Газорозрядна електронна гармата

Газорозрядна електронна гармата, яка містить катодний вузол з холодним катодом, високовольтний подільний ізолятор та анодний вузол, який складається з конусного електрода, ширша 28853 щиною співторкання плазми з поверхньою аноду. Добротність резонатора визначається формулою Q0»V/dSвн, де V - об'єм, в якому запасається енергія; Sвн - внутрішня поверхня резонатора проміжку; d - глибина проникнення електромагнітного поля (товщина скин-слою). Звідси видно, що при великій площі співторкання плазми з поверхньою аноду, добротність буде незначна. Завдяки цьому прототип володіє вказаними вище недоліками відомих систем - система має низьку добротність, порівняно вузькосмугова, тому має малу ефективність електромагнітної взаємодії пучка електронів з прианодною плазмою. В основу винаходу поставлено задачу створення газорозрядної електронної гармати, в якій за рахунок зміни конструкції анодного блоку забезпечується підвищення добротності та широкосмуговості газорозрядної електронної гармати, що підвищує її енергетичну ефективність та електричну стійкість. Поставлена задача досягається тим, що в газорозрядній електронній гарматі, яка містить катодний вузол з холодним катодом, високовольтний подільний ізолятор та анодний вузол, який складається з конусного аноду, ширша основа якого направлена до катоду, при цьому конусний анод виконано в формі усіченої багатогранної піраміди, переріз якої має вигляд ломаної лінії, шаг А якої вибирається з виразу А=2pRвн/n, а ширина Н ломаної лінії визначається з співвідношення 0,1£H/Rвн£0,3 де n - ціле число кутів ломаної, яке вибирається з інтервалу 3£n£12, Rвн=l/4 - внутрішній радіус кола конусного аноду, навкруги якого описана ломана, l - довжина хвилі низшої моди коливань в конусному аноді. Пучок електронів та плазма представляють собою нерівноважну систему, в якій при роботі гармати виникає розкачка електромагнітних коливань в широкому діапазоні частот. В сталому режимі утворюються коливання у формі стоячої хвилі між поверхньою плазми та поверхньою конусного аноду і катодного вузла, довжина хвилі яких визначається співвідношенням l»2dкп»4Rвн, де dкп - відстань катод - плазма, Rвн - внутрішній радіус кола конусного аноду, навкруги якого описана ломана. При зміні dкп виникає плавна зміна l з-за плавної зміни геометрії резонатора, одержанногo гранями конусного аноду, катодом та плазмою. Для того щоб враховувати нижчі моди коливань, радіус внутрішнього кола конусного аноду беремо максимальний, тобто у поверхні катоду, і при цьому повинно вкдалатись половина від довжини хвилі коливань l, тому внутрішній радіус визначається з виразу Rвн»l/4. Неоднорідності стінок аноду, утворених ломаною лінією, повинні бути рівні порядку довжини хвилі внутрішнього диметра аноду. Цією умовою визначаються оптимальні співвідношення між гео метричними параметрами багатогранного конусного аноду. Переріз усіченої багатогранної піраміди конусного аноду має вигляд замкнутої лінії параметр шагу А, якої визначається для окремої кількості n кутів. Граничні параметри n визначаються такими умовами, що кількість кутів не може бути менша за 3, тому що при цьому ми не одержимо замкнуту ломану лінію, яка лежить в перерізі конусного аноду. Максимально задовільнена кількість кутів не може перевищувати 12, це обумовлено тим, що при більшій кількості кутів поверхня конусного аноду стає майже однорідною, а це викликає зменшення ефективності взаємодії плазми зі стінками аноду, підвищуються втрати, що супроводжується зниженням добротности резонатора утворенного стінками аноду, катоду та плазмою. Умова, для одержання параметра ширини Н ломаної лінії, обумовлюється глибиною проникнення поля, яке становить (0,1-0,3)Rвн. Виконання конусного аноду у формі усіченої багатогранної піраміди, переріз якої має вигляд замкнутої ломаної лінії, з внутрішнім радіусом Rвн конусного аноду кратним l/4, забезпечує роботу розрядної полості як високодобротного резонатора, що підвищує енергетичну ефективність гармати. Конусоподібна форма аноду забезпечує широкосмуговість аноду при зміні струму розряду в широкому інтервалі. Це виключає збудження коливань на одній резонансній частоті та підвищує стабільність роботи гармати в цілому. Інтенсивність взаємодії електронного пучка з плазмою в конусному аноді регулюється автоматично, що дає електричну стабільність гармати. На фіг. 1 зображена запропонована газорозрядна електронна гармата у перерізі, на фіг. 2 зображено її переріз у площині А-А. Газорозрядна електронна гармата містить корпус 1 з патрубком підводу газу 2, високовольтний подільний ізолятор 3, катодный вузол з холодним катодом 4, закріплений на ізоляторі 3, анодний вузол, який містить конусний анод 5 та анодну діафрагму 6, які кріпляться в корпусі 1. Конусний анод 5, виконаний у формі усіченої багатогранної піраміди, переріз якої має вигляд замкнутої ломаної лінії. Нижній кінець конусного аноду 5 переходить у променевід 7. Газорозрядна електронна гармата працює таким чином. В системі створюється робочий тиск 10-1-10-2 мм.рт.ст. шляхом відкачки газу через променевід 7 та подачі його крізь патрубок 2. При подачі високого від'ємного потенціалу на катод 3 (до 35 кВ) між ним та конусним анодом 5 спалахує високовольтний тліючий розряд з плазмою, локалізованою в об'ємі конусного аноду. Під дією іонів, постачаємих плазмою, холодний катод емітує потік електронів, який формується електродною системою у тонкий пучок (на фіг. 1 не показано), який через променевід 7 виводиться в технологічну камеру (на фіг. 1 не показана). 2 28853 Фіг. 1 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3