ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная работа явилась результатом выполнения научно-исследовательской работы.

Изобретение относится к плазменной эмиссионной электронике, в частности, к источникам электронов с плазменным катодом и радиально сходящимся электронным пучком, и может быть использовано в технологических ускорителях, в которых электронный пучок выводится через микронную металлическую фольгу в пространство, где взаимодействует с облучаемым объектом. Целью изобретения, является повышение надежности.

Источник электронов с радиально сходящимся пучком содержит медный цилиндрический анод плазменного эмиттера в виде тороида с диаметром внешнего цилиндра 160 мм. Анод плазменного эмиттера разделен равномерно расположенными выемками на ячейки. Во внутреннем цилиндре тороида выполнено кольцевое эмиссионное отверстие шириной 2 мм. Между анодными ячейками расположены полюсные наконечники катода плазменного эмиттера. Катод плазменного эмиттера выполнен из магнитной стали. Магнитное поле создается стержневыми магнитами. Полюсные наконечники заглублены в ячейки таким образом, что в каждой ячейке создается попе- речное направлению извлечения электронов постоянное магнитное поле с индукцией 0,05-0,1 Тл. Катод плазменного эмиттера имеет кольцевую полость диаметром 4 мм с трубчатыми отводами, причем каждый отвод проникает в полюсные наконечники. Выходная апертура отводов выполнена У-образной. Рабочий газ (аргон гелий) подается в катодные полости расходом 0,8-1,2 мПа*м ³*с ^-1. На оси цилиндрического тороида установлен сетчатый ускоряющий анод, покрытый металлической фольгой толщиной 50 мкм. Геометрическая прозрачность сетки 0,6. В ускоряющем промежутке между сетчатым анодом и тороидом расположен дополнительный электрод с кольцевой прорезью. Электрод извлекает электроны с плазменной поверхности, расположенной за отверстием, в ускоряющий промежуток.

Источник электронов с радиально сходящимся пучком работает следующим образом. Сначала необходимое рабочее давление газа в,~ пределах 10 ^-2-10 ^-3 мм рт. ст. Затем от дополнительного источника питания подают напряжение до 1 кВ между катодом и анодом плазменного эмиттера. В одной из ячеек (с равной вероятностью в любой) возбуждается вспомогательный пеннинговский разряд. С увеличением тока вспомогательного разряда протяженность области катодного падения потенциала перед апертурой отвода, и в него проникает плазма. Поскольку все трубчатые отводы связаны кольцевой полостью, в этой полости зажигается разряд, и при этом сразу же инициируется разряд во всех остальных ячейках. Таким образом создается стационарная кольцевая эмитирующая электроны плазма. При подаче постоянного. напряжения 1-2 кВ между анодом плазменного эмиттера и дополнительным электродом происходит радиальное извлечение электронов в высоковольтный ускоряющий промежуток. Электроны формируются в пучок в коротком ускоряющем промежутке, в радиальной направлении проникают в высоковольтный промежуток между электродом и ускоряющим анодом. Затем от генератора импульса подается высокое напряжение амплитудой 100-200 кВ и длительностью до 100 мкс на высоковольтный промежуток. Получив новый импульс ускорения, электроны выводятся через фольгу в атмосферу. Автограф выведенного электронного пучка на винипрозе показывает удовлетворительную радиальную равномерность и однородность пучка электронов.

Использование в качестве генератора радиально эмитирующей электроны плазмы низковольтного сильноточного тлеющего разряда низкого давления в магнитном поле с полым катодом вместо вакуумного дугового разряда, инициируемого разрядом по поверхности диэлетрика, предотвращает быстрое разрушение электродов, обеспечивает длительную стабильную электронную эмиссию и таким образом повышает надежность электронного источника, доводя ресурс непрерывной эксплуатации до 100 ч. Источник на основе тлеющего разряда проще дугового, что снижает металлоемкость конструкции и трудозатраты при изготовлении.

Источник электронов с радиально сходящимся пучком, выполненный в виде цилиндрического тороида и содержащий разрядные системы с катодами и анодами, удаленные от центра цилиндрического тороида и образующие кольцевой плазменный эмиттер, коаксиально установленный внутри тороида цилиндрический сетчатый анод, перекрытый металлической фольгой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса источника электронов, аноды разрядных систем объединены и выполнены в форме цилиндрического тороида с кольцевой прорезью с внутренней стороны, а торцовые части и внешний его цилиндр разделены равномерно расположенными выемками, в которые заглублены полюсные наконечники объединенных катодов разрядных систем, выполненные из магнитной стали и снабженные кольцевой многоапертурной полостью с трубчатыми отводами, проникающими в его полюсные наконечники, выходная апертура каждого трубчатого отвода выполнена У-образной, на внешней стороне катодов разрядных систем расположены постоянные магниты, которые образуют мультипольную магнитную систему, замкнутую через выемки анодов разрядных систем, введен дополнительный цилиндрический электрод с кольцевой прорезью и установлен концентрично с внутренним цилиндром тороида между анодами разрядных систем и цилиндрическим сетчатым анодом.