Электронные пучки большого сечения - Бугаев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
8
%в
о
Рис. 1.1. Распределение ин- ^
тенсивности поглощения ю1 4
энергии электронов ПО ?
длине системы «к
2
о
* Расчеты проведены в ИСЭ CO АН СССР О.Б. Евдокимовым и В.В. Рыжовым.
5
и параметров самого пучка (je, Te). Чтобы избежать значительного рассеяний ПБС в газе высокого давления за фольгой, которая вместе с опорной решеткой служит ускоряющим электродом, пролетное пространство за выпускным окном сводят к минимуму. Поэтому в установках с П БС специальный электронно-оптический тракт или электронопровод, как правило, отсутствует, и формирование ПБС с требуемыми параметрами происходит в ускоряющем промежутке. Это делает нецелесообразным рассмотрение транспортировки ПБС в пространстве, свободном от ускоряющего поля.
В ускоряющем промежутке, имеющем длину порядка нескольких сантиметров, происходит расширение ПБС в результате действия тепловых скоростей электронов и собственных электрического и магнитного полей пучка. Ввиду некоторой неопределенности размеров сечения ПБС, в пределах которого происходит весь ток при действии тепловых скоростей, для оценки расширения ПБС можно пользоваться безразмерным параметром т?, характеризующим уменьшение тока в плоскости ускоряющего электрода в пределах центральной части, равной площади эмиттера S3 = 2/ х 2L. Этот параметр, который можно назвать относительным расширением, выражается как
т?=Д///о,
где А/ =/ э — / о — ток через область, расположенную за пределами площадки S3; I0 -ток через площадку S3. При А/ </0 1? = А///3.
Изменение размеров сечения ПБС можно охарактеризовать также параметром
Xp = (Sp — PS э) /PS3f
где Sp — площадка на ускоряющем электроде, в пределах которой проходит ток Ip =pl э, причем р — заданная доля тока, равная, например, 0,95.
Таким образом, Xp является относительным расширением заданной доли р полного тока или, короче, р-расш и рением.
Тепловые скорости и собственные электрические и магнитные ПОЛЯ ПБС действуют одновременно, однако ввиду сложности одновременного их учета в релятивистском случае, а также принимая во внимание, что в конкретных ситуациях обычно один из этих факторов преобладает, их рассматривают часто раздельно.
1.2. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПАРАМЕТРЫ ПУЧКОВ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ
Действие тепловых скоростей электронов в электронных пучках проявляется в их расширении и перераспределении плотности тока в сечении. В тонких пучках электронов с максвелловским распределением их начальных скоростей равномерное распределение плотности тока, как известно, перераспределяется в гауссово. Снижение температуры эмиттера, увеличение поперечного сечения пучка и уменьшение времени пролета электронов ослабляют влияние тепловых скоростей. Однако при типичных для ПБС параметрах их действие все же может оказаться существенным. В связи с этим, основываясь на [3, 4] и учитывая, что большинство применяемых ПБС имеют прямоугольное сечение, рассмотрим влияние тепловых скоростей электронов на пучок в плоском диоде (рис. 1.2) с прямо-
7
и параметров самого пучка (je, Te). Чтобы избежать значительного рассеяния ПБС в газе высокого давления за фольгой, которая вместе с опорной решеткой служит ускоряющим электродом, пролетное пространство за выпускным окном сводят к минимуму. Поэтому в установках с П БС специальный электронно-оптический тракт или электронопровод, как правило, отсутствует, и формирование ПБС с требуемыми параметрами происходит в ускоряющем промежутке. Это делает нецелесообразным рассмотрение транспортировки ПБС в пространстве, свободном от ускоряющего поля.
В ускоряющем промежутке, имеющем длину порядка нескольких сантиметров, происходит расширение ПБС в результате действия тепловых скоростей электронов и собственных электрического и магнитного полей пучка. Ввиду некоторой неопределенности размеров сечения ПБС, в пределах которого происходит весь ток при действии тепловых скоростей, для оценки расширения ПБС можно пользоваться безразмерным параметром 17, характеризующим уменьшение тока в плоскости ускоряющего электрода в пределах центральной части, равной площади эмиттера S3 = 2/ * 2L. Этот параметр, который можно назвать относительным расширением, выражается как
т?= Alll0t
где Al =I3-I0 — ток через область, расположенную за пределами площадки S3; /о -ток через площадку S3. При Al <10 1? = Alll3.
Изменение размеров сечения ПБС можно охарактеризовать также параметром
Xp = (Sp — pS3) /pS3,
где Sp — площадка на ускоряющем электроде, в пределах которой проходит ток Ip =р/3, причем р — заданная доля тока, равная, например, 0,95.
Таким образом, Xp является относительным расширением заданной доли р полного тока или, короче, р-расширением.
Тепловые скорости и собственные электрические и магнитные ПОЛЯ ПБС действуют одновременно, однако ввиду сложности одновременного их учета в релятивистском случае, а также принимая во внимание, что в конкретных ситуациях обычно один из этих факторов преобладает, их рассматривают часто раздельно.
1.2. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ НА ПАРАМЕТРЫ ПУЧКОВ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ
