WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     || 2 | 3 |

«Е. М. Окс ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ: ФИЗИКА, ТЕХНИКА, ПРИМЕНЕНИЯ Томск – 2005 2 Введение УДК 621.384: 537.533 О 52 Окс Е.М. Источники электронов с плазменным катодом: физиО 52 ка, техника, применения. – ...»

-- [ Страница 1 ] --

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Е. М. Окс

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ

С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ:

ФИЗИКА, ТЕХНИКА, ПРИМЕНЕНИЯ

Томск – 2005

2 Введение

УДК 621.384: 537.533

О 52

Окс Е.М. Источники электронов с плазменным катодом: физиО 52 ка, техника, применения. – Томск: Изд-во НТЛ, 2005. – 216 с.

ISBN 5-89503-248-6 Настоящая монография представляет собой попытку обобщения современного состояния одного из разделов прикладной физики низкотемпературной плазмы – плазменной эмиссионной электроники. В книге в равной степени уделено внимание как современному пониманию основных физических процессов эмиссии электронов из плазмы, так и представлению последних разработок в области создания источников электронов с плазменным катодом. Она может представлять интерес для разработчиков источников электронов, а также для специалистов, использующих электронные пучки для решения фундаментальных и прикладных задач. Книга может быть полезна для студентов старших курсов, магистрантов и аспирантов высших технических учебных заведений, специализирующихся в областях вакуумной и плазменной электроники, генерации пучков заряженных частиц и их применения.

УДК 621.384: 537. Р е ц е н з е н т: доктор технических наук Н.Г. Ремпе Рекомендовано к изданию ученым советом Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники ISBN 5-89503-248-6 © Е.М. Окс, Введение

ВВЕДЕНИЕ

Способность к эмиссии заряженных частиц является одним из фундаментальных свойств плазмы. Практический интерес к этому явлению связан с возможностью создания на основе плазменных систем источников заряженных частиц широкого спектра параметров для различных применений. Если эмиссия ионов из плазмы представляет собой едва ли не единственную возможность генерации ионных пучков, то получение электронных пучков с использованием так называемого «плазменного катода» или «плазменного эмиттера электронов» может быть оправдано только при наличии явных преимуществ такого устройства по сравнению с традиционно используемым твердотельным термоэмиссионным катодом.

К известным достоинствам плазменных источников электронов следует отнести более высокую плотность эмиссионного тока, способность к импульсной эмиссии, более широкий диапазон давлений остаточного газа, некритичность к остаточной вакуумной среде и ряд других. Преимущества плазменных катодов проявляются в тех случаях, когда термокатод не может обеспечить требуемых параметров электронного пучка из-за ограничения эмиссионной способности, например, в импульсном режиме, или при его работе в области более высоких давлений, а также в присутствии агрессивных сред. Важная особенность плазменного катода состоит в возможности отбора из плазмы практически всех электронов, генерируемых в разрядном промежутке. Это обуславливает высокую эффективность эмиттера электронов такого типа.

Относительно высокая, по сравнению с термокатодом, температура электронов в плазме может быть отнесена к одному из основных недостатков плазменного эмиттера электронов, повышающего эмиттанс электронного пучка и ограничивающего максимальное значение его яркости. Однако большая, по сравнению с термокатодом, плотность электронного тока, отбираемого из плазмы, позволяет для многих случаев применения плазменных источников электронов существенно ослабить и даже нивелировать негативное влияние повышенной температуры электронов на качество формирование электронного пучка.

4 Введение Специфические свойства электронных источников с плазменным катодом делают привлекательным их применение в таких областях, как электронно-лучевая сварка и наплавка, модификация поверхностных свойств материалов, генерация электромагнитного излучения, радиационные и плазмохимические технологии и ряде других.

Совокупность исследований эмиссионных свойств плазмы в сочетании с созданием на их основе эффективных источников электронных пучков представляет собой научное направление прикладной физики низкотемпературной плазмы, получившее название «Плазменная эмиссионная электроника». Признание плазменной эмиссионной электроники как самостоятельного научного направления неразрывно связанно с именем его основателя – лауреата Государственной премии РФ в области науки и техники, доктора технических наук, профессора Юлия Ефимовича Крейнделя. Именно при его непосредственном участии и под его научным руководством были выполнены пионерские работы по исследованию эмиссии электронов из плазмы разрядов низкого давления.

В результате тщательного изучения эмиссионных свойств низкотемпературной плазмы достигнуто понимание основных физических механизмов, обуславливающих процесс эмиссии электронов из плазмы, предложены эффективные методы стабилизации эмиссионных параметров плазмы и способы управления ими. На основании этих исследований создана широкая номенклатура плазменных источников электронов с уникальными параметрами и широкими функциональными возможностями. Опыт создания высокоэффективных плазменных катодов может быть использован и в плазменных источниках ионов. Следует также отметить, что параметры ионных или электронных пучков, извлеченных из плазмы, несут информацию об основных физических процессах, происходящих в плазме. Это делает возможным привлечение эмиссионных методов для исследования фундаментальных процессов в плазме и разряде низкого давления.



Весомый вклад в развитие плазменной эмиссионной электроники внесли соратники и ученики профессора Ю.Е. Крейнделя, работавшие с ним и под его руководством в г. Томске: в отделе плазменной эмиссионной электроники Института сильноточной электроники СО РАН и на кафедре физики Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, а после его переезда в г. Екатеринбург – в Институте электрофизики УрО РАН. Среди них доктора наук, профессора П.М. Щанин, В.А. Груздев, А.П. Семенов, Е.М. Окс, Н.В. ГавВведение рилов, Н.Н. Коваль, С.П. Никулин, Н.Г. Ремпе, В.Я. Мартенс. Существенный вклад в решение инженерных проблем развития сварочных электронных пушек с плазменным катодом и их широкое внедрение внес к.т.н. С.И. Белюк. Значительное влияние на развитие этого научного направления, особенно на физическую интерпретацию явления эмиссии электронов из плазмы, оказали д.ф.-м.н., профессор А.В. Жаринов и д.ф.-м.н. Ю.А. Коваленко (г. Москва). Из зарубежных исследователей следует, прежде всего, выделить американских ученых: доктора Д. Гойбела (D. Goebel), доктора Э. Гершковича (A. Herchcovitch), а также профессора Я. Красика (Израиль).

По данной тематике в 1977 г. была издана замечательная книга Ю.Е. Крейнделя «Плазменные источники электронов» [1]. Позднее, в 1989 г., в книге «Плазменные процессы в технологических электронных пушках» [2] им была написана отдельная глава, посвященная плазменным источникам электронов. Проблемам и перспективам развития плазменной эмиссионной электроники посвящены тематические сборники [3 – 5], ряд обзорных статей [6 – 10], а также материалы I Всесоюзного совещания по плазменной эмиссионной электронике [11]. Вопросы формирования электронных пучков большого сечения, включая системы с плазменным катодом, рассмотрены в [12].

Настоящая монография представляет собой попытку обобщения современного состояния плазменной эмиссионной электроники на основе ее развития в последние годы. В книге в равной степени уделено внимание как современному пониманию основных физических процессов эмиссии электронов из плазмы, так и представлению последних разработок в области создания источников электронов с плазменным катодом, а также их применениям. Она может представлять интерес как для разработчиков источников электронов, так и для специалистов, использующих электронные пучки для решения фундаментальных и прикладных задач. Книга может быть полезна для студентов старших курсов, магистрантов и аспирантов высших технических учебных заведений, специализирующихся в областях вакуумной и плазменной электроники, генерации пучков заряженных частиц и их применения.

Монография состоит из 5 глав. В первой главе описаны разрядные системы, наиболее часто применяемые в электронных источниках с плазменным катодом. К таким системам относятся тлеющий разряд с полым катодом, разряды в скрещенных электрическом и магнитном полях типа Пеннинга и магнетронного, дуговой контрагированный разряд низкого давления, а также вакуумная дуга с катодным пятном. Для всех используемых разрядных систем характерно отсутствие накаленных (термоэмиссионных) электродов. Рассмотрены основные особенности каждого из разрядов, приведены их характеристики и параметры.

Вторая глава посвящена общим вопросам эмиссии электронов из плазмы. Здесь же описаны принципы стабилизации эмиссионных параметров плазмы и методы управления током эмиссии электронов. В этой же главе приведены результаты исследований процесса токоотбора из плазмы в форвакуумной области давлений и особенности генерации электронных пучков из нестационарных плазменных образований.

В третьей и четвертой главах представлены конструкции различных плазменных источников электронов, приведены их параметры и характеристики. В частности, третья глава посвящена источникам аксиальносимметричных (цилиндрических и узкосфокусированных) электронных пучков, тогда как в следующей главе описаны источники электронных пучков большого сечения, в том числе и источники ленточных электронных пучков.

В пятой, заключительной, главе представлены некоторые наиболее характерные для сегодняшнего дня области применения электронных источников с плазменным катодом.

Значительная часть излагаемого в книге материала представляет собой результаты исследований, выполненных непосредственно автором со своими коллегами и учениками. В книге использованы литературные данные других авторов, опубликованные в отечественной и зарубежной печати. Очевидно, что не все известные на сегодняшний день результаты исследований и разработок нашли в данной монографии отражение в полном объеме. В ряде случаев автор ограничился лишь ссылкой на соответствующие публикации. Выбор того или иного материала для представления определялся во многом личными «пристрастиями» автора в условиях ограниченного объема книги. Автор заранее приносит свои извинения коллегам, результаты исследований которых не нашли здесь достаточного отражения.

Автор признателен рецензенту, д.т.н. Н.Г. Ремпе, за внимательное прочтение рукописи. Полезные предложения и замечания, высказанные рецензентом, существенно улучшили ее содержание.

Для автора большая честь посвятить эту работу своему учителю – профессору Ю.Е. Крейнделю.

Монографии, обзорные статьи и сборники статей 1. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов. – М.: Атомиздат, 2. М.А. Завьялов, Ю.Е. Крейндель, А.А. Новиков, Л.П. Шантурин. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 256 с.

3. Источники электронов с плазменным эмиттером: Сб. статей / Под ред. проф. Ю.Е. Крейнделя. – Новосибирск: Наука, 1983. – 120 с.

4. Источники заряженных частиц с плазменным эмиттером: Сб. статей / Под ред. проф. П.М. Щанина. – Екатеринбург: Наука, 1993. – 152 с.

5. Изв. вузов. Физика: Тематич. вып. «Плазменная эмиссионная электроника» / Под ред. проф. П.М. Щанина. – 2001. – Т. 44. – № 9.

6. Oks E.M. Physics and technique of plasma electron sources // Plasma Sources Sci. Тechnol. – 1992. – V. 1. – P. 249 – 255.

7. Oks Е.М. and Schanin P.M. Development of plasma cathode electron guns // Physics of Plasmas. – 1999. – V. 7. – No. 5. – P. 1649 – 1654.

8. Broad beam electron guns with plasma cathodes / N.N. Koval, E.M. Oks, Yu. E. Kreindel, P.M. Schanin and N.V. Gavrilov // Nucl. Instrum. Methods in Phys. Research. – 1992. – V. A312. – P. 417 – 428.

9. Gushenets V.I., Oks E.M., Yushkov G.Yu., Rempe N.G. Current Status of the Plasma Emission Electronics: I. Basic Physical Processes // Laser and Particle Beams. – 2003. – V. 21. – No. 2. – P. 123 – 138.

10. Bugaev A.S., Vizir A.V., Gushenets V.I., Nikolaev A.G., Oks E.M., Yushkov G.Yu., Burachevsky Yu.A., Burdovitsin V.A., Osipov I.V., Rempe N.G.

Current Status of the Plasma Emission Electronics: II. Hardware // Laser and Particle Beams. – 2003. – V. 21. – No. 2. – P. 139 – 156.

11. I Всес. совещ. по плазменной эмиссионной электронике: Сб. докл. – Улан-Удэ: Бурятский НЦ СО РАН, 1991. – 152 c.

12. Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 112 с.

Глава

РАЗРЯДЫ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

ДЛЯ ПЛАЗМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОНОВ

При создании источников электронов с плазменным катодом необходимо удовлетворить одновременно двум противоречивым требованиям.

С одной стороны, для обеспечения требуемой эмиссионной плотности электронного тока из плазмы необходимо достижение определенного значения концентрации плазмы, что подразумевает создание условий для эффективной ионизации в плазме вблизи ее эмиссионной границы. С другой стороны, для ускорения электронного пучка до требуемых энергий необходимо приложение в области формирования и ускорения пучка высокого напряжения. Это, в свою очередь, требует существенного снижения вероятности ионизационных процессов, приводящих к пробою ускоряющего промежутка. Проблема, очевидно, может быть решена в результате создания перепада давлений между областями генерации плазмы и отбора электронов. Однако это возможно лишь в случае относительно небольшой площади эмиссионной поверхности плазмы, например при генерации сфокусированных электронных пучков. Для электронных пучков большого сечения или при генерации электронов в форвакуумном диапазоне давлений создание такого перепада затруднено или практически невозможно. В связи с этим выбор соответствующей разрядной системы, способной одновременно обеспечить условия для эффективной генерации электронов в плазме и их устойчивого отбора, представляется едва ли не единственным условием успешного функционирования электронного источника с плазменным катодом.

Разряды, применяемые в источниках электронов с плазменным катодом, должны обеспечить при минимально возможном давлении генерацию плотной плазмы в локальной области отбора электронов. Таким специфичным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют Глава 1. Разряды низкого давления для плазменных источников электронов тлеющий разряд с полым катодом, разряды в скрещенных электрическом и магнитном полях типа Пеннинга или цилиндрического магнетронного, а также дуговой контрагированный разряд и вакуумная дуга.

Отметим, что для большинства плазменных катодов характерна комбинация различных разрядных систем в одном устройстве. Например, один из разрядов (основной) используется для генерации эмиссионной плазмы, а другой (вспомогательный) применяется для инициирования и поддержания основного разряда. Рассмотрим кратко особенности каждой из разрядных систем, наиболее часто применяемых в электронных источниках с плазменным катодом.

1.1. Разряд с полым катодом Разряд с полым катодом [1] благодаря ряду своих замечательных свойств нашел широкое применение в различных плазменных устройствах, в том числе и в плазменных источниках электронов. Характерной особенностью разряда этого типа является осцилляция быстрых электронов, эмиттированных с внутренних стенок катодной полости и ускоренных в катодном слое. В отличие от аналогичных разрядных систем с осцилляцией электронов, реализуемых, например, в скрещенных электрическом и магнитном полях (см. разд. 1.2), где электроны удерживаются магнитным полем, в разряде с полым катодом быстрые электроны остаются в разрядном промежутке достаточно долгое время, многократно отражаясь в катодном падении потенциала [2,3]. Возможны обеспечивающие осцилляцию электронов, однако в плазменных источниках электронов катодная полость обычно выполняется в виде полого цилиндра с центральным отверстием в одном из его торцов (рис. 1.1). В зависимости от требуемых эмиссионных параметров плазмы характерные размеры полости варьируются от единиц миллиметров до десятков сантиметров. Оптимальное отношение длины поРис. 1.1. Электродная схелости lп к ее диаметру dп лежит в пределах ма разряда с полым катоlп/dп 7 –10. Диаметр отверстия в открытом дом: 1 – катод; 2 – анод;

торце полости dо обычно в несколько раз 3 – отверстие; 4 – катодный слой; 5 – плазма 10 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ меньше dп. Именно электростатическое удержание электронов в катодной полости обуславливает так называемый эффект полого катода, который проявляется в резком понижении напряжения горения разряда и увеличении его тока (рис. 1.2), а также в расширении рабочего диапазона давлений в область более низких значений. Отметим, что эффект полого катода реализуется лишь в условиях, когда длина свободного пробега электронов превышает характерный размер катодной полости. Тип разряда с полым катодом определяется механизмом эмиссии электронов в катодной поверхности. В связи с этим можно выделить: дуговые разряды с холодным и накальным полым катодом [4], в том числе с самокалящимся катодом [5], а также тлеющие разряды с полым катодом в высоковольтной и низковольтной формах [6].

Рис. 1.2. Вольт-амперная характеристика разряда с полым катодом в различных областях его существования [3]:

кр. 1 – тлеющий разряд в отсутствие эффекта полого катода; кр. 2 – тлеющий разряд с полым катодом; кр. 3 – дуга с катодным пятном и холодным катодом Низковольтный тлеющий разряд с «холодным» полым катодом достаточно просто реализуется, отличается временной стабильностью [7] и пространственной однородностью [8] параметров плазмы. Эта разновидность разряда наиболее часто используется для генерации плазмы в источниках электронов с плазменным катодом. Для таких систем в стационарном режиме при напряжении горения разряда Uг = 400 – 600 В ток разряда Iр, как правило, не превышает 1 А, хотя при создании специальных условий, препятствующих образованию катодных пятен, возГлава 1. Разряды низкого давления для плазменных источников электронов можно увеличение тока приблизительно на порядок величины [9]. В импульсном режиме разряда с полым катодом в микросекундном диапазоне длительностей диффузная форма горения может быть реализована с током в сотни ампер [10]. Температура электронов в плазме разряда Te такого типа обычно составляет несколько электрон-вольт. Концентрация плазмы ne определяется достигнутой в разряде плотностью тока на катод (от единиц миллиампер до нескольких ампер на см2), и порядок ее величины лежит в пределах ne ~ 1010 – 1013 см–3.

В процессе исследования низковольтной формы разряда с полым катодом было обращено внимание на возможность дополнительной эмиссии электронов с поверхности катода в результате ультрафиолетового излучения из объема плазмы [11]. Однако авторами работы [12] был сделан вывод о том, что фотоэлектронная эмиссия может играть лишь второстепенную роль. Ими было также высказано предположение о том, что основным фактором, обеспечивающим развитие эффекта полого катода, является размножение электронов в области катодного падения потенциала. Очевидно, что роль данного фактора снижается при увеличении тока разряда или снижении рабочего давления, когда протяженность катодного падения потенциала становится малой по сравнению с размерами катодной полости, а длина свободного пробега электронов е становится много больше характерных размеров разрядного промежутка.

Протяженность катодного падения потенциала dк может быть определена из совместного решения известных уравнений Чайлда – Ленгмюра и Бома [13]:

где e – заряд электрона; Uк – катодное падение потенциала; ni – концентрация ионов в плазме; Te – температура электронов.

Однородность плотности ионного тока по поверхности полого катода зависит как от геометрической формы катода, так и от рабочего давления. В длинной и узкой катодной полости концентрация плазмы, а следовательно, и плотность ионного тока на катод возрастает по мере приближения к выходной апертуре катода, обращенной к аноду [14].

Геометрия разрядной системы оказывает значительное влияние на условия генерации разрядной плазмы, и, следовательно, на параметры разряда [15, 16]. Для достижения эффективной осцилляции быстрых электронов необходимо либо уменьшать выходную апертуру катодной полости, либо увеличивать размеры катода. В работе [17] показано, что 12 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ снижение величины отношения площади выходной апертуры катодной полости к площади внутренней поверхности катода Sа/Sк приводит к значительному уменьшению нижнего предела рабочего давления. Более того, в этой области рабочее давление газа p прямо пропорционально отношению Sа/Sк. При снижении Sа/Sк до некоторого значения разряд реагирует на уменьшение давления резким ростом напряжения горения.

Нижнее предельное давление, а также рабочее давление при заданном напряжении горения также резко возрастает. При этом в области выходной апертуры образуется двойной электростатический слой, на котором локализуется напряжение Uc = 10 – 40 В.

Поскольку катодная полость представляет собой электростатическую ловушку для быстрых электронов, покинуть которую они могут лишь через выходную апертуру в результате хаотических осцилляций, доля энергии первичного электрона, затраченная на ионизацию, зависит от соотношения /L. (Здесь – длина релаксации электрона: среднее расстояние, на котором его первоначальная энергия уменьшается до потенциала ионизации Ei рабочего газа, L – средняя длина траектории электрона, которую он прошел внутри катодной полости до того, как вышел через апертуру.) Если потери энергии быстрого электрона определяются только неупругими столкновениями с молекулами газа, то величина приблизительно равна длине ионизационной релаксации i, которая, согласно [17], оценивается как где i – средняя длина свободного пробега электрона между двумя последовательными актами ионизации. Для Sа/Sк > 2lс), эмиссию через потенциальный барьер (h а, и всегда при извлечении ионов из плазмы а > c. Обычно величина ускоряющего напряжения для ионных источников лежит в пределах от единиц до десятков киловольт, что намного выше потенциала плазмы и температуры электронов. Поэтому первыми двумя слагаемыми в (2.2) можно легко пренебречь.

Итак, одной из важнейших особенностей плазменного ионного диода является подвижная плазменная граница при постоянной плотности ионного тока, отбираемого из плазмы. Плотность ионного тока из плазмы – это всегда плотность тока насыщения, то есть максимальное значение, которое может обеспечить плазма, исходя из достигнутых в разряде параметров ni и Тe. Напряженность электрического поля на границе плазмы близка к нулевому значению. Поскольку, как уже отмечалось, величина ускоряющего напряжения для ионов намного превышает тепловую энергию плазменных электронов, то можно считать, что при отборе ионов электроны из плазмы практически отражаются от границы слоя. Это делает слой пространственного заряда между плазменной границей и коллектором исключительно ионным, что, в свою очередь, позволяет достаточно точно определить его протяженность li, приравняв известные соотношения Чайлда – Ленгмюра и Бома:

(4/9)(2e/Mi)1/2 0 Ua3/2/li2 = 0,4en0(2kTe/Mi)1/2. (2.3) Обычно отбор ионов из плазмы осуществляется через одно или несколько отверстий в аноде разрядной камеры. В зависимости от соотношений между концентрацией и температурой электронов в плазме, с одной стороны, и напряженностью внешнего ускоряющего ионы электрического поля, с другой стороны, возможны три различных положения установившейся плазменной границы (рис. 2.2):

а) плотная плазма и (или) слабое поле. В этом случае протяженность ионного слоя мала, плазма выходит из анодного отверстия и плазменная Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы граница формируется в ускоряющем промежутке (рис. 2.2, а). Это, как видно из рисунка, приводит к расфокусировке ионного пучка;

б) оптимальные для данной геометрии ускоряющего промежутка параметры плазмы и ускоряющего поля. По отношению к первому случаю (а) условия оптимума достигаются при повышении напряженности поля или снижении плотности плазмы. При этом плазменная граница отодвигается к анодному эмиссионному отверстию и фиксируется в его плоскости, что обуславливает формирование плоскопараллельного ионного пучка (рис. 2.2, б);

в) редкая плазма и (или) сильное поле. Дальнейшее повышение напряженности ускоряющего поля или снижение концентрации заряженных частиц в плазме отодвигает плазму за эмиссионное отверстие в аноде. Ускоряющее поле проникает в анодную область, и плазменная граница устанавливается за анодным отверстием (рис. 2.2, в). Это приводит к фокусировке ионного пучка.

Рис. 2.2. Возможные положения плазменной границы При отборе ионов из плазмы, положительно заряженной относительно эмиссионного электрода, ускоряющее поле коллектора совпадает с полем слоя, что обеспечивает простое доускорение ионов. Плотность ионного тока, эмитированного плазмой, есть бомовская плотность, и она совпадает с плотностью тока на анод и на другие электроды разрядной камеры, находящиеся под отрицательным относительно плазмы потенциалом. Поэтому в случае однородного распределения параметров плазмы рожденные в плазме ионы распределятся между электродами разрядной камеры и коллектором пропорционально их площадям. Но такая же ситуация имела место и в исходном состоянии при нулевой разности потенциалов между коллектором и анодом. Обратим внимание на тот факт, что приложение извлекающего ионы напряжения не изменяет условия ухода ионов из разрядного промежутка. На основании этого можно сделать вывод о том, что в наиболее часто встреЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ чающемся случае отрицательного падения потенциала вблизи электрода, через отверстия в котором происходит отбор ионов из плазмы, эмиссия ионов не приводит к изменению (возмущению) параметров плазмы.

2.1.2. Процессы, связанные с отбором электронов из плазмы Под термином «плазменный эмиттер электронов», или «плазменный катод», понимается электроразрядное устройство, формирующее плазму, с границы которой осуществляется эмиссия электронов. Простейшая схема плазменного катода представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Плазменный катод: 1 – анод; 2 – плазма;

3 – приэлектродный слой; 4 – электронный пучок (слой отрицательного заряда); 5 – ускоряющий Устройство включает в себя генератор плазмы, плазменную эмиссионную поверхность и ускоряющий электрод – коллектор, к которому относительно одного из электродов разрядной системы (катоду или аноду) приложено ускоряющее электроны напряжение Ua. Для определенности опорным электродом (электродом, относительно которого приложена ускоряющая разность потенциала) будем считать анод. Как уже отмечалось в гл. 1, для большинства случаев анодное падение отрицательно и электроны, в отличие от ионов, могут покинуть плазму и уйти на анод, лишь преодолев потенциальный барьер. Именно различные условия ухода ионов и электронов из плазмы и обуславливают основное отличие эмиссии электронов от эмиссии ионов. В общем случае Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы для ускорения заряженных частиц внешним полем необходимо, чтобы увеличение приложенного напряжения Ua приводило к соответствующему росту скорости v и энергии W частиц. При отборе ионов из плазмы, положительно заряженной относительно анода (эмиссионного электрода), это условие выполняется автоматически, поскольку ионы лишь доускоряются внешним электрическим полем.

Совершенно иная ситуация имеет место в случае отбора электронов из такой плазмы. При нулевой разности потенциалов между анодом и коллектором (а = к) последний, как и в случае извлечения ионов, является, в сущности, частью анода. Электроны в этом случае достигают коллектора, преодолевая потенциальный барьер, который при а = к не отличается от потенциального барьера для электронов, уходящих на анод. Следовательно, при нулевой разности потенциалов между анодом и коллектором плотность электронного тока на коллектор совпадает с плотностью электронного тока на анод. Заметим также, что электроны в приэлектродном слое заряда тормозятся, а не ускоряются, как это было при извлечении ионов. Поэтому при подаче на коллектор ускоряющего электроны потенциала, когда к > а, в области отбора электронов прежде их ускорения происходит снижение потенциального барьера p – c в результате суперпозиции ускоряющего поля коллектора и поля приэлектродного слоя.

Предположим для простоты, что плазма однородна по всему объему, а распределение электронов по энергиям является максвелловским.

Плотность электронного тока je через потенциальный барьер и полный ток эмиссии Ie определяются соотношением Больцмана где je x = enee/4 – плотность хаотического тока электронов из плазмы.

Из (2.4) видно, что снижение барьера приводит к соответствующему повышению плотности тока электронов на коллектор. При установившемся балансе генерации и потерь заряженных частиц в плазме такое возрастание тока эмиссии электронов возможно лишь в результате перераспределения тока между анодом и коллектором. Поскольку плотность анодного тока ja и полный ток Iа могут быть определены как то наиболее вероятный путь уменьшения анодного тока связан с возрастанием потенциала плазмы и соответствующим повышением потенциЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ ального барьера для электронов, уходящих на анод. Таким образом, попытка извлечь и ускорить электроны, выходящие из плазмы, должно приводить к повышению потенциала плазмы. Повышение потенциала плазмы обусловлено, согласно (2.4) и (2.5), необходимостью сохранения баланса генерации и потерь электронов путем компенсации возрастания тока эмиссии соответствующим уменьшением тока электронов на анод.

Итак, плазма реагирует ни отбор из нее электронов повышением своего потенциала p. Очевидно, что ускорение электронов возможно только в том случае, когда, несмотря на соответствующий рост потенциала плазмы, потенциал коллектора к все же достигнет потенциала плазмы, а затем и превысит p. Такая ситуация может иметь место, если увеличение потенциала коллектора хоть и сопровождается возрастанием потенциала плазмы, однако темп его роста будет меньше, чем увеличение величины к. Следует отметить, что при достижении потенциалом коллектора уровня потенциала плазмы плотность электронного тока из плазмы выходит на насыщение, достигая своего максимального значения, равного je x.

Поскольку в выражении (2.4) p само зависит от к, то это соотношение является неопределенным, и оно одно не может рассматриваться как эмиссионное соотношение для плазменного катода. Для однозначной оценки величины je дополнительно к (2.4) необходимо выявить связь эмиссионных и разрядных параметров, которая должна определяться конкретным видом используемого разряда и геометрией разрядного промежутка. Однако возможно все же выделить и некоторые общие свойства, характерные для эмиссии электронов из плазмы. Такие исследования были проведены под руководством профессора А.В. Жаринова [2 – 4]. На основе анализа процессов эмиссии электронов из плазмы было получено соотношение, которое может рассматриваться как необходимое условие для ускорения электронов при их отборе из плазмы Здесь Se – площадь эмиссионной поверхности плазмы; Sа – площадь поверхности анода (в общем случае суммарная площадь поверхностей всех электродов, на которые могут уходить электроны из разрядного промежутка); G – параметр разряда, приблизительно равный отношению плотности хаотического тока электронов к плотности электронного тока на анод в отсутствие отбора электронов из плазмы (для разрядов с Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы отрицательным анодным падением потенциала в зависимости от условий ионизации G 2 – 20).

В сущности, условие (2.6) представляет собой одно из следствий закона сохранения заряда или уравнения непрерывности тока. Оно вытекает из очевидного факта: в установившихся условиях из плазмы невозможно извлечь электронов больше, чем их рождается. Поэтому ускорение электронов при их отборе из плазмы возможно лишь в том случае, если при полном снятии барьера для покидающих плазму электронов максимальный ток эмиссии электронов не превышает тока разряда.

При более строгом рассмотрении ток эмиссии электронов должен сравниваться не с током разряда, а с электронным компонентом тока на анод, который превышает ток разряда на величину тока ионов на анод.

Однако в разрядных системах плазменных источников электронов анодный компонент ионного тока не превышает нескольких процентов от тока электронов. Поэтому для простоты и большей определенности ток эмиссии электронов обычно сравнивается с током разряда.

Допустим, что условие (2.6) не выполняется. Например, площадь эмиссионной поверхности Se настолько велика, что ток коллектора сравняется с током разряда раньше, чем его потенциал достигнет потенциала плазмы. Поскольку дальнейший рост тока на коллектор невозможен, то повышение потенциала коллектора после этого будет сопровождаться соответствующим повышением потенциала плазмы так, что всегда будет выполняться условие p к. Возрастание потенциала плазмы, в этом случае, будет отслеживать повышение потенциала коллектора и всегда будет его превышать. Поэтому ускорение электронов будет невозможно. В реальном устройстве рост потенциала плазмы будет происходить до возникновения пробоя в слое между плазмой и анодом.

Таким образом, в отличие от случая эмиссии ионов, плазма не остается инертной к отбору из нее электронов и реагирует на это повышением своего потенциала. Граничное условие возможности осуществления отбора и ускорения электронов из плазмы состоит в достижении потенциалом коллектора потенциала плазмы при токе коллектора, равного току разряда. Важно отметить, что, в отличие от случая ионов диода, эмиссионный и анодный токи электронов не распределены пропорционально площадям Se и Sа. Как следует из (2.6), благодаря достаточно большому значению параметра разряда G (это означает, что плотность хаотического тока в плазме намного превышает плотность электронноЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ го тока на анод), ток эмиссии электронов (ток коллектора) может быть практически равен току разряда при относительно небольшой площади эмиссионной поверхности плазмы. Это явление получило название «эффект переключения тока в плазменном катоде» и широко используется при создании источников электронов с плазменным катодом. Возможность переключения тока также отличает эмиссию электронов из плазмы от эмиссии ионов.

Если условие (2.6) выполняется и, следовательно, потенциал коллектора может превышать потенциал плазмы, а электроны будут ускоряться, то и в электроном диоде поведение плазменной границы при изменении ускоряющего поля будет практически таким же, как и в случае извлечения ионов. Стационарное положение эмиттирующей электроны плазменной поверхности, граничащей с областью электрического поля, определяется условием равенства давления электростатического поля и газокинетического давления плазмы:

Нарастание напряженности электрического поля от значения в плазме, близкого к нулевому, до максимального происходит на расстояниях нескольких дебаевских длин. В результате протяженность слоя отрицательного пространственного заряда, на который падает ускоряющее электроны напряжение, определится аналогично случаю эмиссии ионов из плазмы, приравняв проводимость промежутка по закону «степени 3/2» к плотности тока насыщения электронов из плазмы:

(4/9)(2e/me)1/20Ua3/2/le2 = en0(kTe/2me)1/2. (2.8) При выполнении условий, обеспечивающих ускорение эмиттированных плазмой электронов так же, как и при эмиссии ионов (рис. 2.2), возможны три характерные конфигурации установившейся плазменной границы, приводящие к расфокусировке электронного пучка, формированию плоскопараллельного пучка или его фокусировке.

Как показали эксперименты, влияние эмиссии электронов на параметры плазмы не ограничивается изменением ее потенциала. Отбор электронов из плазмы может также сопровождаться изменением концентрации плазмы, возрастанием или падением разрядного тока, появлением высокочастотных колебаний, в ряде случаев эмиссия электронов приводила к неустойчивому режиму горения разряда вплоть до его погасания. Поэтому, несмотря на возможность получения высоких эмиссионных параметров, эмиссия с открытой плазменной поверхности не Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы нашла применения. В реальных источниках электронов с плазменным катодом эмиссионная поверхность плазмы ограничена размерами, сравнимыми с протяженностью слоя пространственного заряда, возникающего у электрода, в котором имеются одно или несколько эмиссионных отверстий. Один из способов реализации такого принципа связан с перекрытием эмиссионной поверхности плазмы мелкоструктурной металлической сеткой, размер ячейки которой сравним с протяженностью приэлектродного слоя. Поэтому такой метод получения электронного тока из плазмы получил название «метод слоевой (сеточной) стабилизации». Слоевая стабилизация предполагает выбор размера эмиссионного отверстия (ячейки сетки) порядка размера протяженности слоя пространственного заряда, отделяющего плазму от эмиссионного электрода (анода). Это приводит к тому, что эмиссия электронов из плазмы осуществляется с так называемой частично открытой плазменной поверхности: в центре из-за неперекрытия слоев эмиссия осуществляется с открытой плазменной поверхности, по краям – через потенциальный барьер. При этом, как видно из рис. 2.4, увеличение протяженности слоя приводит к сокращению открытой плазменной поверхности. Поскольку в отсутствие барьера плотность эмиссионного тока намного выше плотности тока электронов, преодолевающих барьер, то и полный ток эмиссии электронов из плазмы через каждое эмиссионное отверстие определяется, в основном, площадью открытой поверхности плазмы:

Рис. 2.4. Схема, поясняющая принцип слоевой стабилизации:

1 – плазма; 2 – эмиссионный электрод; 3 – электронный пучок (слой отрицательного заряда); 4 – ускоряющий электрод (коллектор) 48 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ Здесь rе – радиус эмиссионного отверстия; ll – протяженность слоя пространственного заряда, отделяющего плазму от эмиссионного электрода.

В условиях отрицательного падения потенциала между плазмой и эмиссионным электродом и в предположении (p – a)/kTe >>1 приэлектродный слой можно считать ионным и его величина ll может быть также оценена из равенства плотностей ионного тока на анод, определяемого соотношением Бома и законом Чайдла – Ленгмюра для ионного тока:

Рассмотрим несколько подробнее механизм стабилизации. Пусть в процессе отбора электронов из плазмы в результате случайной флюктуации возрос ток эмиссии электронов. Это приведет к росту потенциала плазмы относительно анода и, как следствие, согласно (2.10), к расширению приэлектродного (анодного) слоя. Увеличение протяженности слоя в отверстии приведет, в свою очередь, к сокращению площади открытой плазменной поверхности, а следовательно, согласно (2.9), к уменьшению тока эмиссии электронов, компенсирующему этот случайный выброс. Легко показать, что флюктуация, приводящая к случайному уменьшению тока эмиссии электронов, будут также компенсирована соответствующим изменением протяженности слоя. Таким образом, видно, что между слоевыми и эмиссионными параметрами существует отрицательная обратная связь, обеспечивающая стабилизацию тока эмиссии электронов.

В общем случае в зависимости от соотношения между размером эмиссионного отверстия (размером ячейки сетки) rе и протяженностью слоя ll возможны три различных механизма эмиссии электронов из плазмы (см. также рис. 2.4):

а) если эмиссионное отверстие много меньше протяженности слоя (rе > ll.

В этом случае слой пространственного заряда настолько мал по сравнению с эмиссионным отверстием, что открытая плазменная поверхность занимает практически все эмиссионное отверстие. Плотность эмиссионного тока равна плотности хаотического тока из плазмы, которая значительно больше плотности анодного тока. Для этого случая эффективность извлечения электронов близка к своему максимальному значению, равному единице. Однако степень возмущения параметров плазмы оказывается достаточно высокой, что затрудняет получение электронного пучка со стабильными параметрами.

Для этих двух случаев эффект сеточной стабилизации не проявляется, поскольку протяженность слоя пространственного заряда несоизмерима с размером эмиссионного отверстия. Наиболее приемлемым является промежуточный между “а” и “б” случай;

в) rе ll, для которого 0,5. При достаточно большой эффективности извлечения электронов в полной мере проявляет себя сеточная стабилизация параметров плазмы, а изменение параметров плазмы, сопровождающее процесс эмиссии электронов, не столь уж и велико.

Установившееся отношение между величинами rе и ll определяется как параметрами плазмы и разряда, так и величиной напряженности ускоряющего поля. Варьирование всеми этими параметрами позволяет в одной разрядной системе все возможные режимы эмиссии электронов из плазмы. Экспериментальная демонстрации такой возможности осуществлена в [5].

Итак, в условиях отрицательного приэлектродного (прианодного) падения потенциала эмиссия ионов из плазмы не возмущает разряд, тоЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ гда как эмиссия электронов приводит к существенному изменению параметров плазмы и разряда, что не всегда позволяет осуществить отбор и ускорение электронов. Таким образом, в процессах эмиссии ионов и электронов из плазмы имеется больше принципиальных различий, чем сходств. Однако важно заметить, что возможно создание прямо противоположных условий для эмиссии ионов и электронов из плазмы. Например, в слабом поперечном магнитном поле подвижность электронов становится меньше подвижности еще незамагниченных ионов, и в этом случае плазма заряжается отрицательно для удержания ионов – в данном случае наиболее быстрого компонента. В возникшем положительном анодном падении будут ускоряться электроны и тормозиться ионы.

Это обусловит инверсию эмиссионных свойств плазмы по отношению к ионам и электронам. В данной ситуации ток эмиссии электронов будет строго пропорционален отношению площади эмиссионной поверхности к площади анода и отбор электронов не будет возмущать плазму, тогда как для эмиссии ионов будут характерны все ранее отмеченные особенности эмиссии электронов – от изменения потенциала плазмы до «эффекта переключения» тока на коллектор. Проведенные нами эксперименты при отборе ионов из плазмы дугового разряда в слабом магнитном поле [6] однозначно свидетельствуют о такой возможности.

Необходимо отметить, что рассмотренные выше механизмы эмиссии заряженных частиц из плазмы основываются на максимально упрощенных моделях эмиттеров и дают лишь общие, элементарные представления о плазменных и эмиссионных процессах в газоразрядных системах.

В реальных источниках заряженных частиц с плазменным эмиттером при анализе эмиссионных свойств необходимо учитывать множество факторов, таких, как режим горения разряда, распределение параметров плазмы, форма и геометрические размеры электродов разрядной камеры, изменение свойств плазмы в канале (каналах) эмиссии и т.д. При этом учет факторов, влияющих на эмиссионные свойства электронных эмиттеров, невозможен без рассмотрения всей совокупности взаимосвязанных процессов рождения и ухода заряженных частиц в газовом разряде и в области эмиссии с учетом влияния на параметры эмиссии приэлектродных слоев. Это также позволяет выявить дополнительные эмиссионные процессы и механизмы влияния эмиссии заряженных частиц из плазмы на свойства газового разряда, которые не рассматриваются в рамках обобщенных моделей. Эмиссионные свойства конкретных разрядных систем будут рассмотрены в следующих разделах.

Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы 2.2. Управление током эмиссии электронов из плазмы Под эмиссионными характеристиками плазменного катода понимаются зависимости тока эмиссии электронов из плазмы от любого из внешних параметров, способного изменить этот ток. В качестве таких параметров могут выступать давление газа в разрядной камере или вне его, магнитное поле, ускоряющее напряжение, ток разряда и другие.

Эмиссионные характеристики плазменного катода имеют значение, прежде всего, для реализации различных методов управления током электронов. Иначе говоря, ряд зависимостей приобретают смысл характеристик управления током плазменного эмиттера электронов. В настоящем разделе процесс управления эмиссией электронов из плазмы рассмотрен с некоторых общих позиций для идеального плазменного катода. Такой подход оправдан для создания у читателя начального представления о процессах управления током. В реальных плазменных источниках электронов, использующих тот или иной тип разряда, эмиссионные свойства и характеристики управления током электронов во многом обусловлены типом используемого разряда и условиями отбора электронов.

2.2.1. Стационарное управление током эмиссии электронов При рассмотрении процесса эмиссии электронов из плазмы через элементарное эмиссионное отверстие учтем радиальное распределение потенциала. Полагая, что распределение электронов по скоростям в плазме близко к максвелловскому, ток эмиссии электронов Iэ может быть рассчитан как где (r) – радиальное распределение потенциала в области эмиссии. В зависимости от соотношения между протяженностью приэлектродного слоя lк.п и радиусом эмиссионного отверстия здесь также возможны три различных механизма выхода электронов из плазмы (см. также раздел 2.1).

1. Эмиттирующая плазма отделена от области ускорения электронов пространством с минимумом потенциала, в котором электроны тормозятся электрическим полем. Потенциальный барьер в плазменном элекЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ тронном эмиттере, в отличие от вакуумного диода с накаленным катодом, не может создаваться областью отрицательного пространственного заряда. Однако минимум потенциала может быть создан электрическим полем эмиссионного электрода (рис. 2.5, а). Существенная эмиссия электронов возможна в некоторой окрестности минимума потенциала площадью Sэ, где величина потенциального барьера минимальна. Эмиссионное соотношение (2.13) в этом случае может быть представлено в виде Рис. 2.5. Схема эмиссионной системы с потенциальным барьером (а) и без потенциального барьера в области эмиссии (б) Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы Эмиссионный ток образуется электронами, преодолевшими потенциальный барьер в пределах Sэ.

2. При полном устранении барьера полем коллектора или таких параметрах плазмы, при которых даже при нулевом потенциале коллектора выполняется соотношение lк.п < r, электроны эмиттируются с частично открытой поверхности плазмы в центральной части эмиссионного отверстия r, а также через потенциальный барьер периферийной области отверстия. Качественная схема такой эмиссионной системы показана на рис. 2.5, б. Эмиссионная формула для этого случая имеет вид Из-за высокого потенциального барьера для электронов можно пренебречь током электронов через потенциальный барьер, и соотношение (2.15) существенно упрощается:

Видно, что площадь эмиссионной поверхности плазмы ( R lк.п )2, а следовательно, и ток эмиссии электронов Iэ существенно зависят от протяженности слоя lк.п.

3. При выполнении условия lк.п t1. В результате в плазме возникают релаксационные колебания электронного облака с характерным временем t1 [10]:

В условиях эксперимента при mi = 2,18·10–22 г (для Хе), ni = 5·1011 см– величина t1 10–9 с. Длительность этого процесса в реальных экспериментальных условиях значительно меньше времени нарастания напряжения на управляющей сетке, поэтому электроны успевают достичь локального равновесия за время порядка или меньше характерного времени изменения потенциала. В результате амплитудная модуляция электронного тока, вызванная колебаниями электронного облака, отсутствует.

Появление дополнительного потенциального барьера для электронов, уходящих на анод, и неизменность высоты потенциального барьера вблизи сетки приводят к уменьшению суммарного количества электронов, покидающих плазму. В условиях постоянства катодного (разрядного) тока в плазме накапливается дополнительный отрицательный заряд, понижающий потенциал плазмы относительно электродов. Это, в свою очередь, вызывает увеличение тока электронов из плазмы и, в основном, на сетку. Процесс завершается восстановлением непрерывности тока проводимости в плазме.

Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы В условиях эмиссии электронов из плазмы через потенциальный барьер процесс установления тока можно описать уравнением [11] где V – объем межэлектродного промежутка; ne – усредненная по объему избыточная концентрация электронов в плазме; Id – ток разряда;

jch – плотность хаотического тока электронов в плазме; – потенциал плазмы; Sa, Sg – площади поверхностей анода и сетки соответственно.

В предположении = 0 – A ne, где A = const, и с учетом того, что в реальных условиях ne > п, п – характерное время пролета ионом прикатодного слоя объемного заряда) и идеально крутого фронта (ф = 0) может быть весьма значительным. Оценку этого различия для одномерного слоя можно сделать из выражения где Е1 и Е2 – значения Ек для ф > п соответственно; V – ускоряющее напряжение, а Wi – кинетическая энергия иона анодной плазмы на входе в слой.

Другим важным фактором, отличающим ПНД от вакуумных диодов, является ионная бомбардировка катода, стимулирующая образование взрывоэмиссионных центров за счет зарядки и пробоя неметаллических включений и пленок. Последнее обстоятельство, как показывает опыт, обеспечивает лучшую однородность возбуждения взрывной эмиссии на катодах большой площади, возможность работы при более низких (в 2 – 5 раз) значениях Ек, существенно больший ресурс катода.

Обзор результатов исследований процессов генерации электронных пучков при отборе электронов из нестационарных плазменных образований, выполненных в последние годы, дан в [34].

Литература к главе 1. Bohm D., Burhop E.H.S., Massey H.S.M. Use of probe for plasma exploration // The characterization of electrical discharge in magnetic field / Ed. by A. Guthrie and R.K. Wakerling. – McCraw – Hill, New York, 1949. – Chapter 2. – P. 360 – 366.

2. Жаринов А.В. Элементарная теория плазменного катода: Рукопись. – 3. Жаринов А.В., Коваленко Ю.А., Роганов И.С., Терюканов П.М. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией. I // ЖТФ. – 1986. – 4. Жаринов А.В., Коваленко Ю.А., Роганов И.С., Терюканов П.М. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией. II // ЖТФ. – 1986. – Т. 56. – Вып. 4. – С. 687 – 693.

5. Галанский В.Л., Крейндель Ю.Е., Окс Е.М. и др. Эмиссионные свойства анодной плазмы дугового контрагированного разряда низкого давления // ЖТФ. – 1987. – Т. 57. – Вып. 5. – С. 1518 – 1521.

78 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ 6. Николаев А.Г., Окс Е.М., Щанин П.М., Юшков Г.Ю. Влияние магнитного поля на извлечение ионов в источнике с сеточной стабилизацией // ЖТФ. – 1992. – Т. 62. – Вып. 9. – С. 140 – 144.

7. Груздев В.А., Ремпе Н.Г. Исследование характеристик управления током плазменного эмиттера электронов слоем пространственного заряда в эмиссионном канале // Источники электронов с плазменным эмиттером. – Новосибирск: Наука, 1983. – С. 14 – 20.

8. Груздев В.А., Ремпе Н.Г. Особенности управления током плазменного эмиттера с высокой яркостью // Изв. АН СССР. Сер. физич. – 1982. – 9. Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Сеточное управление током плазменного эмиттера сильноточного источника электронов // ЖТФ. – 1992. – Т. 57. – Вып. 11. – С. 140 – 144.

10. Алексеев Б.В., Котельников В.А., Новиков В.Н. Расчет возмущенной зоны вблизи зонда числовыми методами // Физика плазмы. – 1979. – Т. 5.

11. Галанский В.Л., Гушенец В.И., Окс Е.М. Анализ процессов сеточного управления током плазменного катода // Тез. докл. VII Всес. симп. по сильноточной электронике. – Томск: ИСЭ СО РАН, 1988. – Ч. 1. С. 89 – 12. Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Щанин П.М. Генерация сильноточных электронных пучков наносекундной длительности с высокой частотой повторения импульсов // Письма в ЖТФ. – 1990. – Т. 16. – Вып. 8. – С. 2264 – 2266.

13. Varey R.H., Sander K.F. Dinamic sheath grown in mercury plasma // Brit. J.

Appl. Phys. (J. Phys. D). – 1969. – V. 2. – Ser. 2. – P. 541 – 550.

14. Галанский В.Л., Крейндель Ю.Е., Окс Е.М. Возможность диагностики приэлектродных слоев по эмиссионным характеристикам плазмы // Теплофизика высоких температур. – 1989. – Т. 27. – Вып. 4. – С. 813 – 814.

15. Ремпе Н.Г. Импульсные свойства электронного эмиттера с плазмой, ограниченной пристеночным ионным слоем // Изв. вузов. Физика. – 1992.

16. Galansky V.L., Gruzdev V.A., Osipov I.V., Rempe N.G. Physical processes in plasma electron emitters based on a hollow-cathode reflected discharge // Journal of Physics D: Appl. Phys. – 1994. – V. 27. – Р. 953 – 961.

17. Груздев В.А., Осипов И.В., Ремпе Н.Г. Влияние эмиссии электронов из плазмы отражательного разряда с полым катодом на его параметры // VII Всес. симп. по сильноточной электронике: Тез. докл. (ч.1). – Томск:

Ротапринт ТФ СО АН СССР, 1988. – С. 95 – 97.

Глава 2. Эмиссия электронов из плазмы 18. Галанский В.Л., Груздев В.А., Зеленский В.И. и др. Параметры плазмы в эмиссионном канале плазменного эмиттера // ЖТФ. – 1990. – Т. 60. – 19. Груздев В.А., Ремпе Н.Г. Влияние пристеночного слоя на колебания тока плазменного эмиттера // Теплофизика высоких температур. – 1982. – 20. Осипов И.В., Ремпе Н.Г. Усиление неустойчивостей разряда в эмиссионном канале плазменного электронного эмиттера // Изв. вузов. Физика.

21. Крейндель Ю.Е., Никулин С.П., Шубин О.А. Влияние электронной эмиссии из плазмы на структуру отражательного разряда с полым катодом // ЖТФ. – 1990. – Т. 60. – № 4. – С. 190 – 191.

22. Крейндель Ю.Е., Никулин С.П. Структура и эмиссионные свойства газовых разрядов с осциллирующими электронами // Плазменная эмиссионная электроника: Сб. трудов I Всес. совещ. по плазменной эмиссионной электронике. – Улан-Удэ, 1991. – С. 11 – 17.

23. Груздев В.А., Осипов И.В., Ремпе Н.Г. Эмиссия электронов из плазмы отражательного разряда с полым катодом // IX Межд. симп. по сильноточной электронике. – Россия, 1992. – С. 38 – 39.

24. Галанский В.Л., Груздев В.А., Зеленский В.И. и др. Эмиссионные характеристики источника электронов с плазмой, ограниченной пристеночным ионным слоем // ЖТФ. – 1992. – Т. 62. – № 6. – С. 108 – 115.

25. Белюк С.И., Крейндель Ю.Е., Ремпе Н.Г. Исследование возможности расширения области давлений плазменного источника электронов // ЖТФ. – Т. 50. – 1980. – № 1. – С. 203 – 205.

26. Мытников А.В., Окс Е.М., Чагин А.А. Источник электронов с плазменным катодом для генерации пучков в форвакуумном диапазоне давлений // Приб. и техн. экспер. – 1998. – Вып. 2. – С. 95 – 98.

27. Бурачевский Ю.А., Бурдовицин В.А., Куземченко М.Н. и др. Генерация электронных пучков в форвакуумном диапазоне давлений // Изв. вузов.

Физика. – 2001. – № 9. – C. 85 – 89.

28. Бурачевский Ю.А., Бурдовицин В.А., Мытников А.В., Окс Е.М. О предельном рабочем давлении плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом // ЖТФ. – 2001. – Т. 71. – № 2. – С. 48 – 50.

29. Бурдовицин В.А., Куземченко М.Н., Окс Е.М. Об электрической прочности ускоряющего промежутка плазменного источника электронов в форвакуумном диапазоне давлений // ЖТФ. – 2002. – Т. 72. – № 7. – 30. Mesyats G.A. Explosive electron emission. – Ekaterinburg: URO-Press, 80 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ 31. Литвинов Е.А., Месяц Г.А. О вольт-амперной характеристике диода с острийным катодом в режиме взрывной эмиссии электронов // Изв. вузов. Физика. – 1972. – № 8. – C. 158 – 160.

32. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. – М.:

Наука, 2000.

33. Назаров Д.С., Озур Г.Е., Проскуровский Д.И. Генерация низкоэнергетичных сильноточных электронных пучков в пушке с плазменным анодом // Изв. вузов. Физика. – 1994. – № 3. – С. 100 – 114.

34. Ozur G.E., Proskurovsky D.I., Rotshtein V.P., Markov A.B. Production and application of low-energy, high-current electron beams // Laser & Particle Beams. – 2003. – V. 21. – No. 2. – P. 157 – 173.

Глава

ПЛАЗМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ

АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ

В процессе описания различных типов источников электронов с плазменным катодом было принято их разделение главным образом по форме (конфигурации) генерируемого электронного пучка, которая во многом обуславливает его функциональные возможности. Следует выделить аксиально–симметричные электронные пучки: цилиндрические, включая сфокусированные, полые или трубчатые пучки, а также электронные пучки большого поперечного сечения и ленточные. Для получения той или иной конфигурации электронного пучка могут быть использованы различные виды разрядов или даже их комбинация. При этом в зависимости от требуемых параметров электронного пучка разрядные системы могут быть реализованы как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

3.1. Источники цилиндрических электронных пучков на основе разряда с полым катодом Разрядные системы на основе полого катода с отбором электронов вдоль оси катодной полости в наибольшей степени отвечают условиям, необходимым для генерации аксиально-симметричных электронных пучков. Привлекательность разряда с полым катодом обусловлена, прежде всего, высокой эффективностью генерации плазмы и аксиальной симметрией ее параметров. Развитая поверхность полого катода позволяет реализовать при относительно малой плотности катодного тока достаточно большой ток разряда в диффузной форме горения, т.е. без образования на поверхности катодных пятен и контракции разряда. С другой стороны, обратим внимание на важное свойство плазменного 82 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ катода, а именно на тот факт, что при определенных условиях весь электронный компонент разрядного тока на анод, практически равный току разряда, может быть «переключен» в эмиссию (см. разд. 2.1). Таким образом, в разряде с полым катодом удается наиболее оптимальным способом решить проблемы создания однородной эмиссионной плазмы высокой плотности и эффективного отбора из нее электронов.

Плазменный источник электронов на основе разряда с полым катодом конструктивно прост, а следовательно, он долговечен и надежен.

Возможность генерации сильноточных электронных пучков в системах с протяженным полым катодом убедительно показана в работах А.С. Метеля [1]. Рекордные параметры электронного пучка в источнике с полым катодом такого типа получены Д. Гойбелом c соавт. [2]. Созданный этим коллективом плазменный источник электронов на основе разряда с полым катодом рассчитан на ток электронов до 1 кА (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Плазменный источник сильноточного импульсного электронного пучка, рассчитанный на 1 кА, 200 кВ, 100 мкс [2] Площадь активной поверхности полого катода (диаметром 30 см и длиной 40 см), на которую могут уходить из разряда ионы, превышает 104 см2. Сам же катод выполнен из молибдена высокой степени чистоты, выплавленного по специальной технологии. Тщательный выбор материала катода в сочетании с другими конструктивными компонентами, способными прогреваться до температуры более 300 °С в ультравысоГлава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков ком вакууме, обеспечивают стабильное диффузное горение разряда с током более 2 кА при длительности импульса 100 мкс. Для отбора и ускорения электронов применялась двухэлектродная многоапертурная система извлечения. В молибденовых электродах этой системы внутри круга диаметром 10,8 см было выполнено 257 соосных отверстий диаметром 5,1 мм. Отверстия располагались в гексапольной симметрии.

Толщина первого (плазменного) электрода, электрически соединенного с анодом и смещенного на полную величину ускоряющего напряжения, составляла 1 мм. Второй (заземленный) электрод располагался на расстоянии 1,2 см от плазменного электрода, и его толщина была 1 см.

Электронная оптика системы извлечения рассчитывалась на уровень ускоряющих напряжений до 120 – 160 кВ, теоретически определенный микропервеанс составлял величину 0,28 А/В3/2.

В разряде типа тлеющего ионный компонент разрядного тока на катод превышает 90%. Для обеспечения требуемой величины разрядного тока необходима определенная скорость ионизации, которая напрямую связана с давлением остаточного газа. Проведенные оценки показали, что в данной системе для достижения тока разряда в 2 кА необходимо обеспечить давление газа в катодной полости не ниже 5 мТорр. С другой стороны, при использовании этой электронной пушки для генерации СВЧ-излучения давление остаточного газа в области замедляющей структуры должно быть ниже, по крайней мере, на порядок величины.

Поэтому в источнике используется электромагнитный клапан для импульсного напуска газа в катодную полость. При ускоряющем напряжении 200 кВ получен ток электронного пучка 700 А длительностью мкс, повышение напряжения до 225 кВ обеспечило достижение величины тока пучка, равного 1 кА.

Плазменный источник электронов на основе разряда с полым катодом, генерирующий сильноточный непрерывный электронный пучок [3], создан А. Гершковичем в Брукхейвенской национальной лаборатории. В процессе исследования разряда им было обнаружено две группы электронов в плазме [4]. Первая группа представляет собой «обычные»

плазменные электроны, образованные в объеме в результате ионизации рабочего газа, а также электроны, эмиттированные с катода и растратившие свою энергию в результате неупругих взаимодействий. В условиях эксперимента концентрация таких электронов имеет величину, лежащую в пределах от 1012 до 1014 см–3, а их температура составляет несколько электрон-вольт. Другая группа представляет собой «необычЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ ные первичные электроны», обладающие начальной энергией, соответствующей катодному падению потенциала, и имеющие очень узкий энергетический спектр (не более 0,13 эВ). Этот электронный компонент доминирует в плазме в области низких рабочих давлений (меньших 1,8·10–5 Торр). Генерация и последующий отбор из плазмы таких «холодных» электронов обеспечивают, с одной стороны, характерную для плазменных катодов высокую плотность эмиссионного тока, а с другой – экстремально низкую температуру электронов и соответственно малый эмиттанс пучка, который свойствен термоэмиссионным катодам и является важным условием для достижения высокой яркости электронного пучка при его фокусировке. Схематичное изображение источника электронов, использующего данную концепцию, представлено на рис. 3.2 [5].

Рис. 3.2. Плазменный источник электронов на основе разряда с полым катодом, генерирующий сильноточный непрерывный электронный пучок [5] Основной принцип данного источника состоит в генерации плазмы со значительной долей высокоэнергетичного электронного компонента и избирательном извлечении этих электронов. Разряд зажигается между полым катодом и анодом. Катод выполнен из танталовой трубки диаметром 3 мм и толщиной 0,2 мм. Как видно из рис. 3.2, катод немного входит в растр анодного отверстия. За анодом расположен электрод, на Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков который подается отрицательное относительно анода смещение для отсечки «горячих» плазменных электронов. Этот электрод выполняет также роль эмиссионного электрода в системе извлечения, при этом конфигурация электродов ускоряющего промежутка, включающего также экстрактор, соответствует классической пирсовской геометрии.

При ускоряющем напряжении 1 кВ был получен ток электронов 9 А.

Специальные измерения и оценки показали, что в условиях эксперимента доля «горячих» плазменных электронов в пучке, т.е. способных преодолеть потенциальный барьер и выйти из плазмы в ускоряющий промежуток, не превышает 5%. Достигнутые параметры электронного пучка, особенно аномально низкий энергетический разброс электронов, представляют значительный интерес для эффективного применения таких пучков в технологических установках электронно-лучевой сварки, плавки, нагрева и других системах, где необходимы узкосфокусированные электронные пучки. К сожалению, механизм генерации аномально «холодных» электронов изучен недостаточно. Одно из возможных объяснений этого эффекта может быть обусловлено термоэлектронной эмиссией с разогретой до высоких температур танталовой трубки (режим так называемого самокалящегося полого катода [6]). Однако проведенные разработчиком этого электронного источника оценки и измерения показали, что температура, до которой танталовая трубка может разогреться в разряде, недостаточна для эффективной термоэлектронной эмиссии. Для объяснения наблюдаемого явления необходимы дальнейшие исследования. Термоэлектронная эмиссия как один из возможных механизмом генерации «холодных» электронов не должна сбрасываться со счета.

Во многих случаях применения электронного пучка, таких, например, как электронно-лучевая сварка и наплавка, нагрев и очистка поверхности из-за значительного газоотделения в процессе обработки электронным пучком давление остаточного газа может повышаться вплоть до форвакуумного диапазона (10 – 100 мТорр). Для ряда плазмохимических технологий форвакуумный диапазон давлений является оптимальным с точки зрения достижения наибольшей эффективности. Все вышеотмеченное обуславливает потребность в источниках электронов, способных генерировать пучки в области повышенных давлений. При таких давлениях ресурс источников электронов с термокатодом существенно ограничен «отравлением» катода или его разрушением обратным потоком ионов. Поэтому использование термокатодных пушек для 86 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ решения данных задач возможно лишь при создании нескольких ступеней дифференциальной откачки, отделяющих область генерации электронного пучка от места его использования. Создание электронного источника, способного генерировать пучок в форвакуумном диапазоне давлений, реализуемом при использовании лишь механических средств откачки, представляется актуальной задачей. Решение данной задачи в результате использования плазменных эмиттеров электронов на основе разрядных систем с «холодными» электродами не имеет альтернативы.

В плазменном источнике электронов, генерирующем цилиндрический электронный пучок в форвакуумном диапазоне давлений, применяется разряд с полым катодом [7 – 11]. Схематичное изображение этого источника представлено на рис. 3.3 [8].

Рис. 3.3. Электронный источник на основе разряда с полым катодом для генерации пучка в форвакуумном диапазоне давлений [8]: 1 – полый катод; 2 – анод (эмиссионный электрод);

3 – эмиссионное отверстие; 4 – ускоряющий электрод (экстрактор); 5 – керамические изоляторы Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков Электродная конфигурация разрядной системы включает в себя медный полый катод 1 (диаметром 50 мм и длиной 100 мм) и плоский анод 2 из нержавеющей стали. В торце полого катода, обращенного к аноду, выполнено центральное отверстие диаметром 16 мм. Такое же отверстие 3 выполнено и в аноде, но оно дополнительно было перекрыто мелкоструктурной вольфрамовой сеткой с размером элементарной ячейки 0,5 0,5 мм при диаметре проволочки 50 мкм. Для увеличения ресурса источника сетка заменялась танталовой пластиной толщиной 0,5 мм с перфорированными отверстиями диаметром 0,8 мм. Ускоряющий электрод (экстрактор) 4 с центральным отверстием, равным отверстию в аноде, также выполнен из нержавеющей стали и был удален на 10 мм от анода. В конструкции источника использованы стандартные керамические изоляторы 5. Рабочий газ (азот, аргон, метан и др.) напускался непосредственно в вакуумную камеру, поэтому давление в разрядном и ускоряющем промежутках было одинаковым. Разрядная камера охлаждалась принудительным воздушным потоком или проточной водой. Для транспортировки электронного пучка могло использоваться магнитное поле до 100 мТ, создаваемое соленоидом (на рисунке не показан). В этом случае полый катод был «погружен» в магнитное поле.

Фотография деталей и узлов источника представлена на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Фотографии разрядной камеры плазменного источника электронов, генерирующего пучок в форвакуумной области давлений Возможность получения электронных пучков в форвакуумном диапазоне давлений обусловлена сочетанием разряда с полым для эффекЕ. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ тивной генерации эмиссионной плазмы с плоскопараллельной ускоряющей системой, в которой из-за быстрого пролета ускоренных электронов вероятность образования ионов и инициирование ими пробоя ускоряющего промежутка, даже в области повышенных давлений, мала.

Отметим исключительную важность, в данном случае, экранирования области генерации плазмы от проникновения ускоряющего поля, которое достигалось использованием сетки или перфорированного электрода с малыми размерами отверстий. И, наконец, для предотвращения пробоев по периферии изоляторов в ускоряющем промежутке размещались специальные экранирующие керамические электроды.

Вольт-амперная характеристика источника представлена на рис. 3.5.

Как и для любого другого плазменного катода, она имеет две характерn 10–17, м– Рис. 3.5. Вольт-амперные характеристики источника (кр. 1, 2) и зависимость концентрации плазмы от ускоряющего напряжения (кр. 3). Давление газа (воздуха) 40 (кр. 1) и 25 мТорр ные области: участок резкого роста тока при малых ускоряющих напряжениях и участок слабого роста, близкого к насыщению. При ускоряющем напряжении до 10 кВ созданный источник обеспечивает ток до 1 А в области давлений вплоть до 100 мТорр.

Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков 3.2. Источники стационарных сфокусированных электронных пучков Для получения в системах с плазменным эмиттером электронных пучков с плотностью и яркостью, по крайней мере, не ниже обеспечиваемой термокатодом, в разряде должна формироваться плазма с плотностью эмиссионного тока порядка 105 А/см2. При этом, очевидно, нет необходимости обеспечивать высокие значения концентрации во всем объеме разрядной камеры, поскольку снижается экономичность электронного источника и возрастают тепловые нагрузки на электроды. В связи с этим предпочтительным является использование разрядов с высокой степенью неоднородности концентрации. Разряд с полым катодом одним из наиболее эффективных способов генерации такой плазмы. Для возбуждения эмиссионных и ионизационных процессов в полом катоде используют различные системы инициирования. Например, в полом катоде размещают поддерживающий разряд электрод, который выполняет роль вспомогательного анода [2], или в катодную полость инжектируют ускоренный поток электронов [12]. Широкое практическое применение нашла схема инициирования разряда с полым катодом дополнительным отражательным или пеннинговским разрядом [13], являющимся, как известно, одной из разновидностей разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях. Применение комбинации электродных систем с полым катодом и в скрещенных ЕхН полях позволяет обеспечить устойчивое зажигание и стабильное горение основного разряда в катодной полости, а главное – обеспечивает возможность автоматического повторного инициирования основного разряда при случайном погасании катодной полости.

Отражательный разряд с полым катодом (рис. 3.6) формируется в электродной системе, состоящей из полого катода 1, цилиндрического анода 2 и плоского катода 4, который одновременно является плазменным (эмиссионным) электродом системы извлечения электронов [14].

Для этого в электроде 4 имеется эмиссионный канал, в котором при наличии внешнего электрического поля, ускоряющего электроны, локализуется плазменная эмиссионная граница. В промежутке отражательного разряда с помощью постоянного кольцевого магнита 3 создается продольное магнитное поле до 0,1 Тл. Электроды 1 и 4 выполнены из магнитной стали и поэтому они являются конечными полюсами магнитопровода, замыкая на себя магнитный поток и экранируя, таким образом, 90 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ проникновение рассеянного магнитного поля как в катодную полость, так и в ускоряющий промежуток. Электроны, выходящие из плазмы через эмиссионную поверхность, попадают в высоковольтное электрическое поле ускоряющего электрода 5, формируются в пучок, который в дальнейшем фокусируется магнитной линзой.

Рис. 3.6. Электродная схема плазменного источника электронов на основе отражательного разряда с полым катодом: 1 – полый катод; 2 – цилиндрический анод; 3 – кольцевой магнит;

4 – катод-отражатель (эмиссионный катод); 5 – извлекающий электрод (экстрактор) При подаче напряжения на электроды разрядной камеры в первый момент времени зажигается отражательный разряд и плазма, таким образом, области между катодами 1 и 4 (рис. 3.6). При относительно небольших значениях тока разряда (начальный участок AB вольт-амперной характеристики, рис. 3.7) концентрация плазмы ne такова, что протяженность катодного слоя lк.п намного превышает радиус отверстия в полости rп и плазма формируется только в области между катодами 1 и 4. Однако и в этом случае распределение концентрации плазмы обладает заметной радиальной неоднородностью (рис. 3.8). При достижении некоторого (порогового) тока разряда Iкр (плотности плазмы) lк.п сравнивается с rп, происходит «разрыв» слоя у катодного отверстия и плазма проникает в полость, инициируя в ней эмиссионный и ионизационГлава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков ные процессы. В результате многократной осцилляции электронов внутри полости в ней обеспечивается эффективная генерация плазмы.

Развитый эффект полого катода резко изменяет характер ВАХ (рис. 3.7) и еще в большей степени усиливает максимум неоднородности ne на оси системы. Установившееся радиальное распределение плотности плазмы вблизи эмиссионного отверстия в катоде 4 обусловлено взаимным влиянием как катодной полости, так и области горения отражательного разряда. При этом осевое распределение потенциала плазмы в разряде устанавливается таковым, что катодная полость является, в сущности, источником электронов для промежутка отражательного разряда. Поскольку в межкатодной области ионизацию могут осуществлять как электроны из катодной полости, так и вторичные -электроны, выбитые ионами с плоских частей электродов, то в таком представлении модель отражательного разряда с полым катодом имеет явные сходства с моделью такого разряда, но с накаленным катодом. Перенос частиц поперек магнитного поля на анод может быть «классическим» диффузионным Рис. 3.7. Типичная вольт-амперная ха- Рис. 3.8. Радиальные распределения рактеристика отражательного разряда с концентрации плазмы в разряде в отполым катодом: АВ – разряд между ка- сутствие эффекта полого катода (кр. 1) 92 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ тодами; CD – разряд в полости и при его наличии (кр. 2) тельной азимутальной неустойчивости [15, 16]. Параметры и эмиссионные свойства такой плазмы достаточно подробно изучены в теоретических и экспериментальных исследованиях [17 – 25].

В источниках такого типа отбор электронов из плазмы осуществляется через протяженный канал в эмиссионном катоде. Плазма в канале отделена от стенок слоем пространственного заряда ионов, падение потенциала на котором значительно превышает kTe/e. Высокий положительный потенциал плазмы относительно катода практически полностью препятствует потерям электронов на стенках канала, тогда как ионы уходят на стенку в режиме свободного полета. Повышенные потери ионов на стенках канала снижают концентрацию плазмы в канале по мере удаления от входного отверстия, что, в свою очередь, приводит к расширению пристеночного слоя. В условиях, когда ионизация и рекомбинация в канале пренебрежимо малы и ток эмиссии электронов равен нулю, квазинейтральность плазмы может быть обеспечена лишь при наличии продольного электрического поля, возвращающего электроны в разрядный промежуток. Уход ионов на стенки канала и возврат электронов приводят к снижению плотности плазмы в канале по мере удаления от входного отверстия. В условиях постоянной или слабо меняющейся температуры электронов снижение плотности плазмы сопровождается соответствующим расширением катодного слоя. При определенном удалении от входа в канал концентрация плазмы спадает настолько, что расширяющийся слой «схлопывается», перекрывая канал для дальнейшего распространения в нем плазмы.

В модельных расчетах [21] рассматривался цилиндрический эмиссионный канал бесконечной протяженности. Расчет осевых распределений концентрации ne(z) и потенциала п (z) плазмы осуществлялся на основе решений системы уравнений баланса частиц в канале. Анализ результатов численного моделирования показал, что при заданных параметрах плазмы на входе в канал радиуса r: ne(0), п (0), Te – система уравнений имеет решение в области значений z < zкр, для которой [ne(z)/ne(0)] [eп(z)/kTe]3/2 > F(ne(0), п (0), Te). (3.1) Здесь F (ne(0), п (0), Te) – некоторая величина, определяемая внешними и начальными параметрами. Неравенство (2.1) вытекает из условий существования некоторого минимального значения отношения радиуса плазменного столба в канале rп к радиусу канала r, которое составляет 0,31 [25]. Отсутствие решения при z > zкр может интерпретироваться как Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков «схлопывание» ионного слоя в канале. Изменение параметров плазмы вдоль эмиссионного канала, так же как и ограничение глубины проникновения плазмы в канале, представляют собой факторы, которые оказывают существенное влияние на характеристики плазменного источника электронов. Особенность эмиссии электронов из плазмы через протяженный канал состоит, прежде всего, в том, при перемещении эмитирующей плазменной границы в канале под действием ускоряющего поля одновременно изменяются концентрация плазмы и площадь ее эмиссионной поверхности. Если протяженность канала достаточна велика, то возможна ситуация, когда плазменная граница отделена от ускоряющего промежутка катодным слоем пространственного заряда, а эмиссия электронов из плазмы осуществляется через потенциальный барьер.

Эмиссия электронов из плазмы может приводить к возмущению параметров плазмы как в межкатодном промежутке, так и в эмиссионном канале плазменного источника электронов на основе отражательного разряда с полым катодом. Как указано в [23], влияние эмиссии на параметры в эмиссионном канале связано, прежде всего, с появлением осевого электронного тока, искажающего больцмановское распределение концентрации электронов вдоль оси. Кроме того, в условиях отбора электронов из плазмы доля обратного потока электронов из канала в разрядный промежуток должна уменьшаться на величину тока эмиссии из плазмы. Следовательно, должно ослабевать и продольное электрическое поле в канале. Результаты численного моделирования [21, 23] убедительно свидетельствуют в пользу такой возможности. В то же время осевые распределения концентрации плазмы и размеры плазменного столба в канале изменяются слабо при эмиссии электронов.

Представленные на рис. 3.9 вольт-амперные характеристики источника различаются током разряда (концентрацией плазмы). На этом же рисунке представлены расчетные зависимости положения границы эмитирующей плазмы от величины ускоряющего напряжения Uу. Увеличение тока эмиссии Iэ с ростом Uу обусловлено перемещением плазменной границы к входному отверстию и соответствующим этому перемещению ростом концентрации плазмы, утончению приэлектродного слоя, которое сопровождается увеличением площади плазменной поверхности. С изменением тока разряда изменяется глубина проникновения плазмы в канал. Поэтому режим эмиссии с открытой плазменной поверхности, когда регистрируется достаточно большой ток эмиссии, реализуется с некоторого порогового значения Uу. Наблюдаемые на 94 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ ВАХ перегиб кривой и тенденция к насыщению тока эмиссии электронов связаны с ограничением проникновения электрического поля ускоряющего промежутка в узкий и протяженный эмиссионный канал.

Рис. 3.9. Зависимости эмиссионного тока (кр. 1, 2) и рассчитанное положение плазменной эмиссионной границы (кр. 3, 4) от ускоряющего напряжения Эмиссионные характеристики источника (зависимость тока эмиссии от тока разряда) близки к линейным (рис 3.10, а) и отражает зависимость концентрации плазмы от тока разряда Iр. Положение эмиттирующей плазменной границы изменяется с ростом тока разряда незначительно. Именно с этим связана слабая зависимость электронно-оптических параметров пучка в широком диапазоне варьирования Iэ в результате изменения Iр. Управлять током эмиссии возможно также (рис. 3.10, б), изменяя протяженность пристеночного слоя в эмиссионном канале (см. разд. 2.2). Для этого на эмиссионный плоский катод подается отрицательное смещение Uк относительно полого катода 1 (см.

рис. 3.6). Такое смещение изменяет протяженность слоя, но, как показали эксперименты, оно практически не влияет на параметры эмиссионной плазмы. Приведенные на рис. 3.10 характеристики Iэ(Iр) и Iэ(Uк) показывают возможности и диапазоны управления током пучка плазменного источника электронов на основе отражательного разряда с полым катодом. При управлении эмиссией за счет варьирования током разряда эффективность извлечения электронов = Iэ/Iр остается практически постоянной, тогда как при отрицательном смещении катода величина, Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков а следовательно, и энергетическая эффективность генерации электронного пучка снижается. Однако в последнем случае возможно управление током эмиссии вплоть до полного запирания пучка, что, очевидно, невозможно при варьировании током разряда, поскольку не удается реализовать устойчивые режимы горения разряда с полым катодом при малых токах. Применение потенциального метода управления оправдано в электронных источниках такого типа малой мощности при относительно небольших значениях тока разряда. В сильноточных электронных источниках целесообразно использовать комбинацию обоих методов, при которых регулирование Iэ в широких пределах осуществляется в результате изменения Iр, в области малых токов – путем изменения Uк.

Рис. 3.10. Зависимости тока эмиссии от тока разряда / концентрации плазмы (а) и потенциала эмиссионного катода (б) для ускоряющего напряжения 25 (кр. 1) и 5 кВ (кр. 2) Система первичного формирования электронного пучка с высокой яркостью плазменного источника электронов на основе отражательного разряда с полым катодом включает в себя три главных элемента: плазменную эмиссионную границу, эмиссионный канал и ускоряющий электрод. Принципиальные отличия этой системы от трехэлектродного иммерсионного объектива, обычно используемого в термокатодных 96 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ пушках, состоят в подвижности плазменной границы и малыми ее размерами по сравнению с протяженностью ускоряющего промежутка.

Важно отметить здесь и более высокую температуру плазменных электронов по сравнению с термоэмиссионными электронами. Из-за подвижности плазменной границы в зависимости от соотношения между плотностью плазмы и напряженностью внешнего ускоряющего поля, как уже отмечалось в разд. 1.2, в системе первичного формирования пучка могут быть реализованы три различные конфигурации установившейся плазменной эмиссионной границы. При малых ускоряющих напряжениях или высокой плотности плазмы эмиттирующая граница плазмы выходит из эмиссионного канала в ускоряющий промежуток и имеет выпуклую форму. Для такой плазмы dne/dr < 0 и dп/dr < 0 [17], что в совокупности с рассеивающим действием отверстия в ускоряющем электроде приводит к формированию расходящегося пучка электронов. С увеличением ускоряющего напряжения Uу или с уменьшением тока разряда (плотности плазмы) плазменная эмиссионная поверхность перемешается к выходному отверстию эмиссионного канала и становится практически плоской. В результате также формируется расходящийся пучок, но его угол расходимости оказывается существенно меньшим, поскольку расходимость пучка связана только с рассеивающим действием отверстия в ускоряющем электроде. Дальнейший рост Uу вызовет заглубление плазменной границы в эмиссионный канал, и возникающий при этом радиальный градиент ускоряющего поля может привести к некоторой фокусировке электронного пучка на выходе из эмиссионного канала. Однако, поскольку кроссовер пучка будет располагаться на расстоянии от эмиттирующей поверхности порядка радиуса канала, который намного меньше протяженности ускоряющего промежутка lу, то и в этом случае система первичного формирования будет обуславливать расходящийся электронный пучок, угол расходимости которого, к тому же, должен возрастать с увеличением Uу.

Поскольку глубина проникновения поля ускоряющего промежутка в эмиссионный канал определяется величиной напряженности, то установившееся положение плазменной эмиссионной границы целесообразно связывать с величиной средней напряженности электрического поля в ускоряющем промежутке = Uу/lу. Влияние этой величины на угол расходимости пучка иллюстрируется результатами эксперимента, представленными на рис. 3.11 [17]. Из вышеизложенного следует, что наименьшая расходимость электронного пучка (точки В1, В2, В3, Глава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков рис. 3.11) соответствует плоской конфигурации плазменной границы, расположенной на выходе эмиссионного канала. Из рис. 3.11 также видно, что, несмотря на подвижность эмиттирующей границы плазменного катода, существует достаточно широкий диапазон значений средней напряженности ускоряющего поля (область пересечения кривых 1 – на рис. 3.11), при котором расходимость пучка при варьировании тока разряда изменяется незначительно.

Рис. 3.11. Зависимости угла расходимости электронного пучка от средней напряженности поля в укоряющем промежутке для тока эмиссии Iэ, мА: кр. 1, 4 – 50; кр. 2 – 75; кр. 3, 5 – 150; при длине ускоряющего промежутка lу, мм: кр. 1 – 3 – 9; кр. 4 – 4;

На основании проведенных исследований эмиссионных свойств плазмы отражательного разряда с полым катодом создан ряд электронных источников с плазменным эмиттером, удовлетворяющих требованиям для их использования в промышленном производстве [14, 26, 27].

Общая идеология внедрения таких электронных источников состоит в замене на электронно-лучевых технологических установках традиционно применяемых термокатодных пушек на плазменные. При этом на данных установках модернизации подвергается лишь система электрического питания, тогда как вакуумная камера, манипулятор и ряд других систем остаются практически неизменными.

98 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ Широкое применение нашли две разновидности конструкции плазменного источника такого типа, отличающиеся уровнем мощности электронного пучка. Схематичное изображение разрядной камеры плазменного источника электронов с непрерывным током пучка 0,5 – 0,6 А и мощностью до 30 кВт представлено на рис. 3.12 [14]. Основу разрядной камеры и источника в целом составляет сварной металлокерамический узел, состоящий из проходного высоковольтного керамического изолятора 1 и приваренных к его манжетам: опорного кольца 2 с одной стороны и анодного блока 3 с другой стороны. Анодный блок включает в себя три опорных металлокерамических изолятора 4, приваренные нижним торцом к аноду 5 разрядной камеры. На центральном опорном изоляторе устанавливается съемный полый катод 6. Периферийные изоляторы служат для крепления съемного радиатора охлаждения 7 эмиттерного катода 8. Сам же эмиттерный катод – съемный и в нем выполнен эмиссионный канал. Этот катод крепится к радиатору 7, кольцевая полость которого соединена с внутренним объемом керамического изолятора 1, заполненным трансформаторным или касторовым Рис. 3.12. Конструкция разрядной камеры плазменного источника электронов для 30 кВт электронного пучка [14]: 1 – проходной керамический изолятор; 2 – установочное кольцо; 3 – анодный блок; 4 – опорные металлокерамические изоляторы; 5 – анод разрядной камеГлава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков ры; 6 – полый катод; 7 – радиатор охлаждения; 8 – эмиттерный (эмиссионный) катод; 9 – постоянный кольцевой магнит маслом для охлаждения. При малых токах разряда (до 100 мА) охлаждение осуществляется путем естественной конвекции масла. При больших токах предусмотрена принудительная прокачка масла и его охлаждение водяной рубашкой корпуса источника. В анодном блоке размещен постоянный кольцевой магнит 9, создающий в области между катодами аксиально-симметричное магнитное поле с максимальной индукцией на оси порядка 0,1 Тл. В источнике имеется система дозированного напуска рабочего газа, который через специальный натекатель поступает в разрядную камеру по диэлектрической трубке через канал в торце полого катода. Катоды источника выполнены из магнитных материалов, в частности из стали 3, остальные электроды – из нержавеющей стали и меди.

Конструкция разрядной камеры для генерации пучка мощностью до 5 кВт (рис. 3.13, 3.14) [14] отличается большей компактностью, простотой, отсутствием разъемных уплотнений, что повышает надежность конструкции и облегчает ее эксплуатацию.

100 Е. М. Окс. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОНОВ С ПЛАЗМЕННЫМ КАТОДОМ Рис. 3.13. Конструкция разрядной камеры плазменного источника электронов мощностью до 5 кВт [14]: 1, 2 проходной керамический изолятор; 2 – установочное кольцо; 3 – анодный блок; 4 – полый катод; 5 – эмиттерный (эмиссионный) катод Рис. 3.14. Фотографии разрядной камеры плазменного источника электронов (слева) и высоковольтного изолятора (справа) Здесь эмиттерный катод выполнен съемным для облегчения чистки разрядной камеры после длительной эксплуатации источника, а полый катод имеет тугоплавкую вставку, которая легко извлекается и может быть заменена при заметной эрозии ее рабочей части. Электронный источник обеспечивает следующие технические характеристики:

Ускоряющее напряжение – до 50 кВ Ток пучка – до 0,1 А Ток разряда – до 0,3 А Напряжение горения разряда – до 400 В Расход плазмообразующего газа – 30 – 200 см3 атм/ч Используемый газ: воздух, гелий.

Плазменные источники электронов такого типа нашли широкое промышленное применение в электронно-лучевой сварке. На стадии НИР такие источники используются в технологии электронно-лучевой наплавки порошковых материалов. Несомненный интерес может представлять возможность применения таких устройств для нагрева, очистГлава 3. Плазменные источники аксиально-симметричных электронных пучков ки и плавки различных материалов. Более подробно результаты применения плазменных источников электронов такого типа будут рассмотрены в гл. 5.

3.3. Источники трубчатых электронных пучков Интерес к генерации полых цилиндрических или трубчатых электронных пучков связан, прежде всего, с генерацией СВЧ-излучения, когда при прохождении электронного пучка с замедляющей структурой взаимодействует лишь небольшая часть периферийных электронов.

Преимущества использования плазменных источников электронов для генерации электромагнитного излучения, в том числе и для решения задач релятивисткой СВЧ-электроники наиболее четко проявляются в микросекундном диапазоне деятельностей импульса тока пучка, когда ток взрывоэмиссионных катодов резко снижается, а использование термоэмиссионных катодов в таком диапазоне длительностей энергетически неэффективно. Для генерации трубчатого пучка в плазменном источнике электронов предпочтительно применение разряда, возбуждаемого в кольцевом зазоре. Поскольку в СВЧ-приборах электронный пучок транспортируется в продольном магнитном поле, по-видимому, целесообразно использование этого поля в разрядном промежутке. Этим двум условиям в полной мере соответствует тлеющий разряд в скрещенных ЕхН полях магнетронного типа, возбуждаемый в цилиндрической геометрии электродов. Параметры и характеристики разряда такого типа исследованы в [28 – 33]. Реализация этого разряда в плазменном источнике электронов для генерации сильноточных трубчатых электронных пучков впервые осуществлено в [33]. Особенности магнетронного разряда для данного применения и его эмиссионные свойства изучались в [29, 34 – 36]. Созданные на основе проведенных исследований источники трубчатых электронных пучков импульсного и непрерывного действия описаны в [37 – 39].



Pages:     || 2 | 3 |


Похожие работы:

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. Ломоносова Факультет педагогического образования А.В. Боровских, Н.Х. Розов ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЕ ПРИНЦИПЫ В ПЕДАГОГИКЕ И ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЛОГИКА Рекомендовано к печати УМС по педагогическому университетскому образованию УМО по классическому университетскому образованию в качестве пособия для системы профессионального педагогического образования, переподготовки и повышения квалификации научно-педагогических кадров. МАКС Пресс МОСКВА – 2010 УДК 378 ББК...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовский государственный технический университет П.В. Балабанов МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПРОДУКТОВ И ПОГЛОТИТЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ Ч а с т ь 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Рекомендована научно-техническим советом университета в качестве...»

«MINISTRY OF NATURAL RESOURCES RUSSIAN FEDERATION FEDERAL CONTROL SERVICE IN SPHERE OF NATURE USE OF RUSSIA STATE NATURE BIOSPHERE ZAPOVEDNIK “KHANKAISKY” VERTEBRATES OF ZAPOVEDNIK “KHANKAISKY” AND PRIKHANKAYSKAYA LOWLAND VLADIVOSTOK 2006 МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ БИОСФЕРНЫЙ ЗАПОВЕДНИК ХАНКАЙСКИЙ...»

«Н.Н. Васягина СУБЪЕКТНОЕ СТАНОВЛЕНИЕ МАТЕРИ В СОВРЕМЕННОМ СОЦИОКУЛЬТУРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ РОССИИ Екатеринбург – 2013 УДК 159.9 (021) ББК Ю 956 В20 Рекомендовано Ученым Советом федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального огбразования Уральский государственный педагогический университет в качестве монографии (Решение №216 от 04.02.2013) Рецензенты: доктор педагогических наук, профессор, Л.В. Моисеева доктор психологических наук, профессор Е.С....»

«Северный (Арктический) федеральный университет Northern (Arctic) FederalUniversity Ю.Ф.Лукин Великий передел Арктики Архангельск 2010 УДК – [323.174+332.1+913](985)20 ББК –66.3(235.1)+66.033.12+65.049(235.1)+26.829(00) Л 841 Рецензенты: В.И.Голдин, доктор исторических наук, профессор Ю.В.Кудряшов, доктор исторических наук, профессор А.В.Сметанин, доктор экономических наук, профессор Лукин Ю.Ф. Л 841Великий передел Арктики/Ю.Ф.Лукин. - Архангельск: Северный(Арктический) федеральный университет,...»

«Владимир Век СТРУКТУРА МАТЕРИИ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ МАКРО-МИКРОБЕСКОНЕЧНОСТИ МИРА Монография Пермь, 2011 УДК 1 ББК 87.2 В 26 Рецензенты: Доктор философских наук С.Н. Некрасов, заведующий кафедрой философии Уральской государственной сельскохозяйственной академии, профессор Уральского федерального университета имени первого президента России Б.Н. Ельцина Кандидат физико-математических наук С.А. Курапов, ведущий научный сотрудник ЗАО Уральский проект Кандидат технических наук В.Р. Терровере, старший...»

«Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Северо-Осетинский институт гуманитарных и социальных исследований им. В.И. Абаева ВНЦ РАН и Правительства РСО-А ПАРСИЕВА Л.К., ГАЦАЛОВА Л.Б. ГРАММАТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ВЫРАЖЕНИЯ ЭМОТИВНОСТИ В ЯЗЫКЕ Владикавказ 2012 ББК 8.1. Парсиева Л.К., Гацалова Л.Б. Грамматические средства выражения эмотивности в языке. Монография. / Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Северо-Осетинский институт гуманитарных и социальных исследований им....»

«ПОНКИН И.В. СВЕТСКОСТЬ ГОСУДАРСТВА Москва 2004 1 УДК 321.01 + 342.0 + 35.0 ББК 66.0 + 67.0 + 67.400 П 56 Рецензенты: В. А. Алексеев, доктор философских наук, профессор В.Н. Жбанков, государственный советник юстиции III класса М.-П. Р. Кулиев, доктор юридических наук, профессор М. Н. Кузнецов, доктор юридических наук, профессор Понкин И.В. П 56 Светскость государства. – М.: Издательство Учебно-научного центра довузовского образования, 2004. – 466 с. ISBN 5-88800-253-4 Монография преподавателя...»

«А. Б. РУЧИН, М. К. РЫЖОВ АМФИБИИ И РЕПТИЛИИ МОРДОВИИ: ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ЧИСЛЕННОСТЬ САРАНСК ИЗДАТЕЛЬСТВО МОРДОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2006 УДК 597.6: 598.1 (470.345) ББК Е6 Р921 Р е ц е н з е н т ы: кафедра зоологии Тамбовского государственного университета (и.о. заведующего кафедрой кандидат биологических наук доцент Г. А. Лада) доктор биологических наук профессор Б. Д. Васильев (Московский государственный университет) Ручин А. Б. Р921 Ручин А. Б., Рыжов М. К. Амфибии и...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Пермский государственный университет Н.С.Бочкарева И.А.Табункина ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ СИНТЕЗ В ЛИТЕРАТУРНОМ НАСЛЕДИИ ОБРИ БЕРДСЛИ Пермь 2010 УДК 821.11(091) 18 ББК 83.3 (4) Б 86 Бочкарева Н.С., Табункина И.А. Б 86 Художественный синтез в литературном наследии Обри Бердсли: монография / Н.С.Бочкарева, И.А.Табункина; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2010. – 254 с. ISBN...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ НАЛОГОВАЯ АКАДЕМИЯ МИНИСТЕРСТВА ФИНАНСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Е.О. Малыгин, Е.В. Никульчев СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Монография МОСКВА 2011 УДК 338.22.021.4 ББК 33.361 М-20 РЕЦЕНЗЕНТЫ: ДОКТОР ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК, ПРОФЕССОР А.К. КАРАЕВ КАНДИДАТ ЭКОНОМИЧЕСКИХ НАУК, ДОЦЕНТ О.В. КУБЛАШВИЛИ Малыгин Е.О., Никульчев Е.В....»

«Э.Ноэль-Нойман ОБЩЕСТВЕННОЕ МНЕНИЕ Elisabeth Noelle-Neumann FFENTLICHE MEINUNG Die Entdeckung der Schweigespirale Ullstein 1989 Э.Ноэль-Нойман ОБЩЕСТВЕННОЕ МНЕНИЕ ОТКРЫТИЕ СПИРАЛИ МОЛЧАНИЯ Издательство Прогресс-Академия Москва 1996 ББК 60.55 Н86 Перевод с Немецкого Рыбаковой Л.Н. Редактор Шестернина Н.Л. Ноэль-Нойман Э. Н 86 Общественное мнение. Открытие спирали молчания: Пер. с нем./Общ. ред. и предисл....»

«М.В. СОКОЛОВ, А.С. КЛИНКОВ, П.С. БЕЛЯЕВ, В.Г. ОДНОЛЬКО ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭКСТРУЗИОННЫХ МАШИН С УЧЕТОМ КАЧЕСТВА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1 2007 УДК 621.929.3 ББК Л710.514 П791 Р е ц е н з е н т ы: Заведующий кафедрой Основы конструирования оборудования Московского государственного университета инженерной экологии доктор технических наук, профессор В.С. Ким Заместитель директора ОАО НИИРТМаш кандидат технических наук В.Н. Шашков П791 Проектирование экструзионных...»

«Московский городской психолого-педагогический университет Научный центр психического здоровья РАМН Московский НИИ психиатрии К 100-летию Сусанны Яковлевны Рубинштейн Диагностика в медицинской психологии: традиции и перспективы Москва 2011 ББК 48 Д 44 Редакционная коллегия: Зверева Н.В., кандидат психологических наук, доцент (отв. ред.) Рощина И.Ф. кандидат психологических наук, доцент Ениколопов С.Н. кандидат психологических наук, доцент Д44 Диагностика в медицинской психологии: традиции и...»

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ ПО БИОРЕСУРСАМ СПУТНИКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГЕОДИНАМИКЕ Монография Под редакцией профессора В. Н. Губина Минск 2010 УДК 550.814 (476) Спутниковые технологии в геодинамике /В. Н. Губин [ и др. ]; под ред. В. Н. Губина. Минск: Минсктиппроект, 2010. 87 с. В монографии изложены актуальные проблемы геодинамических исследований на основе дистанционного зондирования Земли из космоса. Описаны технологии...»

«УДК 617-089 ББК 54.5 В65 Войно-Ясенецкий В. Ф. (Архиепископ Лука) Очерки гнойной хирургии. — М. — СПб.: ЗАО Издательство БИНОМ, Невский Диалект, 2000 - 704 с, ил. Пятое издание фундаментального труда В. Ф. Войно-Ясенецкого Очерки гнойной хирургии, впервые увидевшего свет в 1934 г. и бывшего настольной книгой для многих поколений хирургов, и сегодня претендует на роль учебника для начинающих врачей, справочного пособия для профессионалов, источника идей и материала для дискуссий среди...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ПЛАНЕТАРНЫЙ ПРОЕКТ В.В.Смирнов, А.В.Безгодов ПЛАНЕТАРНЫЙ ПРОЕКТ: ОТ ИДЕИ К НАУЧНОМУ ОБОСНОВАНИЮ (О РЕЗУЛЬТАТАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЦ ПЛАНЕТАРНЫЙ ПРОЕКТ В 2006/2007 ГГ.) САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2007 УДК 338 ББК 65.23 С 50 Рецензенты: Сизова Ирина Юрьевна доктор экономических наук, профессор Романчин Вячеслав Иванович доктор экономических наук, профессор С 50 Планетарный проект: от идеи к научному обоснованию (о результатах деятельности НЦ Планетарный проект...»

«КРИМИНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ СУБЪЕКТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ВЛАДИМИРСКАЯ ОБЛАСТЬ Монография Владимир 2006 УДК 343.9 ББК 67.512 К82 ISBN 5-86953-159-4 Криминологический портрет субъекта Российской Федерации. Владимирская область: Моногр. / к.ю.н. Зыков Д.А., к.ю.н. Зюков А.М., к.ю.н. Кисляков А.В., Сучков Р.Н., Сатарова Н.А., под общ. ред. к.ю.н., доцента В.В. Меркурьева; ВЮИ ФСИН России, ВлГУ. Владимир, 2006. С. 188 Настоящее монографическое исследование посвящено изучению общего состояния и...»

«О. М. Морозова БАЛОВЕНЬ СУДЬБЫ: генерал Иван Георгиевич Эрдели 2 УДК 97(47+57)(092) М80 Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда (РГНФ) Морозова, О. М. Баловень судьбы: генерал Иван Георгиевич Эрдели / О. М. Морозова. М80 – _ – 225 с. ISBN _ Книга посвящена одному из основателей Добровольческой армии на Юге России генералу И.Г. Эрдели. В основу положены его письма-дневники, адресованные М.К. Свербеевой, датированные 1918-1919 годами. В этих текстах...»

«В. И. НЕЧАЕВ, С. Д. ФЕТИСОВ ЭКОНОМИКА ПРОМЫШЛЕННОГО ПТИЦЕВОДСТВА (региональный аспект) Краснодар 2010 УДК 332.1:636.5 ББК 65.9(2)32 Н59 Р е ц е н з е н т ы : Ю. Г. Бинатов, д-р экон. наук, профессор (Северокавказский государственный технический университет); А. В. Гладилин, д-р экон. наук, профессор (Ставропольский госагроуниверситет) Нечаев В. И. Н59 Экономика промышленного птицеводства: монография / Нечаев В. И., Фетисов С. Д. – Краснодар, 2010. – 150 с. ISBN 978-5-94672-458-6 В монографии...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.