Ускоряющее (извлекающее) напряжение V определяет энергию электронов и мощность пучка. В отличие от пушек с термокатодом в ПИЭЛ от ускоряющего напряжения зависит также положение и форма эмиссионной поверхности (см. рис. 1, а – г) или протяженность области, в которой сосредоточено это напряжение (см рис. 1, д, е). Таким образом, ПИЭЛ являются электронно-лучевыми системами с переменным первеансом. Кроме того, ускоряющее напряжение влияет на устойчивость отбора электронов из плазмы и стабильность горения разряда.
Размеры сечения пучка на выходе ПИЭЛ зависят от его назначения, конструкции и возможностей используемого способа получения пучка с помощью плазмы. Например, для технологических применений обычно требуются пучки с круглым сечением малого диаметра, а также узкие кольцевые и ленточные пучки, в то время как в квантовой электронике используются пучки с большим сечением прямоугольной формы. Минимальный диаметр пучка определяется параметрами системы его формирования и фокусировки, а также свойствами эмиттера. В отсутствие аберраций и действия пространственного заряда максимальная плотность тока в сфокусированном пучке
, (2)
где j0 – плотность тока эмиссии; Тe – электронная температура. При стационарном отборе электронов с плазменной поверхности это соотношение при eU/kTe>>1 можно представить в следующем виде:
,(3)
где пе – концентрация плазмы.
Поскольку электронная температура плазмы на порядок и более превышает температуру термокатодов, то пушки с термокатодом при одинаковой плотности тока эмиссии позволяют получать пучки с меньшим сечением, чем ПИЭЛ. Однако плазма обеспечивает значительно большую плотность эмиссионного тока, чем термокатоды, что в значительной мере компенсирует отрицательное влияние высокой электронной температуры на фокусировку пучка.
С помощью ПИЭЛ электронные пучки большим сечением получаются тремя способами:
1) формированием пучка, извлеченного с малой эмиссионной поверхности, до требуемых размеров соответствующей электроннооптической системой;
2) отбором электронов из плазмы, которая возбуждается в объеме с сечением, близким к требуемому сечению пучка;
3) отбором электронов с большой плазменной поверхности, которая образуется в результате расплывания плотной плазмы, проникающей из малого объема через эмиссионное отверстие в специальный экспандер.
Глубина ВЧ-модуляции тока пучка Км =2ΔI/Iмакс, где ΔI – амплитуда переменной составляющей тока; Iмакс – максимальный ток пучка. При извлечении электронов из газоразрядной плазмы (см. рис. 1,а – в) модуляция тока ПИЭЛ вызывается колебаниями в разряде, неустойчивостью эмиссионной плазменной поверхности, а также неустойчивостью пучка в промежутке между плазменной поверхностью и ускоряющим электродом. В источниках других типов (см. рис. 1,е)при определенных условиях также наблюдаются колебания тока.
Модуляция тока – характерная особенность ПИЭЛ, которые работают при времени, превышающем время развития соответствующих неустойчивостей. Однако это не является препятствием для некоторых применений ПИЭЛ (техника, источники излучения), а в других случаях с помощью специальных мер удается снизить глубину модуляции до приемлемого значения.
Эксплуатационные параметры не ограничиваются рассмотренными, сюда же следует отнести срок службы ПИЭЛ, время готовности к работе и многие другие параметры.
Физико-технологические параметры. Эффективность извлечения электронов. В большинстве ПИЭЛ (см. рис. 1, а – г) эмиттером электронов служит газоразрядная плазма. Поэтому при выбранном способе генерирования плазмы необходимо обеспечить условия эффективного извлечения из нее электронов. Степень использования плазмы в ПИЭЛ оценивается параметром эффективности извлечения
, (4)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.