Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бугаев С.П. -> "Электронные пучки большого сечения" -> 39

Электронные пучки большого сечения - Бугаев С.П.

Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения — М.: Энергоиздат, 1984. — 113 c.
Скачать (прямая ссылка): elektronpuchkisecheniya1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 52 >> Следующая


Стремление реализовать диод с регулируемой плотностью тока при постоянном зазоре стимулировало попытки создания плазменных катодов, в которых образование плазмы не зависит от ускоряющего напряжения. Для катодов большой площади можно применять разряд по поверхности диэлектрика, который реализуется с помощью схемы поджига с емкостной связью. Впервые такой катод был описан в Г90]. Плазменный эмиттер этого типа для управления разрядом в газовых лазерах был использован в [87, 91]. Управляемый катод с пробоем на поверхности диэлектрика в вакууме показан на рис. 4.7. Он состоит из множества круглых элементов, вытравленных на поверхности фольгированного гети-накса. Большое число металлических островков, отделенных кольцевыми изолирующими зазорами от металла пластины, имеют емкостную связь через диэлектрик с металлическим слоем, нанесенным на другой стороне диэлектрика. При подаче импульса на катод напряжение распределяется между конденсаторами C1 и C2. Рост напряжения Uq2 вызывает пробой по поверхности диэлектрика, после чего разряжается C1. Нетрудно видеть, что при этом происходит параллельный пробой всех зазоров, поскольку пробой одного зазора не влияет на пробой остальных. В [91] испытыва-лисьпанели с плотностью 16элементное на 1 см2. Изменяя время задержки ^ежду поджигом катода и подачей ускоряющего напряжения, можно существенно изменить плотность тока в диоде. Однако недостаточная ста-шьность работы таких катодов препятствует их широкому применению.

84
4.3. ПЕРВЕАНС И СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ В ПИЭЛ CO ВЗРЫВНОЙ ЭМИССИЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ

Отличительной чертой катодов с ВЭЭ является ЭМИССИЯ с НЄСТсіЦИО-нарных плазменных образований — катодных факелов, расширяющихся в вакуум. Это приводит к тому, что площадь эмиттера увеличивается во времени и зазор между катодом и анодом сокращается. Поэтому для получения точного представления о поведении диода необходимо рассматривать изменение вольт-амперных характеристик во времени. Удобным параметром для этого является первеанс электронного потока. Характеристика изменения первеанса в течение импульса P(t) =HUb 12 или P =f(у) [здесь у = vtl(d - vt), где V - скорость движения границы эмиссии] наиболее полно отражает динамику поведения тока и напряжения в диоде.

Рис. 4.8 иллюстрирует зависимость первеанса электронного потока в ^иоде с катодом в виде единичного острия от параметра у для двух диапазонов ускоряющего напряжения. Более крутой рост первеанса при высоких напряжениях объясняется возникновением катодных факелов на боковой поверхности. Сплошными линиями показаны зависимости, выведенные в [92] путем приближенного расчета первеанса P в этом диоде, основанном на выполнении закона степени 3/2. Согласно этим расчетам:

P1 = 37-10"

; Я2 = 37 ¦ 10"

d — vt

¦т(?г~)

(4.9)

Вывод основан -на решений уравнения Пуассона при учете собственного объем ного з&ряда для плоского диода с неравным нулю полем на катоде:

Э2<р

дх2

47Г/ (р

Г1/2

у/2е/т'

L=o=0;

д ip "э7~

4 TTj

у/Іеїт

d2 +

Ebd

4 <р‘

3/2

х = 0

4 7Гу

-E

(4.10)

у/2е/т

заряд и масса электрона; d — рас-

Здесь ^p — потенциал; у — плотность тока; ей т стояние между катодом и анодом.

Если определить напряженность электростатического поля на катоде в произвольной системе электродов и, приравняв его напряженности поля плоского конденсатора, получить эффективный зазор d3ф, то плотность тока можно вычислить по формуле закона степени 3/2 для плоского случая, подсіавив в нее значение <^эф.

Таким образом, процедура заключается в приравнивании удельных емкостей, отнесенных к единице площади. Общий ток можно найти, проинтегрировав плотность тока по площади эмиттирующей поверхности.

Для системы электродов, состоящей из плоского анода и конического катода с проводящей эмиттирующей сферой радиусом vt, распределение потенциа-

Рис. 4.8. Зависимость превеанса диода с острийным катодом от времени 7 - v tf (d — v t) для ускоряющих напряжений от 20 до 80 кВ (а) и от 100 до 200 кВ {б)

85
ла вблизи эмиттирующей сферы можно записать в виде

---------- [ ru-Wt)2V+1 г'”'1 ]РРШв) . И.11)

(d-vt)v

О < V < 1 ; PV ( cos S ) = О ; а = 7Г/2 ,

где P V (х) — функция Лежандра; г \л в —сферические координаты; 2(Х — внешним угол раствора конуса.

Используя полученные распределения потенциала, найдем напряженность электрического поля E:

dy I + I1

dr Ir = vt I г d6

U

+ 1) Wt)^ 1 (cos0 ) +

(d-vtf

(4.12)

Hr»-1 -Wt)2v + 1 r-V-1] . .

do I и

Поскольку a = 160 — 170° в обычных условиях, toV = 1/2.

Если рассматривать эмиссию из плазмы катодного факела, образовавшегося при взрыве вершины острия, то необходимо приравнять нормальную к сферической поверхности составляющую напряженности поля к напряженности поля плоского конденсатора с эффективным зазором d3ф. Используя первое слагаемое формулы

(4.12) для с/Эф, получаем:

Wt) 1 (2U + l)Pl> (cos «), (4.13)

^эф \d~vt а для плотности тока со сферической поверхности факела

46Q / 2е ' /Р/2 ____1
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 52 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed