Электрондық шоқ құру

Электрондық шоқ қ ұ ру міндеті тың қ алыптасу мә селесі нақ ты ток кү шіне I багытталғ ан электрондар ағ ынын жә не минимум кө лденең қ иманы (қ ыздырылатын дене бетінде жылу генерациясының тығ ыздығ ын арттыру ү шін) алумен байланысты. Қ арқ ынды электрондық ағ ын алу қ иындығ ы - ү лкен теріс кең істікті зарядтың болуында, электрондардың ө зара соқ тығ ысу кү шінің эсерінен катод пен анод арасындагы жолда, ә сіресе анод артындағ ы кең істікте қ ыздырылатын объектінің бетіне қ арай жолда агынның шашырауын тудырады.

Бағ ытталғ ан электрондар ағ ынын (электрондық шоқ гы) тудыруғ а арналғ ан қ ұ рылғ ыны электрондық пушка деп атайды. Электрондық шоқ ты қ ұ ру принципі бойынша электрондық пушкалар былай ажыратылады: электр статикалық электрондык пушкалар, мү ндаэлектрондардың электр орісімен ө зара ә рекеттесуі қ олданылады, магнетрон тү ріндегі электрондык пушкалар, мү нда электрондардың ө зара перпендикулярлы электр жэне магнит ө рістерімен ө зара ә рекеттесуі қ олданылады.

Электрондық пушка электрондық -оптикалық жү йеге біріктірілген элементтер жиынтығ ы болып табылады:

1) К катоды - бос электрондар кө зі;

2) А аноды, олардың бағ ытталғ ан қ озгалысы жылдамдыгының қ ажетті мә ндеріне дейін сэйкес электрондарды ү детуші;

3) Э тогыстыру электроды, Ғ э кү шінің кө мегімен электрондық шоқ тың электростатикалық тогысуын қ амтамасыз етеді;

4) электрондық шоқ қ ү рудың магнитті жү йесі (магнетронды тү рдегі пушкаларда);

5) магнитті тоғ ыстыру жү йесі (МТЖ);

6) магнитгі ауытқ ушы жү йе (МАЖ) немесе магнитті ү ң ғ ылағ ыш жү йе (МҮ Ж) тү рінде электрондық шоқ ты кыздырылатын объект бетіне бағ ыттаудың магнитті жү йесі.

К катоды бос электрондардың кө зі ретінде термия электрондыкэмиссияны қ амтамасыз ету ү шін қ ыздырылатын (термокатод) немесе «суық» (плазмалы катод) бола алады.

Таза қ иын балқ итын металдан жасалғ ан термокатодтарды екіге бө леді:

1)сызық ты, айналмалы немесе 0, 5-1, 5 мм диаметрлі сымнан немесе таспадан жасалган тегіс спираль тү рде, - тікелей қ ыздыру катодтары деп аталады;

2) арнайы қ исық сызық ты (электр ө рісінің кү ш сызық тарының тиісті пішінін жасау ү шін) жү мыс, яғ ни эмиссиялық беті бар массивті қ ұ йылган немесе штампталғ ан геометриялық денелер тү рінде - жанама қ ыздыру катодтары деп аталады. Қ ыздырудың мү мкін температурасы кезінде (вольфрам -3000 К, тантал -2800 К) эмиссия тогының тыгыздыгы 10 А/см2 жетеді. Термокатодтың қ ызмет кө рсету мерзімі 50-100 сағ ат, бү л ЭҚ Қ ү здіксіз жұ мыс ресурсын шектейді жэне катодты торапты немесе автономды вакуумды жү йесі бар кү рделі кө п камералы электрондык пушкаларды бө лшектеу ү шін бірнеше электрондық пушкаларды, шлюзді камераларды (4-10) қ олдану қ ажеттілігін анық тайды.

Катодты торап қ ызметінің мерзімін арттыруғ а мү мкіндік беретін «суық» (плазмалы) катодтар толық цилиндрлі немесе сфералы торлы (перфорацияланғ ан) кү рылым болып табылады. •Ү детуші кернеу (10- 30 кВ) мен қ ысымның (100-0, 1 Па) нақ ты сэйкес келуі кезінде катод ішінде жоғ ары вольтті солғ ын разряд пайда болады, оның плазмасынан бос катод қ абыргаларындағ ы тесіктер арқ ылы электрондық пушканың электр ө рісі электрондык шоқ қ ү ру ү шін қ ажетті бос электрондарды «тартады». Мұ ндай электрондык «эмиссияның» тыгыздығ ы 3-4 кА/см2 жетеді. Top катодтың материалы ретінде тантал немесе молибден тандап алынады, 2000- 2500 К-ғ а дейін болатын ионды атқ ылау ә серінен конструкцияны мү мкіндігінше қ ыздырылуы ескеріледі. Кейбір плазмалы катодтар конструкциясында плазманы 100-200В кернеу кезінде догалы разрядпен бос цилиндр ішінде ө ндіреді, оның тегіс қ абыргасы разряд тогін (бірнеше ампер) ө ткізеді жэне 1000-1200 К-ra дейін қ ызады. Бү л жағ дайда плазмалы «бұ лттан» пайда болғ ан бос электрондардың «эмиссиясы» катодтың бос бү йірі арқ ылы ө теді.

А аноды катодпен ү йлесу арқ ылы ү детуші кернеуді U тү сіру ү шін жэне бағ ытталғ ан электрондар ағ ынын тудыру ү шін диод тү зеді. Қ уаты аз ЭҚ Қ -да (U = 4-12 кВ кезінде 225 кВт-қ а дейін) қ ыздырылатын объект анод болып табылады. Мү ндай автоэлектрондық қ ыздыру қ ондырғ ылары электрондардың шағ ылысу процесін басу кезінде жеткілікті қ арапайым жэне ү немді, бірақ электрод арасындағ ы аралық тың жиі тесілуі мен катодтың томен тө зімділігінің ә серінен жү мыста тү рақ сыз. Электрондық пушкаларда диафрагмасы бар «ү детуші» анодтар қ олданылады, оның тесігінің пішіні дө ң гелек қ ималы (аксиал деп аталатын пушкаларда)

электрондық шоқ тың немесе тегіс электрондық шоқ тың (радиал деп аталатын пушкаларда) қ алыптасуын қ амтамасыз етеді. Қ уаты 250 кВт жэне одан жоғ ары аксиал пушкалар ү шін (12.2, а-сурет) 35-50 мм диаметрлі жанама қ ыздырудың массивті катодгарық олданылады, олар сфералық немесе эллипсті ү стің гі жү мыс бетіне ие; берілген ү детуші кернеу ү шін U тиісті эквипотенциалды ү стің гі бет пішініне ие анод саң ылауының диаметрі 30-45 мм тегіс дискінінемесе бұ рыштың тө бесі 150-160° конусты білдіреді. Радиал пушкалар ү шін (12.2, б-сурет) тікелей арналы сызық тық катодтары қ олданылады; анод ені 2-4 мм тө бесінде тілігі бар 135° екі қ ырлы бұ рыш ретінде орындалғ ан (тегіс электрондык шоқ - таспалы деп аталатын шоқ тың ө туі ү шін). Э тогыстыру электроды катод маң ындағ ы электрод болып табылады жэне электрондык шоқ ты анодты диафрагма тесігіне бағ ыттау ү шін электр ө рісі кү шінің эсерін (электр статикалык тогыстыру) катод бетінен ұ шып шыгатын электрондардың багытталган козгалысының траекториясын ө згертуге арналган.

Тогыстыру электродына катодқ а салыстырмалы тү рлі потенциалды нө лден кейбір теріс мә ндерге дейін беруге болады. Бірак кө п жагдайда коректендіруші кө здің саны артып кетпес ү шін тогыстыру электродына катод потенциалы хабар береді.

Магнитті тогыстыру жү йесі (МТЖ) тұ рақ ты токпен қ оректенетін ұ зын жэне қ ысқ а кеп орамды солиноидтардан (магнитті электрондык линзалар деп аталады) тұ рады. Ұ зындыгы ішкі диаметрден 5-10 есе артық ұ зын линзалар электрондык шоқ тың кең істікті зарядының эсерін тең естіре алатын жэне оның кө лденең қ имасын ө згеріссізқ алдыра алатын біртекті бойлық магнит ө рісін тудырады. Қ ысқ а линзалар біртекті емес магнит ерісін тудырады, оның радиалды қ ұ рамдастары электрондар қ озғ алысының траекториясын сындырады жэне электрондық шоқ ты тогыстырады. Магнит ө рісінің концентрациясын арттыру ү шін қ ысқ а линзаларда магнитті-жү мсақ ферромагнетиктен жасалган экрандар жэне тар саң ылауы бар полюсті ұ штық тар қ олданылады.

Магнитті ауытқ ушы жү йе (МАЖ) қ арама-қ арсы жақ тан сә уле жолын қ амтитын П-тэрізді электр магнит (радиан пушкаларда) немесе кос ершік тә різді тіктө ртбү рыш орауыш (аксиал пушкаларда) туpiнде болады, тұ рақ ты токпен қ оректендіру кезінде электрондардың багытталган қ озгалысына перпендикуляр (кө лденең) біртекті магнит ө рісін тудырады, бү л ретте пушка осіне қ атысты нақ ты бү рышқ а электрондык шоқ тың ауытқ уы (бұ рылуы) туындайды. ЭҚ Қ конструкциясына байланысты бү рылу бү рышы 60 немесе 180° бола алады. Магнитті жайылу жү йесі (МЖЖ) аксиал пушкаларда электрондык шоқ куатының қ ыздырылатын объектінің бетімен қ ажетінше таралуы ү шін қ олданылады. Пушканың сә уле жолының периметрі бойынша 90° ыгысқ ан жэне арнайы пішіндегі айнымалы токпен қ о-ректенетін екі жү п ершік тэрізді шаргыны қ олдана отырып, электрондык шоқ тың фокаль дагын жаюдың тү рлі траекториялары бойынша жылжытуга болады (12.3-сурет). Айнымалы магнит ө рістерінің салдарынан шихталы магнит ө ткізгіштер (қ ү йынды токқ а кететін шыгынды азайту ү шін) жэне қ оректендіруші токтың максимум жү мыс жиілігінде орістің эквивалента ену терең дігінен аз қ алындық ты металды экрандар қ олданылады. Магнит қ ұ растырушы жү йе магнетронды тү рдегі электрондық пушкаларда қ олданылады жэне цилиндрлі анодқ а ү детуші электрондардың тү суіне кедергі болатын біртекті бойлық магнит ө рісін тудырады.