Источник электронов с сетчатым плазменным катодом на основе многодугового разряда низкого давления

Abstract

Основываясь на ранее проведенных исследованиях предельных параметров электронного пучка, генерируемого в источнике электронов с сетчатым плазменным катодом на основе многодугового разряда низкого давления, проведена модернизация этого источника, направленная на устранение возможных причин, ответственных за возникновение электрического пробоя высоковольтного ускоряющего промежутка. К одной из основных причин возникновения таких пробоев можно отнести наличие высокоэнергетического ионного потока, который не только взаимодействует с эмиссионным электродом, заряжая на нем диэлектрические включения, но и, попадая через ячейки эмиссионной сетки в пространство плазменного катода, приводит к изменению параметров эмиссионной плазмы, что может приводить к нарушению слоевой (сеточной) стабилизации. Поэтому модернизация источника электронов заключалась в переходе на горизонтальную транспортировку электронного пучка, что в перспективе позволит увеличить длину трубы дрейфа и, тем самым, уменьшить влияние взаимодействия электронного пучка с коллектором на ионно-электронные процессы в ускоряющем промежутке. Также проведены дополнительные меры по снижению концентрации коллекторной и пучковой плазмы. В предварительных экспериментах при ускоряющем напряжении до 50 кВ получен электронный пучок током 500 А длительностью 150 мкс на полувысоте, что открывает в ближайшей перспективе возможность его использования, например, в целях модификации поверхности тугоплавких материалов = Based on the studies of the limiting parameters of the electron beam generated in the electron source with a mesh plasma cathode on the basis of a low-pressure multi-arc discharge, this source was modernized, aimed at eliminating the possible causes responsible for the occurrence of electrical breakdown of the high-voltage accelerating gap. One of the main causes of such breakdowns is the presence of a high-energy ion flux that interacts not only with the emission electrode, charging dielectric inclusions on it, but also, getting through the cells of the emission mesh into the plasma cathode space, leads to a change in the parameters of the emission plasma, which can lead to a violation of mesh stabilization. That's why the modernization of electron source consisted in the transition to the horizontal transportation of the electron beam, which in the future will allow to increase a drift tube and to reduce the effect of the electron beam interaction with the collector on the ion-electron processes in the accelerating gap. Additional actions have also been taken to reduce the concentration of collector’s and beam’s plasma. In preliminary experiments with an accelerating voltage of up to 50 kV, an electron beam with a current of 500 A was obtained with a duration of 150 μs at half-height, which opens the possibility in the near future of its use, for example, for the surface modification of refractory materials