В книге описаны методы получения электронных пучков с помощью плазмы. Проведён анализ эмиссионной способности плазмы и особенностей токопрохождения в системах с плазменным катодом. Рассмотрены характеристики электронных источников, в которых плазма возбуждается в различных газовых разрядах, при взрыве в вакууме катодных микровыступов, за счёт поверхностной ионизации атомов и другими способами. Рассмотрены конструкции, особенности работы и параметры плазменных электронных источников различных типов. Дан обзор их практического применения в традиционных и новых областях использования мощных электронных пучков.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, работающих в области ускорительной техники, экспериментальной физики и электронно-лучевой технологии.

Рис. 89. Табл. 8. Список литературы 180 наименований.

Широкое и разнообразное применение электронных пучков обусловливает использование электронных источников, различающихся принципом действия, эксплуатационными характеристиками и параметрами обеспечиваемых ими пучков. В последние 15 лет уделяется много внимания методам получения мощных электронных пучков с помощью плазмы, которая в электронных источниках создаётся разными способами и выполняет различные функции. Интерес к плазменным источникам электронов и значительное их развитие связаны с успехами, достигнутыми в физике и технике плазмы, и расширением применений электронных пучков.

В настоящее время плазменные источники электронов (ПИЭЛ) позволяют получать электронные пучки с недоступными для других источников параметрами, например, с токами 10⁵—10⁶А. Это открывает возможность принципиально новых применений электронных пучков. С другой стороны, ПИЭЛ перспективны при использовании в некоторых областях традиционного применения электронных пушек с термокатодом, например в электронно-лучевой технологии, поскольку они надёжно работают в тяжёлых вакуумных условиях, определяемых агрессивной газовой средой, интенсивной ионной бомбардировкой и периодическими контактами с атмосферой. Кроме того, большинство ПИЭЛ отличается от электронных пушек с термокатодом отсутствием накалённых деталей, простотой конструкции и возможностью импульсной эмиссии электронов.

Некоторые типы ПИЭЛ по принципу действия подобны ионным источникам, которым посвящены монографии М. Д. Габовича «Плазменные источники ионов» (Киев, Наукова думка, 1964) и «Физика и техника плазменных источников ионов» (М., Атомиздат, 1972). Отбор электронов из плазмы и взаимодействие электронов с газом в ускоряющем промежутке имеют существенные особенности, которые значительно отличают характеристики ПИЭЛ и ионных источников. Предъявляемые к ПИЭЛ общетехнические требования значительно выше, чем для ионных источников, что объясняется спецификой применения электронных пучков и совершенством техники их получения с помощью электронных пушек с термокатодом. Существуют широко используемые типы ПИЭЛ (на основе высоковольтных тлеющих разрядов, на основе взрывной эмиссии электронов и т. д.), которые по принципу действия и конструктивно предназначены в основном для получения электронных пучков. Всё это позволяет выделить работы по созданию ПИЭЛ в отдельное направление.

Настоящая книга является первой попыткой систематизировать методы создания и использования плазмы для получения электронных пучков, конструктивные особенности ПИЭЛ и их практическое применение. В книгу включены также результаты исследования и создания ПИЭЛ, полученные автором и его коллегами в Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники на кафедрах физики и электронных приборов.

В книге не все типы существующих ПИЭЛ и не все вопросы, связанные с их разработкой, рассмотрены с одинаковой полнотой. Это касается, в частности, устойчивости отбора электронов из плазмы в вакуум и газ и особенностей электрического питания ПИЭЛ. Тем не менее автор надеется, что книга будет способствовать совершенствованию плазменных источников электронов и расширению их применения…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Итоги науки и техники: Физика плазмы. Том 5, Шафранов В. Д., ред., 1984
2. Низкотемпературная плазма. Т. 17: Электродуговые генераторы термической плазмы, Жуков М. Ф., Засыпкин И. М., Тимошевский А. Н., Михайлов Б. И., Десятков Г. А., 1999
3. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках, Бурцев В. А., Калинин Н. В., Лучинский А. В., 1990
4. Электроизоляция и разряд в вакууме, Сливков И. Н., 1972
5. Теория электрической дуги в условиях вынужденного теплообмена, Жуков М. Ф., ред., 1977
6. Физика импульсного пробоя газов, Королев Ю. Д., Месяц Г. А., 1991
7. Генераторы плазменных струй и сильноточные дуги, Рутберг Ф. Г., ред., 1973
8. Вакуумные дуги: Теория и приложения, Кобайн Д., Эккер Г., Фаррелл Д., Гринвуд А., Харрис Л., 1982
9. Релятивистская высокочастотная электроника. Выпуск 4 (Материалы IV Всесоюзного семинара), Гапонов-Грехов А. В., ред., 1984
10. Итоги науки и техники: Электроника. Том 17, 1985
11. Импульсная энергетика и электроника, Месяц Г. А., 2004
12. Плазменные ускорители и ионные инжекторы, Козлов Н. П., Морозов А. И., ред., 1984
13. Электронные умножители, Чечик И. О., Файнштейн С. М., Лифшиц Т. М., 1954
14. Плазменная электроника: Сборник научых трудов, Курилко В. И., ред., 1989
15. Расчёт и конструирование электронных ламп, Царёв Б. М., 1952
16. Электровакуумные приборы, Тягунов Г. А., 1949
17. Электродинамика плотных электронных пучков в плазме, Кузелев М. В., Рухадзе А. А., 1990
18. Нелинейные явления при электромагнитных взаимодействиях электронных пучков с плазмой, Бобылёв Ю. В., Кузелев М. В., 2009
19. Пучки убегающих электронов и разряды на основе волны размножения электронов фона в плотных газах, Яковленко С. И., ред., 2007
20. Электронные лавины и пробой в газах, Ретер Г., 1968
21. Высокочастотный ёмкостный разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения: Учебное пособие: Для вузов, Райзер Ю. П., Шнейдер М. Н., Яценко Н. А., 1995
22. Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле: настоящее и будущее, Туманов Ю. Н., 2003
23. Механизмы вторичной электронной эмиссии рельефной поверхности твёрдого тела, Новиков Ю. А., ред., 1998
24. Теория электронной эмиссии из металлов, Бродский А. М., Гуревич Ю. Я., 1973