Использование в ПИЭЛ отражательного разряда с плоскими катодами целесообразно в тех случаях, когда требуются малые токи с плавной регулировкой, поскольку эффект полого катода возникает лишь пря определенных токах разряда (10—50 мА) и обусловливает значительный стартовый ток. На рис. 11 приведен ПИЭЛ с плоскими катодами, используемый в электростатическом ускорителе типа ЭГ-2,5 [43]. Разрядная система источника образована алюминиевыми катодами 2 и медным анодом 1. Магнитное поле с индукцией 5·10-2 Тл создается постоянным магнитом 5. Для снижения эрозии катодов рабочим газом выбран водород. Разрядная камера сообщается с извлекающим промежутком черёз эмиссионное анодное отверстие диаметром 0,35 мм. При скорости напуска водорода около 3 см3/ч давление в разрядной камере составляет 5-10-2 мм рт. ст., а в области извлечения не превышает 3·10-5 мм рт.ст. Чтобы повысить эффективность извлечения электронов из разряда, электроды разрядной камеры выполнены минимально возможных размеров, Дальнейшее их уменьшение затрудняет зажигание разряда. Вставка 3 в аноде и извлекающий электрод 4 сделаны из магнитного материала. Экспериментально подобранная форма эмиссионного канала (см. рис. 11) позволяет повысить эффективность извлечения до 20% по сравнению с 10% при использовании цилиндрического эмиссионного канала длиной 0,2 мм. На рис. 12 приведены эмиссионная и вольт-амперная характеристики источника. Стартовый ток пучка составляет 10 мкА, максимальный ток — 2 мА при извлекающем напряжений 2 кВ. Напряжение горения разряда не превышает 350 В.
Для получения электронных пучков с более значительными токами в электронных пушках необходимо электроны извлекать из отражательного разряда с полым катодом [41,42]. Основные конструктивные особенности таких пушек даны на рис. 13. Пушка с мощностью пучка до 1 кВт (см. рис. 13, а) предназначена для применения в электронно-лучевых установках типа
 |
Рис. 12. Характеристики ПИЭЛ [43] для Аl— Н2, Q=3см3/ч, p=2-10-5 мм рт. ст.:
а — зависимость извлеченного тока и напряжения разряда от разрядного тока;
б — вольт-амперная характеристика источника;
1— I р=2 мА; 2 — I р=5мА; 3 — I р =10 мА
А. 306. 13, в которых она располагается в специальном стакане внутри вакуумной камеры. В разрядной камере пушки использованы стальные катоды 2, 7 и медный прямоугольный анод 1. В катоде 7 имеется цилиндрическая полость диаметром 3,5 и длиной 20 мм, в которую поступает рабочий газ — воздух или аргон. Плотность плазмы в области токоотбора повышается за счет смещения катодной полости от оси разряда на 3 мм в сторону эмиссионного отверстия. Магнитное поле, необходимое для поддержания разряда, создается двумя магнитами 8. Напряжение горения разряда составляет 350 — 380 В при расходе газа 50 — 70 см3/ч. Относительно низкое ускоряющее напряжение U£25 кВ используется при расстоянии между анодом разрядной камеры и ферромагнитным извлекающим электродом 3, равном 3- 4 мм. Из-за малого извлекающего промежутка значение извлекающего электрода как элемента, деформирующего магнитное поле, существенно увеличивается, в результате чего влияние поперечной составляющей магнитного поля на формирование пучка устраняется при простой конфигурации ферромагнитной анодной вставки 6. Эффективность извлечения электронов из разряда составляет 25%. Стартовый ток не превышает 4 мА. Фокусировка пучка осуществляется электромагнитной линзой 4.
Ток в отражательном разряде с полым катодом образуется за счет процессов в катодной полости; при поддержании в ней соответствующего среднего давления» газа возможно значительное снижение давления в промежутке между катодами, а следовательно, и в области извлечения электронов. Так как катодная полость обладает большим сопротивлением для протекания газа, такое понижение давления можно осуществить раз герметизацией разрядной камеры при относительно небольшом увеличении потока газа. В пушке (см. рис. 13, а) разрядная камера сообщается с вакуумным объемом не только через эмиссионное отверстие в аноде, но и через кольцевую щель шириной 1,5 мм между катодами и диском 5, часть которого является элементом анода разрядной камеры. Уменьшение доли газового потока, проходящего при этом через эмиссионное отверстие, затрудняет переход пушки в режим, при котором на ток пучка влияет ионизация газа в извлекающем промежутке.
|
|
В пушке с мощностью пучка до 5 кВт при напряжении до 50 кВ (см. рис. 13,6) для уменьшения мощности, потребляемой разрядной камерой, использованы магниевые катоды 2, 7 и рабочий газ — аргон. Напряжение горения разряда с полым катодом в этом случае не превышает 150 В. Электроны извлекаются с развитой поверхности плазмы, проникающей через отверстие в аноде 1, в специальный ферромагнитный экспандер 6.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
