Влияние анодной и катодной плазмы на работу электронного диода со взрывоэмиссионным катодом
| Parent link: | Журнал технической физики Т. 92, № 2.— 2022.— [С. 232-241] |
|---|---|
| Main Author: | |
| Corporate Author: | |
| Other Authors: | |
| Summary: | Заглавие с экрана Представлены результаты моделирования и экспериментального исследования формирования анодной и катодной плазмы в вакуумном диоде со взрывоэмиссионным катодом при генерации импульсного электронного пучка с плотностью тока 0.3-0.4 kA/cm2, ускоряющем напряжении 300-500 kV и длительности импульса 100 ns. Установлено, что концентрация анодной плазмы не превышает 1010 сm-3 и она не вносит заметного вклада в работу диода и что формирование катодной газовой плазмы с концентрацией ~1016 cm-3 обеспечивается полной десорбцией молекул с рабочей поверхности взрывоэмиссионного катода и высокой эффективностью ударной ионизации атомов. Показано, что заряд взрывоэмиссионного плазменного слоя значительно меньше заряда электронного пучка и основным источником электронов является не взрывоэмиссионная плазма, а катодная газовая плазма, при этом электронный ток ограничивается концентрацией катодной плазмы. Использование катода с развитой поверхностью (катод с покрытием из углеродной ткани) позволяет увеличить полный заряд электронного пучка более чем в 1.5 раза без изменения диаметра катода и анод-катодного зазора. The results of modeling and experimental investigation of the formation of anode and cathode plasmas in a vacuum diode with an explosive-emission cathode during the generation of a pulsed electron beam with a current density of 0.3-0.4 kA/cm^2 and an accelerating voltage of 300-500 kV are presented. It is shown that the concentration of the anode plasma does not exceed 10^10 cm^-3 and it does not significantly contribute to the operation of the diode. However, the complete desorption of molecules from the working surface of the explosive-emission cathode and the high efficiency of shock ionization of atoms ensure the formation of a cathode gas plasma with a concentration of 10^16 cm^-3. It is found that the charge of the explosive-emission plasma layer is significantly less than the charge of the electron beam and the main source of electrons is not an explosive-emission plasma, but a cathode gas plasma. In this case, the electron current is limited by the concentration of the cathode plasma. The use of a cathode with a developed surface (a cathode with a carbon fabric coating) allows increasing the total charge of the electron beam by more than 1.5 times without changing the cathode diameter and the anode-cathode gap. |
| Published: |
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://elibrary.ru/item.asp?id=47289501 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=667313 |
| Summary: | Заглавие с экрана Представлены результаты моделирования и экспериментального исследования формирования анодной и катодной плазмы в вакуумном диоде со взрывоэмиссионным катодом при генерации импульсного электронного пучка с плотностью тока 0.3-0.4 kA/cm2, ускоряющем напряжении 300-500 kV и длительности импульса 100 ns. Установлено, что концентрация анодной плазмы не превышает 1010 сm-3 и она не вносит заметного вклада в работу диода и что формирование катодной газовой плазмы с концентрацией ~1016 cm-3 обеспечивается полной десорбцией молекул с рабочей поверхности взрывоэмиссионного катода и высокой эффективностью ударной ионизации атомов. Показано, что заряд взрывоэмиссионного плазменного слоя значительно меньше заряда электронного пучка и основным источником электронов является не взрывоэмиссионная плазма, а катодная газовая плазма, при этом электронный ток ограничивается концентрацией катодной плазмы. Использование катода с развитой поверхностью (катод с покрытием из углеродной ткани) позволяет увеличить полный заряд электронного пучка более чем в 1.5 раза без изменения диаметра катода и анод-катодного зазора. The results of modeling and experimental investigation of the formation of anode and cathode plasmas in a vacuum diode with an explosive-emission cathode during the generation of a pulsed electron beam with a current density of 0.3-0.4 kA/cm^2 and an accelerating voltage of 300-500 kV are presented. It is shown that the concentration of the anode plasma does not exceed 10^10 cm^-3 and it does not significantly contribute to the operation of the diode. However, the complete desorption of molecules from the working surface of the explosive-emission cathode and the high efficiency of shock ionization of atoms ensure the formation of a cathode gas plasma with a concentration of 10^16 cm^-3. It is found that the charge of the explosive-emission plasma layer is significantly less than the charge of the electron beam and the main source of electrons is not an explosive-emission plasma, but a cathode gas plasma. In this case, the electron current is limited by the concentration of the cathode plasma. The use of a cathode with a developed surface (a cathode with a carbon fabric coating) allows increasing the total charge of the electron beam by more than 1.5 times without changing the cathode diameter and the anode-cathode gap. |
|---|