Электронные пучки большого сечения - Бугаев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
3) из (1.32) следует, что существенным фактором, влияющим на расши-, рение ПБС, является длина ускоряющего промежутка d, от которой т] зависит квадратично [влияние множителя fU/d) по сравнению Cd2 незначительно] . Увеличение d увеличивает и тепловое расширение, однако, как следует из (1.14), это влияние проявляется значительно слабее;
4) с увеличением начальной толщины пучка при /э = const его относительное расширение несколько уменьшается. Так, при увеличении отношения Ud от 0,5 до 2 (т.е. в 4 раза) функция f(І/d) уменьшается от 0,85 до
0,5, т.е. Tj уменьшается в 1,7 раза. На тепловое расширение L влияет значительно сильнее, так как, согласно (1.14), 17 обратно пропорционально/;
5) значительное влияние на расширение ПБС оказывает плотность эмиссионного тока уэ, от которой согласно (1.32) 17 зависит линейно. Следует отметить, однако, что на тепловое расширение пучка/э не влияет. Поэтому Щм малых значениях плотности тока (порядка 10А/м2 и ниже) и длине ускоряющего промежутка, меньшей 10 см, влияние собственного поля ПБС на его расширение незначительно, и расширение пучка определяется лишь тепловым разбросом начальных скоростей. С увеличением плотности тока пучка до 102 —103 А/м2 собственным полем пучка пренебрегать нельзя.
1.4. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЧКОВ БОЛЬШОГО СЕЧЕНИЯ
Одна из особенностей развития электронно-лучевых систем для получения ПБС состоит в том, что они начали развиваться одновременно на основе эмиттеров различных типов: термокатодов, катодов со взрывной эмиссией и газоразрядных источников электронов. Системы с эмиттерами Двух последних типов, в которых существенную роль играет плазма, в соответствии с классификацией [2] можно рассматривать как плазменные источники электронов. Плазменным источникам ПБС посвящено наибольшее число публикаций.
15
ПБС можно получзть двумя методами, независимо от типа применяемого эмиттера. Первый метод основан на использовании катода с мзло^ эмиттирующей поверхностью и расширении узкого пучка с помощью рэ<Ж-сеивающей оптики. К системам этого типа, кроме электронных источнЙ* ков с одним малым эмиттером, можно отнести источники с нескольким^ эмиттерами, например, в виде отдельных нитей, когда их суммарная эми!^ тирующая поверхность много меньше требуемого сечения пучка. Реал^ зация этого способа основана на традиционных приемах создания элект* ронно-лучевых устройств. При этом трудно обеспечить ПБС с малой расхо* димостью, высокой однородностью распределения плотности тока и сложной формой поперечного сечения. !
Во втором методе используются катоды с эмиттирующей поверхностью^, близкой по площади и форме к необходимому сечению ПБС. К системам1 этого типа можно отнести также электронные источники с несколькими і катодами, расположенными на требуемой площади со значительной CTe-iI пенью ее заполнения. 1
Применение катода с большей эмиттирующей поверхностью облегчает] задачу формирования ПБС с малой расходимостью, позволяя в ряде слу*| чаев использовать простейшую плоскопараллельную электродную систе-\ му, а также системы, которые по своим оптическим свойствам существен- \ но приближаются к плоскопараллельным. Однако создание и использование в электронно-лучевых системах катодов с большой рабочей поверх- , ностью является специфичной физико-технической задачей, возникшей лишь в последнее время.
Создание термокатодов с большой эмиттирующей поверхностью технологически затруднено. Проще эта задача в ряде случаев решается при использовании эмиссии электронов из объемных газовых разрядов низкого давления, а также взрывной эмиссии электронов в системах с мно-гоострийными катодами.
Благодаря большим размерам эмиттеров в источниках ПБС появляется возможность влиять на характер распределения плотности тока локальным воздействием на отдельные элементы эмиттера или ускоряемого пучка. Это обусловливает новые конструктивные подходы к созданию Электронных эмиттеров и формированию однородных электронных потоков.
Существенная особенность использования ПБС состоит в том, что объект облучения часто находится вне вакуумной камеры, в которой формируется пучок, что требует вывода ПБС в атмосферу. Электроны выводятся через фольги, представляющие собой часть стенки вакуумной* камеры. К фольге выводного устройства предъявляются два противоречивых требования. С одной стороны, она должна быть механически достаточно прочной, чтобы выдерживать требуемый перепад давления газа, а с другой, она должна быть по возможности тонкой для предотвращения чрезмерных потерь пучка при прохождении через нее и снижения нижнего предела энергий электронов, которые можно выводить из вакуумной камеры. При этом верхний предел плотности тока ПБС в непрерывном режиме, ограничиваемый термической стойкостью фольг, в зависимости от конструкции выводных окон составляет 0,1-0,3 мА/см2. Более подробно конструкции и характеристики выводных окон, а также прохождение электронов через фольги рассмотрены в разд. 1.5.
Четкое разграничение областей применения и параметров ПБС, обеспечиваемых с помощью термокатодов, газоразрядных эмиттеров и катодов на основе взрывной эмиссии, затруднено в связи с продолжающимся интенсивным развитием техники формирования ПБС и непрерывным совер-16
