Расчет электронной пушки

Основными заданными параметрами при расчете электронной пушки являлись следующие:

- анодное напряжение 50 кВ;

- ток луча (импульсный) 800 мА;

- радиус луча в кроссовере на уровне 0,5 тока 0,5 мм;

- положение кроссовера относительно плоскости анода 26-29 мм;

- диаметр анодного отверстия 12 мм.

При анодном напряжении 50 кВ и токе 0,8 А микропервеанс луча составляет 0,07 мкА/В^3/2. При таком малом значении первеанса и при диаметре катода 8,6 мм (диаметр катода выбран из имеющегося ряда) расстояние анод-катод должно составлять ~44 мм. Столь большое расстояние катод-анод создает конструктивные и технологические трудности при изготовлении пушки. В связи с вышеизложенным, было принято решение о создании двуханодной электронной пушки, у которой потенциал вспомогательного управляющего первого анода составляет 12-16 кВ, а потенциал основного второго анода, который и обеспечит необходимую скорость электронов на входе в ускорительную секцию, составляет 50 кВ. В этом случае при токе луча 0,8 А первеанс луча по первому аноду составляет 0,6 мкА/В^3/2, а по второму аноду равен заданному 0,07 мкА/В^3/2.

На первом этапе рассчитывалась одноанодная электронная пушка с первеансом 0,5 мкА/В^3/2 и диаметром катода 8,6 мм. Для обеспечения ламинарности траекторий электронов в луче расчет пушки проводился на основе использования совокупности методов синтеза и анализа. При этом методом синтеза рассчитывается теоретическая форма электродов, а методом анализа она упрощалась и заменялась на более технологически приемлемую.

Методом синтеза была найдена форма электрода, обеспечивающая луч с первеансом 0,5 мкА/В^3/2 со сходимостью 3,5 и с коэффициентом заполнения канала 0,15. На рис. 5.3.1 показаны результаты расчета, в которых сложная синтезная форма электродов упрощена и заменена на более простую конусную форму электродов. Здесь потенциал анода составляет 16 кВ, ток луча равен заданному 0,8 А, а микропервеанс формируемого луча 0,39 мкА/В^3/2.

Рис. 5.3.1. Траектории электронов в пушке с одним анодом.

На втором этапе работы рассчитывалась двуханодная электронная пушка (рис. 5.3.2), в которой потенциал первого анода составляет 13,6 кВ, потенциал второго анода 50 кВ, радиус канала 6 мм, расстояние между первыми и вторым анодом 4 мм. Расчетный ток формируемого луча 0,8 А, расстояние от входа во второй анод до кроссовера 27 мм, а радиус луча в кроссовере 0,5 мм.

Рис. 5.3.2. Траектории электронов в двуханодной пушке.

Из рис. 5.3.2 видно, что структура формируемого луча близка к ламинарной. На рис. 5.3.3 показано распределение плотности тока в кроссовере формируемого луча. Из него можно восстановить более точные данные о радиусе луча в кроссовере. По уровню 0,5 от максимального значения плотности тока радиус луча в кроссовере составляет 0,3 мм.

Рис. 5.3.3 Распределение плотности тока в кроссовере.

В показанной на рис. 5.3.2 двуханодной электронной пушке прикатодный фокусирующий электрод выполнен в виде конуса. Сборка пушки с таким фокусирующим электродом затруднена из-за сложности установки и контроля расстояния катод – прикатодный фокусирующий электрод. Поэтому далее конусная форма прикатодного электрода была заменена на ступенчатую цилиндрическую, при которой легко контролируется точность изготовления деталей и точность сборки электронной пушки. На рис. 5.3.4 приводятся окончательные результаты расчета двуханодной электронной пушки. Потенциал первого анода равен 12,9 кВ, первеанс формируемого луча 0,0714 мкА/В^3/2, ток луча 0,798 А, расстояние между первым и вторым анодом 11 мм, кроссовер луча находится на расстоянии 26,5 мм от входа во второй анод. На рис. 5.3.5 показаны траектории формируемого луча вблизи кроссовера. Из него следует, что структура луча вблизи кроссовера близка к ламинарной. На рис. 5.3.6 показано распределение плотности тока в кроссовере формируемого луча.

Рис. 5.3.4 Окончательный вариант двуханодной электронной пушки.

Рис. 5.3.5 Траектории луча вблизи кроссовера.

Рис. 5.3.6. Распределение плотности тока в кроссовере

На рис. 5.3.7 приведены основные “горячие” размеры рассчитанной двуханодной электронной пушки. Для определения “холодных” размеров необходимо собрать рассчитанную пушку и измерить тепловые уходы катода, фокусирующего электрода и первого анода на специальном вакуумном стенде. Измеренные уходы размеров (они обычно составляют 0,1 – 0,15 мм) необходимо будет учесть в окончательном чертеже.

Рис. 5.3.7. Основные “горячие” размеры электронной пушки.

Поиск по сайту: