являющуюся высоковольтным плечом емкостного делителя напряжения. Величина дополнительной конструктивной емкости Cк составляла 30 пФ. ВЭК вакуумного диода был подключен к чаше посредством металлокерамического высоковольтного вакуумного ввода. В качестве ВЭК использовался жидкометаллический катод, представляющий собой капилляр из нержавеющей стали, заполненный In-Ga сплавом с температурой плавления около 15oC. Пороговое напряжение срабатывания жидкометаллического катода составляло 32-33 кВ при длине зазора катод-анод 7 мм. Анодом служило выводное окно диаметром 3 см. Оно было изготовлено из алюминий-бериллиевой фольги толщиной 20 мкм и лежало на опорной решетке из нержавеющей стали с прозрачностью порядка 70%.As an example of using the proposed device, we present the results of studies performed by the team of authors on a pilot sample of a pulsed electron beam source. The GIN of the source was formed by three cascades with a capacitance of 250 pF each, assembled on KVI-3 low-inductance capacitors. Resistors were used as dividing elements. The resistance values of the dividing elements were 10-500 kOhm, moreover, they met conditions (1) and (2). Open-type interstage gas arresters were formed by pairs of electrodes having a Rogovsky profile. GIN was housed in a gas-filled metal case. The self-breakdown voltage of the arresters was 45 kV with an interelectrode gap of 3.5 mm and a pressure of 300 kPa and could be changed by changing the interelectrode gap and pressure in the GIN casing. The potential pole of the last GIN cascade contained a flat metal bowl, which together with the GIN casing forms an additional structural capacitance C k to the ground, which at the same time is a high-voltage arm of a capacitive voltage divider. The value of the additional structural capacitance C k was 30 pF. The VEC of the vacuum diode was connected to the cup by means of a ceramic-metal high-voltage vacuum input. The liquid metal cathode, which is a stainless steel capillary filled with an In-Ga alloy with a melting point of about 15 ° C, was used as an EEC. The threshold voltage for the operation of the liquid metal cathode was 32-33 kV with a cathode – anode gap length of 7 mm. An anode window was a 3 cm diameter exit window. It was made of aluminum-beryllium foil with a thickness of 20 μm and lay on a stainless steel support grid with a transparency of about 70%.
В результате испытаний были достигнуты следующие значения рабочих параметров источника. Амплитуда полного тока в диоде составляла 200-400 А при ускоряющем напряжении 60-100 кВ и длительности на полувысоте, ≃ 50 нс. Фиг. 2 демонстрирует типичные осциллограммы напряжения и полного тока диода для этого источника. Амплитуда импульса тока электронного пучка за выводным окном достигала 100 А при ускоряющем напряжении 70 кВ и длительности по основанию около 30 нс. Частота следования импульсов электронного пучка, выводимого в атмосферу, достигала 200-250 Гц и была ограничена отводом тепла, выделяющегося в выводном окне, и мощностью источника зарядного напряжения. Наработка данного источника без смены катода и ухудшения параметров составляла на момент написания заявки около 100 млн. импульсов. С точки зрения снижения активных потерь и увеличения частоты следования импульсов целесообразно использование индуктивных разделительных элементов (дросселей). As a result of the tests, the following values of the operating parameters of the source were achieved. The amplitude of the total current in the diode was 200-400 A with an accelerating voltage of 60-100 kV and a half-duration duration of ≃ 50 ns. FIG. 2 shows typical waveforms of voltage and total diode current for this source. The amplitude of the electron beam current pulse behind the exit window reached 100 A at an accelerating voltage of 70 kV and a base duration of about 30 ns. The pulse repetition rate of the electron beam removed to the atmosphere reached 200-250 Hz and was limited by the removal of heat generated in the output window and the power of the charging voltage source. The accumulation of this source without changing the cathode and deterioration of the parameters amounted to about 100 million pulses at the time of writing. From the point of view of reducing active losses and increasing the pulse repetition rate, it is advisable to use inductive dividing elements (chokes).
Источники информации
[1] А. А.Алтухов, Э.А.Авилов, Н.В.Белкин и А.А.Буклей. Импульсный рентгеновский аппарат. а.с. N 1064856, H 05 G 1/24, 1982.Sources of information
[1] A. A. Altukhov, E. A. Avilov, N. V. Belkin and A. A. Bukley. Pulse x-ray machine. A.S. N 1064856, H 05 G 1/24, 1982.
[2] Месяц Г.А. Эктоны. Ч.3. Екатеринбург, УИФ "Наука", 1993, с. 63. [2] Month G.A. Actons. Part 3. Yekaterinburg, UIF "Science", 1993, p. 63.
[3] Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. - М.: Сов. радио, 1974, с. 134-141. [3] Month G.A. Generation of powerful nanosecond pulses. - M .: Owls. radio, 1974, p. 134-141.
[4] Месяц Г.А. Эктоны. Ч.3. Екатеринбург. - УИФ "Наука", 1993, с. 182-189. [4] Month G.A. Actons. Part 3. Yekaterinburg. - UIF "Science", 1993, p. 182-189.
[5] Там же, с. 189-192. [5] Ibid., P. 189-192.
[6] Там же, с. 220-222 (прототип). [6] Ibid., P. 220-222 (prototype).
[7] Там же, с. 192-196. [7] Ibid., P. 192-196.
[8] Месяц Г.А. Эктоны. Ч.1, Екатеринбург. - УИФ "Наука", 1993, с. 116-118. [8] Month G.A. Actons. Part 1, Yekaterinburg. - UIF "Science", 1993, p. 116-118.
[9] Там же, с. 154-159. [9] Ibid., P. 154-159.
[10] Там же, с. 32-34. [10] Ibid., P. 32-34.
Claims (3)
где N - число каскадов каскадного генератора импульсов высокого напряжения;
R2i (i = 2...N) - сопротивления разделительных элементов между потенциальными полюсами (i-1)-го и i-го каскадов;
R2i-1 (i = 2...N) - сопротивления разделительных элементов между заземленными полюсами (i-1)-го и i-го каскадов;
RD - сопротивление вакуумного диода на момент запуска каскадного генератора импульсов высокого напряжения.2. The device according to p. 1, characterized in that the resistance values of the dividing elements of the cascade generator are selected from the relations
where N is the number of cascades of a cascade high voltage pulse generator;
R 2i (i = 2 ... N) - resistance of the separation elements between the potential poles of the (i-1) th and i-th cascades;
R 2i-1 (i = 2 ... N) - resistance of the separation elements between the grounded poles of the (i-1) th and i-th cascades;
R D is the resistance of the vacuum diode at the time of the start of the cascade high voltage pulse generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101375A RU2120706C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Device for generation of electron beam pulses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101375A RU2120706C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Device for generation of electron beam pulses |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2120706C1 true RU2120706C1 (en) | 1998-10-20 |
| RU97101375A RU97101375A (en) | 1999-01-27 |
Family
ID=20189459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101375A RU2120706C1 (en) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | Device for generation of electron beam pulses |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2120706C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337537B1 (en) * | 1997-03-21 | 2002-01-08 | Commissariat A L'energie Atomique | Vacuum diode with high saturation current density and quick response time for detecting of electromagnetic radiation |
-
1997
- 1997-01-28 RU RU97101375A patent/RU2120706C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Месяц Г.А. Эктоны. - Екатеринбург, УИФ "Наука", 1994, т.3 с.220 - 222. Рудаков Л.И. Генерация и фокусировка сильноточных релятивистских электронных пучков. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.157 - 165. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337537B1 (en) * | 1997-03-21 | 2002-01-08 | Commissariat A L'energie Atomique | Vacuum diode with high saturation current density and quick response time for detecting of electromagnetic radiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bochkov et al. | Sealed-off pseudospark switches for pulsed power applications (current status and prospects) | |
| Tarasenko et al. | High-power subnanosecond beams of runaway electrons generated in dense gases | |
| US6769241B2 (en) | Description of methods to increase propellant throughput in a micro pulsed plasma thruster | |
| US4375594A (en) | Thyratron Marx high voltage generator | |
| EP0398330B1 (en) | Discharge exciting pulse laser device | |
| RU2120706C1 (en) | Device for generation of electron beam pulses | |
| Ramirez et al. | A study of low‐current‐density microsecond electron beam diodes | |
| US4071806A (en) | Self-triggering circuit for gas-filled laser | |
| US3284665A (en) | Multiple electrode flashlamp circuit with a gas holdoff tube in circuit with a trigger electrode adjacent the anode | |
| Tarasenko et al. | Ultrashort electron beam and volume high-current discharge in air under the atmospheric pressure | |
| Billault et al. | Pseudospark switches | |
| US4942337A (en) | Spark gap apparatus triggerable by microwave pulse | |
| US20190078559A1 (en) | Igniter system for use with electric propulsion systems | |
| Jung et al. | Pulsed CO2-laser with 15 kW average power at 100 Hz rep-rate | |
| RU97101375A (en) | DEVICE FOR PULSE ELECTRON BEAM GENERATION | |
| Abdullin et al. | Influence of current rise velocity on the mass-charge state distribution of vacuum arc plasma | |
| Okada et al. | Double discharge operation for pulsed plasma thrusters | |
| RU2297071C1 (en) | Method and device for producing sparkless discharge in solid gases (alternatives) | |
| Bochkov et al. | Research and development of pseudospark switch drivers | |
| RU2032972C1 (en) | Electric discharge laser | |
| Boehkov et al. | High-current ceramic-metal sealed-off pseudospark switches (designs and applications) | |
| Cross et al. | Fast cathode processes in conditioning of vacuum electrodes | |
| RU2219626C2 (en) | Electric-discharge kinetic-reaction hf (df) laser | |
| Wang | Multiple‐circuit pulse generator for high repetition rate rare gas halide lasers | |
| SU1035784A1 (en) | Current pulse generator |