Пушки Пирса со сходящимся пучком
Информация - Радиоэлектроника
Другие материалы по предмету Радиоэлектроника
? ясно, что оно будет аксиально-симметричным, т. е. в области диафрагмы образуется электронная линза. Естественно, что это будет иметь место лишь в том случае, если выполняется соотношение:
Рис. 11. Собирающая линзадиафрагма.
Рис. 12. Рассеивающая линзадиафрагма.
При этом возможны два случая, иллюстрируемые на (рис. 11 и 12). В первом случае (рис. 11,а) величина Е1 в пространстве слева от диафрагмы меньше, чем величина Е2 справа от нее. Следовательно, при переходе области диафрагмы вдоль оси z скорость роста U(z) увеличивается (рис. 11 ,б). Величины U(z) и U(z) будут меняться с расстоянием по оси z согласно (рис. 11, в и г) соответственно. Таким образом, в этой линзе U(z)>0, что свидетельствует о том, что линза собирающая. Оптический эквивалент такой электронной линзы может быть представлен в виде двояковыпуклой собирающей световой линзы (рис. 11,д).
Второй возможный случай (рис. 12) соответствует уменьшению E при переходе через область диафрагмы. Рассмотрение представленного на (рис. 12, б- г) характера распределения потенциала вдоль оси и его первой и второй производных показывает, что в данном случае мы имеем рассеивающую электронную линзу, оптический эквивалент которой представлен на (рис. 12,д).
Система формирования по принципу Пирса
(Электростатическая)
Представим себе сплошной безграничный электронный поток с плотностью тока j, распространяющийся в своеобразном триоде, состоящем из трех электродов (рис. 13,а). При этом потенциалы крайних электродов
Рис. 13. Распределение потенциала в ячейке системы электростатического формирования (а) и расчетная форма электродов (б).
равны U1, а потенциал среднего U0<U1, причем электроды прозрачны для электронов, например представляют собой сетки.
Очевидно, что распределение потенциала между электродами будет иметь вид, представленный на (рис. 12) с минимумом при z = 0.
Если теперь отбросить большую часть пучка, оставив только требуемых размеров аксиально-симметричный или ленточный пучок, то для его формирования необходимо подобрать форму электродов, создающих на границе пучка поле, удовлетворяющее тем же требованиям, что и поле в пушках Пирса. Это можно сделать в электролитической ванне тем же методом, что и при расчете пушек Пирса. Форма получающихся при этом электродов представлена на (рис. 13,б). Кромка низковольтного электрода подходит к границе пучка под углом 45, что является характерным для систем данного типа. В такой системе можно получить пучок постоянного сечения. При этом ясно, что при увеличении длины системы будет возрастать и необходимая для ее работы разность потенциалов (U1U0), что практически ограничивает протяженность пучка.
Для ее увеличения можно применить систему, составленную из ячеек, изображенных на (рис. 14). Наличие сеток в высоковольтных электродах ограничивает ток пучка из-за их перегрева, поэтому обычно сетки не применяются. Это приводит к расширению пучка при прохождении высоковольтных электродов аналогично тому, как это имеет место на аноде пушек Пирса.
Рис. 14. Электростатическая система формирования пучка по принципу Пирса.
Строго говоря, рассматриваемая система при отсутствии сеток перестает быть системой типа Пирса и имеет отличное по сравнению с пушками Пирса распределение потенциала вдоль границы пучка. Появляются радиальные силы и как следствие этого пульсации. Для уменьшения этих эффектов увеличивается диаметр диафрагм в электродах и корректируется их форма.
Современное применение пушек для создания интенсивных электронных пучков
Плавка
Применение тугоплавких металлов приобретает все возрастающее значение в развитии науки и техники - атомной энергетике, авиационной и ракетной технике, химической промышленности и многих других. За последние десятилетия в технологии редких и тугоплавких металлов получили широкое распространение методы плавления в вакуумных электропечах разнообразной конструкции - индукционных, дуговых, электронно-лучевых. В институте Гиредмет разработан и нашел промышленное применение способ получения ниобия, тантала и других тугоплавких металлов восстановлением их пятиокисей алюминием, так называемый алюминотермический метод восстановления с последующей вакуумной плавкой. В 1998 - 1999 годах была создана электронно-лучевая установка для плавки ниобия и других тугоплавких металлов, полученных методом алюминотермического восстановления.
Установка работает следующим образом: исходный материал - дробленые куски ниобий-алюминиевого сплава в количестве 55-65 кг, загружается в ванну медного водоохлаждаемого кристаллизатора и после электронно-лучевого переплава получается плоский слиток - полуфабрикат с размерами 20х200х2000 мм, пригодный для дальнейшей переработки. На установке применя?/p>