ктричне живлення гармати забезпечується двома джерелами: блоком живлення розряду - 2А, 1 кВ - і 1А, 10 кВ - для живлення прискорюючого проміжку. Діагностуючі пристрою розташовані в необхідних точках електричної схеми для вимірювання струму I d і напруги U d розряду, прискорює напруги U e , струму навантаження високовольтного джерела - струму емісії I e , струму ізольованого колектора електронів - струму електронного пучка I b . Так як тиск газу в анод-катодному проміжку, а також в області прискорення і транспортування електронного пучка однаково, газ заповнює весь обсяг робочої камери рівномірно.
3. ЕФЕКТ зростання електричного МІЦНОСТІ прискорювала проміжки в ПРИСУТНОСТІ ЕЛЕКТРОННОГО ПУЧКА
Основна ідея використовувана при створенні даного форвакуумного плазмового джерела електронів полягає в комбінації полого катода і плоского прискорюючого проміжку для генерації електронного пучка в форвакуумному діапазоні тисків. При розробці даної плазмової електронної гармати необхідно одночасно задовольнити двом суперечливим вимогам. З одного боку, досить висока щільність струму може бути досягнута лише у тому випадку, якщо реалізовані умови для ефективної генерації плазми, тому що отримана концентрація плазми визначає щільність струму емісії. З іншого боку, електрони можуть бути прискорені тільки за наявності досить високої електричної міцності прискорюючого проміжку, що має на увазі щодо слабкі іонізаційні процеси.
Добре відомий факт, що поява заряджених частинок між двома електродами призводить до зниження електричної міцності проміжку з подальшому пробоєм. При дослідженні процесів у ускоряющем проміжку, супроводжуючих роботу гармати, було відмічено, що електрична міцність проміжку анод-екстрактор виявляється вище в присутності електронного пучка, ніж у відсутності пучка. Цей факт знаходиться в протиріччі з теорією високовольтного пробою. Щоб проілюструвати цей цікавий феномен була досліджена залежність максимального витягає напруги від тиску робочого газу в присутності електронного пучка в проміжку анод-екстрактор і у відсутності пучка. Результати наведені на рис. 3.1. br/>В
Малюнок 3.1. Графік експериментально встановленої залежності максимального витягає напруги - напруги пробою прискорюючого проміжку (U пр ) від тиску робочого газу (P) у трьох випадках: при відсутності електронного пучка, при струмі пучка 0.5А і при струмі пучка 1А.
Очікувалося, що присутність електронного пучка в ускоряющем проміжку повинно було знизити поріг запалювання розряду між анодом і екстрактором. Однак, тут ми отримали протилежний результат. Ефект збільшення електричної міцності прискорюючого проміжку у присутності електронного пучка пов'язаний, по всій видимості, з локальним нагріванням газу електронним пучком в ускоряющем проміжку. Локальний нагрів газу веде до зниження його концентрації при постійному тиску. Так як робочі параметри прискорюючого проміжку у експерименті відповідають значенням відповідних параметрів лівої гілки кривої Пашена, то зниження концентрації газу і зменшення відстані між електродами повинні привести до збільшення електричної міцності прискорюючого проміжку. Для опису експериментально виявленого ефекту збільшення електричної міцності прискорюючого проміжку пропонується наступна математична модель процесів, що призводять до нагрівання газу електронним пучком в ускоряющем проміжку плазмового джерела електронів. p> 4. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
В
- Дослідити механізм збільшення електричної міцності прискорюючого проміжку плазмового джерела електронів за допомогою запропонованої математичної моделі. p> - Порівняти результати, отримані за допомогою даної моделі, з експериментальними і зробити висновок.
5. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ
Будемо вважати область у ускоряющем проміжку, де проходить електронний пучок, циліндром з радіусом R. Припустимо, що N - число електронів, що проходять через перетин пучка за одиницю часу.
В
n o - концентрація газу за
межами циліндра;
n b - концентрація газу в
циліндрі;
R - радіус емісійного
отвори в аноді;
d - протяжність проміжку
Малюнок 5.1. Прискорювальник проміжок
Тоді в шарі dx на відстані x від кордону плазми народжується в одиницю часу іонів,
де N - потік електронів
, де le - довжина вільного пробігу електрона в циліндрі
Потенційна енергія цих іонів, що утворюються в ускоряющем проміжку, в результаті іонізації газу електронним пучком:
,
де q - елементарний заряд
j (x) - потенціал вздовж осі x
Припустимо, що електрони взаємодіють з частинками газу за допомогою непружних зіткнень. У свою чергу, іони, прискорені в проміжку, віддають свою енергію нейтралам у ...
