RU2538386C1 - Вакуумный диод - Google Patents
Вакуумный диод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538386C1 RU2538386C1 RU2013137158/07A RU2013137158A RU2538386C1 RU 2538386 C1 RU2538386 C1 RU 2538386C1 RU 2013137158/07 A RU2013137158/07 A RU 2013137158/07A RU 2013137158 A RU2013137158 A RU 2013137158A RU 2538386 C1 RU2538386 C1 RU 2538386C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- cathodes
- vacuum
- anode
- cathode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электронной техники. Вакуумный диод для получения сильноточных электронных пучков большого сечения для возбуждения мощных газовых лазеров, решения задач радиационной технологии, плазмохимии, защиты окружающей среды. Для получения пучка применены взрывоэмиссионные катоды, предусмотрена многосторонняя инжекция электронного пучка через фольговые окна в газовую камеру, являющуюся анодом. Для уменьшения магнитного поля в диоде использованы обратные токопроводы, соединяющие между собой стенки вакуумной и газовой камер, в виде стержней небольшого диаметра, размещенных в отверстиях в катододержателях. Технический результат - уменьшение размеров вакуумного диода и числа токовводов, необходимых для подачи напряжения к катодам. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике получения сильноточных электронных пучков с большой площадью поперечного сечения и может использоваться для возбуждения мощных газовых лазеров, в радиационной технологии, плазмохимии, а также для решения задач защиты окружающей среды.
Известен вакуумный диод [1], содержащий вакуумную камеру, анод, функцию которого выполняет газонаполненная кювета, изготовленная в виде полого шестигранника с окнами на поверхности граней, закрытыми тонкой фольгой для ввода электронного пучка в газ, обечайку - металлический цилиндр большого диаметра и длины, выполняющий функции катододержателя, взрывоэмиссионные катоды, пластины обратных токопроводов. Кювета и обечайка располагаются соосно с вакуумной камерой. Взрывоэмиссионные катоды установлены на внутренней поверхности обечайки напротив фольговых окон. Для предотвращения пинчевания пучка диод разделен пластинами обратных токопроводов на 6 магнитно-экранированных друг от друга секций. Пластины установлены между катодами вдоль оси системы и имеют электрический контакт с кюветой и вакуумной камерой. Узлы пластин в сборе имеют П-образную форму, позволяющую разместить их без пересечения с обечайкой, находящейся под высоким отрицательным потенциалом. Наличие обечайки не требует большого числа токовводов в вакуумную камеру - подача напряжения к катодам осуществляется через два токоввода от двух генераторов с помощью вакуумных линий. Недостатком диода являются относительно большие размеры (диаметр вакуумной камеры 1390 мм при диаметре окружности, описанной вокруг поперечного сечения кюветы, 410 мм), что связано с необходимостью обеспечения надежной вакуумной изоляции между обечайкой и узлами пластин обратных токопроводов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению аналогом [2], взятым за прототип, является вакуумный диод с обратными токопроводами, часть которых изготовлена в виде так называемых «средних» пластин (mid-plane current returns). Диод предназначен для 8-сторонней инжекции электронного пучка в газовую камеру и разделен на 8 магнитно-экранированных секций с помощью 4 пластин обратных токопроводов, соединяющих кювету со стенками вакуумной камеры, установленных между катодами вдоль оси кюветы, и 4 «средних» пластин, установленных в прямоугольных отверстиях большой длины, имеющихся в катододержателях, между двумя эмитирующими частями каждого из катодов. Протекание обратного тока в средних пластинах, как и пластинах, расположенных между катодами, приводит к уменьшению магнитного поля в диоде. Применение средних пластин позволяет увеличить число магнитно-экранированных секций вдвое по отношению к числу катодов, при этом напряжение от генератора подается через вакуумные вводы раздельно на каждый из катодов. Отсутствие общего катододержателя в виде обечайки позволяет уменьшить размеры вакуумного диода. В то же время из-за большого числа катодов и раздельной подачи напряжения на каждый из них число токовводов оказывается большим.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение размеров вакуумного диода и числа токовводов в вакуумную камеру.
Указанный результат достигается тем, что в известном вакуумном диоде, содержащем вакуумную камеру, катоды, катододержатели с отверстиями, газовую камеру, являющуюся анодом, расположенную соосно с вакуумной камерой, обратные токопроводы, соединяющие анод со стенками вакуумной камеры и проходящие через отверстия в катододержателях, указанные токопроводы согласно изобретению изготовлены в виде стержней небольшого диаметра, равного или меньшего длины ускоряющего промежутка катод-анод.
Применение стержневых обратных токопроводов, как и пластин, позволяет уменьшить магнитное поле в диоде. Благодаря малому диаметру стержней для их установки не требуется изготовления отверстий большого диаметра или большой длины в катододержателях, препятствующих протеканию тока по катододержателю, что позволяет осуществить подачу напряжения от одного токоввода не только к двум эмитирующим частям одного катода, но и к нескольким катодам, и, в конечном счете, уменьшить число токовводов.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом на Фиг.1.
Вакуумный диод содержит вакуумную камеру 7, два катододержателя 2 с токовводами 3 и шестью катодами 4, шесть выводных окон 5, расположенных на боковой поверхности газовой камеры 6. Газовая камера, являющаяся анодом, соединена с вакуумной камерой двумя обратными токопроводами в виде пластин 7, расположенных между катодами. Пластины осуществляют деление диода на две магнитно-экранированные друг от друга секции. Кроме пластин для уменьшения магнитного поля между газовой камерой и стенкой вакуумной камеры установлены 16 стержневых обратных токопроводов 8, проходящих через отверстия с защитными экранами 9, изготовленные в катододержателях. Диаметр вакуумной камеры составляет 740 мм, диаметр газовой камеры 450 мм, длина межэлектродного зазора катод-анод 35 мм, диаметр стержней 20 мм, диаметр отверстий в катододержателях 100 мм. Напряжение на катоды подается через два токоввода от двух генераторов.
Работа диода описывается следующим образом. При подаче импульса напряжения амплитудой 500-550 кВ на диод происходит инициирование эмиссии на катодах 4 и генерация электронного пучка с суммарным током обеих секций 200-250 кА. Расчеты и измерения магнитного поля, выполненные на модели диода, показывают, что в отсутствие стержневых обратных токопроводов величина индукции магнитного поля в диоде на краях пучков вблизи пластин обратных токопроводов достигает 500 Гс. При таких значениях индукции электроны входят в фольгу под большими углами (считая от нормали к поверхности фольги), что приводит к значительным потерям энергии пучка при прохождении фольговых окон. Размещение стержневых обратных токопроводов в диоде обеспечивает появление обратных токов стержней, при этом магнитные поля на краях пучков, отбираемых с катодов, уменьшаются более чем в два раза до 200 Гс. Благодаря малым диаметрам стержней и отверстий в катододержателях наличие отверстий не препятствует протеканию токов вдоль катододержателей и не приводит к появлению паразитных магнитных полей, ухудшающих характеристики электронного пучка. Измерения энергии пучка, прошедшего фольговые окна, с помощью калориметров показали, что величина энергии, вводимой в газовую камеру при использовании стержневых обратных токопроводов, составляет 50% от энергии электронного пучка в диоде, как и в известных диодах [1, 2] с обратными токопроводами в виде пластин. При этом размеры диода, как и число токовводов, малы, что упрощает конструкцию диода, приводит к уменьшению его индуктивности, открывает возможности дальнейшего увеличения тока и энергии электронного пучка.
Источники информации
1. Kovalchuk, B.M., Abdullin, E.N., Grishin, D.M., Gubanov, V.P., Zorin, V.B., Kim, A.A., Kumpjak, E.V., Morozov, A.V., Skakun, V.S., Stepchenko, A.S., Tarasenko, V.F., Tolkachev, V.S., Schanin, P.M., & Tsoy, N.V. (2003). Linear transformer accelerator for the excimer laser. Laser and Particle Beams, 21, 295-299.
2. Kidd, A.K., Angood, S.M., Bailly-Salins, R., Carr, P.S., Hirst, G.J., & Shaw, M.J. (1993). The TITANIA amplifier module design. Pulsed Power System for TITANIA KrF Laser Module. In Proc. 9th IEEE Int. Pulsed Power Conf. (Prestwich, К. & Baker, W., Eds.), Albuquerque, New Mexico, 2, 718-722.
Claims (1)
- Вакуумный диод, содержащий в вакуумной камере взрывоэмиссионные катоды, катододержатели с отверстиями, газовую камеру, являющуюся анодом, с фольговыми окнами для ввода пучка, установленную соосно с вакуумной камерой, обратные токопроводы, соединяющие анод со стенками вакуумной камеры, отличающийся тем, что обратные токопроводы, проходящие через отверстия в катододержателях, изготовлены в виде стержней с диаметрами, равными длине межэлектродного промежутка катод-анод или меньшими.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013137158/07A RU2538386C1 (ru) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Вакуумный диод |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013137158/07A RU2538386C1 (ru) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Вакуумный диод |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538386C1 true RU2538386C1 (ru) | 2015-01-10 |
RU2013137158A RU2013137158A (ru) | 2015-02-20 |
Family
ID=53281920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013137158/07A RU2538386C1 (ru) | 2013-08-07 | 2013-08-07 | Вакуумный диод |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538386C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002270121A (ja) * | 2002-03-07 | 2002-09-20 | Canon Inc | 電子線発生装置、画像形成装置、及び支持スペーサ |
RU2360320C1 (ru) * | 2007-11-07 | 2009-06-27 | Институт сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) | Источник электронов |
RU2376731C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-12-20 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Устройство для генерации импульсных пучков быстрых электронов в воздушном промежутке атмосферного давления |
RU2446504C1 (ru) * | 2010-08-03 | 2012-03-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Сильноточной Электроники Сибирского Отделения Ран (Исэ Со Ран) | Сильноточная электронная пушка |
-
2013
- 2013-08-07 RU RU2013137158/07A patent/RU2538386C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002270121A (ja) * | 2002-03-07 | 2002-09-20 | Canon Inc | 電子線発生装置、画像形成装置、及び支持スペーサ |
RU2360320C1 (ru) * | 2007-11-07 | 2009-06-27 | Институт сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) | Источник электронов |
RU2376731C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-12-20 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Устройство для генерации импульсных пучков быстрых электронов в воздушном промежутке атмосферного давления |
RU2446504C1 (ru) * | 2010-08-03 | 2012-03-27 | Учреждение Российской Академии Наук Институт Сильноточной Электроники Сибирского Отделения Ран (Исэ Со Ран) | Сильноточная электронная пушка |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
In Proc. 9th IEEE Int. Pulsed Power Conf. 1993, (Prestwich, К. Baker, W., Eds.), Albuquerque, New Mexico, 2, c.718-722. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013137158A (ru) | 2015-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rose et al. | Plasma evolution and dynamics in high-power vacuum-transmission-line post-hole convolutes | |
Liu et al. | Operation characteristics of A6 relativistic magnetron using single-stepped cavities with axial extraction | |
Haworth et al. | Improved electrostatic design for MILO cathodes | |
RU2343584C1 (ru) | Клистрон | |
RU187270U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
CN105470074B (zh) | 一种磁绝缘线振荡器 | |
RU2538386C1 (ru) | Вакуумный диод | |
US20070110208A1 (en) | Antimatter electrical generator | |
SU865110A1 (ru) | Импульсный источник нейтронов | |
Champeaux et al. | Numerical evaluation of the role of reflectors to maximize the power efficiency of an axial vircator | |
SU766048A1 (ru) | Импульсна нейтронна трубка | |
Hanson et al. | Ion coupling efficiency for an extraction applied-B ion diode on the HELIA linear-induction adder in positive polarity | |
RU145256U1 (ru) | Устройство для стационарной генерации ионного пучка большой мощности | |
RU2467526C1 (ru) | Импульсная ускорительная нейтронная трубка | |
RU184106U1 (ru) | Импульсный генератор нейтронов | |
Didenko et al. | Application of a Reflective Ion Triode Circuit for Increasing the Efficiency of Neutron Generation in Vacuum Accelerating Tubes | |
RU2287197C2 (ru) | Нейтронная трубка | |
Papadichev et al. | Formation of cathode plasma in a magnetically insulated high‐current diode to generate negative hydrogen ions with current densities up to 200 A/cm2 | |
Arzhannikov et al. | Project of a beam-plasma generator of THz radiation based on 1-MEV induction accelerator | |
Destler et al. | Experimental Studies of Heavy Ion Collective Acceleration at the University of Maryland | |
Abdullin et al. | Application of rod return-current conductors for decreasing the magnetic field of the vacuum diode | |
Hanson et al. | Operation of a high impedance applied-B extraction ion diode on the SABRE positive polarity linear induction accelerator | |
Abdullin et al. | High current vacuum diodes for production of large-cross-section electron beams | |
Packard et al. | Theory, Simulation, and Experiments on Moderate-Current Magnetically Insulated Line Oscillators | |
Feng | Study on pseudospark switch with high repetition frequency with double-pulse triggering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160808 |