Пушки Пирса с параллельным пучком

Опыт работы РУЦ МИФИ по созданию электронных пушек на основе катодов из LaB6 с подогревом их электронной бомбардировкой показывает, что прямонакальный вспомогательный катод в схеме электронной бомбардировки выходит из строя из-за перегрева под влиянием теплового излучения с основного катода и из-за распыления под воздействием ионной бомбардировки ионами остаточного газа и продуктов испарения основного катода.

Для уменьшения влияния этих факторов была разработана система подогрева основного катода из LaB6 электронной бомбардировкой со вспомогательного гексаборидлантанного катода, который, в свою очередь, имеет встроенный нагреватель. В качестве вспомогательного катода была использована серийная электронно-оптическая сварочная система (ЭОСС-2) с катодом диаметром 2 мм. При мощности накала Рн = 150 Вт (Uн = = 15 В, Iн = 10 А), ток эмиссии катода составляет 200 мА. Основной катод катодного узла – таблетка из LaB6 диаметром 4,2 м. Рабочая температура основного катода Тк = 1650 °С была достигнута при мощности электронной бомбардировки Рб = 17 Вт (Uб = 700 В, Iб = 24,3 мА) и мощности накала подогревателя Рн = 55 Вт (Iн = 7,5 А, Uн = 7,3 В). При таком режиме нагрева катода расчетная долговечность катодного узла, определяемая временем жизни нити накала подогревателя, составляет не менее 3000 ч.

На основе разработанного катодного узла была создана электронная пушка для ЛУЭ с оптикой Пирса. При анодном напряжении Uа = 42 кВ был получен электронный пучок диаметром 3 мм на расстоянии 30 мм от плоскости анода и током 800 мА.

5. Заключение

При помощи пушки Пирса с цилиндрическим (параллельным) потоком можно сформировать пучок радиуса, примерно равного радиусу эмиттирующей поверхности катода. При этом плотность тока в пучке принципиально не может быть больше удельной эмис­сии катода. Учитывая ограниченность последней, можно сделать вывод о целесообразности использования таких систем лишь для формирования сравнительно слаботочных пучков. Чем меньше ра­диус пучка, тем меньше возможная величина тока.

Поскольку в современных электронных приборах СВЧ-диапазона используются пучки с радиусами не более нескольких миллиметров и токами от долей до десятков ампер при не очень высоких ускоряющих на­пряжениях (р>1 мка/в3/2), плотность тока в пучке оказывается существенно больше предельной величины удельной эмиссии тех­нических катодов. Поэтому большое распространение получили пушки с компрессией электронного потока, т. е. формирующие схо­дящиеся электронные пучки. Величина компрессии, т. е. отношение площади эмиттирующей поверхности катода к площади поперечно­го сечения сформированного пучка, может достигать 100 и более.

Кроме уменьшения токовой нагрузки катода и, следовательно, возможности получения пучка с большой плотностью тока при удельной эмиссии катода, обеспечивающей достаточно большой срок его службы, пушки с компрессией обладают некоторыми дру­гими преимуществами. Пове­дение пучка в пролетном пространстве за анодом пушки при на­личии ограничения однородным или периодическим полем в зна­чительной мере определяется начальными условиями ввода пучка в ограничивающую систему.

Чем меньше начальные радиальные ускорения, тем меньше амплитуда пульсаций границы пучка. Для получения приблизительно гладкого пучка в заанодном простран­стве необходимо достаточно точное выполнение начальных условий. Образующаяся вблизи анодного отверстия рассеивающая линза приводит к появлению у крайних электронов пучка заметных ра­диальных ускорений (в сторону от оси пучка).

Пушки Пирса получили наибольшее распространение среди систем формирования интенсивных пучков. В их конструкции реализованы системы формирования ленточных или аксиально-симметричных электронных пучков и поперечно-ограничивающая система, которые в зависимости от конструкции могут быть различными. Пушки Пирса - яркий пример использования различных линз и теории движения электронов в различных полях .

На базе пушек Пирса в настоящее время создаются новейшие устройства для сварки, плавления и других способов обработки материалов. Это направление всё более развивается.

Литература

1. Жигарев А.А. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. - М.: Высшая школа, 1972.

2. Кацман Ю.А. Электронные лампы. М.: Высшая школа, 1979.

3. КирштейнП.Т., Кайно Г.С., Уотерс У.Е. Формирование электронных пучков. – М.: Мир, 1970.

4. Молоковский С.И., Сушков А.Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. – Ленинградское отделение: Энергия, 1972.

5. Шерстнёв Л.Г. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. - М.: Энергия, 1971.

6. Данные о новейших разработках взяты с сайта www.seo.ru

1	2	3	4	5	6	7	8

Copyright © Radioland. Все права защищены.
Дата публикации: 2008-04-06 (0 Прочтено)