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

Предисловие	3

Г л а в а 1. Общие свойства плазменных источников электронов	5

1. Основные определения и классификация электродных источников	5
2. Параметры плазменных источников электронов	6

Г л а в а 2. Эмиссия электронов из плазмы и прохождение тока
в диодах с плазменным катодом	13

3. Термоэмиссионные свойства плазмы	13
4. Вторично-эмиссионные свойства плазмы	15
5. Прохождение тока в диоде с плазменным катодом и влияние
параметров диода на положение эмиттирующей поверхности	17

Г л а в а 3. Электронные источники на основе разрядов с холодным
катодом в магнитном поле	24

6. Некоторые свойства разряда в пеннинговской электродной системе
с холодным катодом	24
7. Эффект полого катода в отражательном разряде	28
8. Электронные источники на основе поперечного извлечения электронов
из отражательного разряда	31
9. Электронные источники с продольным извлечением электронов	39

Г л а в а 4. Источники электронов на основе дуговых
контрагированных разрядов	43

10. Некоторые свойства контрагированных разрядов	43
11. Дуоплазматроны с накалённым катодом	47
12. Плазменные источники электронов с самостоятельным дуговым
разрядом	53

Г л а з а 5. Электронные источники на основе высоковольтных
тлеющих разрядов	62

13. Общие свойства и классификация высоковольтных тлеющих разрядов	62
14. Высоковольтный разряд с полым анодом	64
15. Высоковольтный разряд с полым катодом	66
16. ПИЭЛ на основе высоковольтного разряда с анодной плазмой	69
17. Электронные источники на основе высоковольтного разряда с полым
катодом	77

Г л а в а 6. Электронные источники на основе нестационарных
плазменных образований	82

18. Плазменные источники электронов с плазмой, возникающей
при взрыве катодных острий в сильном электрическом поле	83
19. Плазменные электронные источники с незавершённым разрядом
по поверхности диэлектрика в вакууме	88
20. Плазменный источник электронов с электронной эмиссией из плазмы,
возбуждаемой с помощью ОКГ	89
21. Искровые источники электронов	90
22. Формирование сильноточных пучков в прямом разряде	100

Г л а в а 7. Плазменные источники электронов с плазмой,полученной
при поверхностной ионизации	107

23. Образование цезиевой плазмы в полых накалённых катодах	107
24. Особенности ПИЭЛ с синтезированной плазмой	109

Г л а в а 8. Применение плазменных источников электронов	113

25. Технологические применения ПИЭЛ	113
26. Применение ПИЭЛ в электронных ускорителях	121
27. Применение ПИЭЛ в квантовой электронике	125
28. Применение ПИЭЛ в экспериментальной технике	131

Список литературы	135

Книги на ту же тему

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

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему