Electron sources with a grid plasma emitter: progress and prospects
A description of the principles of operation and the main characteristics of electron sources based on plasma emitters with grid/layer stabilization of the emission plasma boundary generated by low-pressure discharges are given. The achieved level of parameters and prospects for further development of electronic sources intended for the generation in vacuum of pulsed high-density (with an energy density of up to 100 J/cm2 per pulse) low-energy (5-25 keV, 50- 500 A), high-energy high-current (up to 100 keV, 1 kA)) electron beams with a beam energy content of up to 5 kJ, and pulse-frequency (30 μs, 50 s-1) electron beams with a large cross section ( 1000 cm2) with an electron energy up to 250 keV and currents up to 100 A, outputted into the ambient atmosphere through the output foil window are considered. The features of the emission plasma generation by low-pressure arc discharges in grid plasma emitters and the extraction of electrons from it, the features of the discharge system of plasma emitters partially immersed in an inhomogeneous magnetic field, and the features of the formation and transportation of high-density low-energy electron beams in a longitudinal magnetic field are considered. The areas of application of electron sources based on grid plasma emitters and the processes and technologies implemented with their help are indicated.
Download file
Counter downloads: 137
Keywords
Authors
| Name | Organization | |
| Koval N.N. | Institute of High Current Electronics SB RAS | koval@opee.hcei.tsc.ru |
| Devyatkov V.N. | Institute of High Current Electronics SB RAS | vlad@opee.hcei.tsc.ru |
| Vorobyov M.S. | Institute of High Current Electronics SB RAS | vorobyovms@yandex.ru |
References
Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. // ПТЭ. - 1980. - № 1. - С. 7-24.
Аксенов А.И., Корнилов С.Ю., Моторин М.П., Ремпе Н.Г. // ПТЭ. - 2017. - № 2. - С. 84-88.
Коваль Н.Н., Окс Е.М., Протасов Ю.С., Семашко Н.Н. Эмиссионная электроника. - М: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 596 с.
Молоковский С.И., Сушков А.Д. // Интенсивные электронные и ионные пучки. - М: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.
Engelko V., Yatsenko B., Mueller G., and Bluhm H. // Vacuum. - 2001. - V. 62. - P. 211- 216.
Ozur G.E., Proskurovsky D.I., and Karlik K.V. // Instrum. Exp. Tech. - 2005. - V. 48. - No. 6. - P. 753-760.
Белов А.Б., Быценко О.А., Крайников А.В. и др. Сильноточные импульсные электронные пучки для авиационного двигателестроения / под общей ред. А.С. Новикова, В.А. Шулова, В.И. Энгелько. - М.: Дипак, 2012. - 292 с.
Месяц Г.А. Взрывная электронная эмиссия. - M.: Физматлит, 2011. - 280 с.
Месяц Г.А. Эктоны: в 3 ч. - Екатеринбург: УИФ «Наука», 1993. - Ч. 1. - 184 с.; 1994. - Ч. 2. - 247 с.; Ч. 3. - 263 с.
Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов. - М.: Атомиздат, 1977. - 145 с.
Казьмин Г.С., Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Ф. и др. // ПТЭ. - 1977. - № 4. - С. 19-20.
Коваль Н.Н., Нигоф Б.М. // ПТЭ. - 1980. - № 6. - С. 121-123.
Злобина А.Ф, Казьмин Г.С., Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Ф. // ЖТФ. - 1980. - Т. 50. - Вып. 6. - С. 1203-1207.
Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Ф., Месяц Г.А. и др. // Письма в ЖТФ. - 1983. - Т. 9. - Вып. 9 - С. 568-572.
Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Ф., Щанин П.М. // ЖТФ. - 1987. - Т. 57. - Вып. 11. - С. 2264-2268.
Koval N.N., Oks E.M., Kreindel Yu.E., et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 1991. - V. 312. - P. 417-428.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н., Щанин П.М. // Изв. вузов. Физика. - 1994. - Т. 37. - № 3. - С. 76-82.
Giclrens S.W.A., Peters P.J.M., Witteman W.J., et al. // Rev. Sci. Instrum. - 1996. - V. 37. - No. 7. - P. 2449-2452.
Kondrat’eva N.P., Koval N.N., Korolev Yu.D., and Schanin P.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1999. - V. 32. - P. 699-705.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н., Щанин П.М. // ЖТФ. - 1998. - Т. 68. - Вып. 1. - С. 44-48.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н., Щанин П.М. // Изве. вузов. Физика. - 2001. - Т. 44. - № 9. - С. 36- 43.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н., Щанин П.М. // ЖТФ. - 2001. - Т. 71. - Вып. 5. - С. 20-24.
Белюк С.И., Груздев В.А., Жердев Ю.И., Крейндель Ю.Е. // ПТЭ. - 1975. - № 3. - С. 30-32.
Казьмин Г.С., Крейндель Ю.Е., Щёлоков А.В. // Разработка и применение источников интенсивных электронных пучков / под ред. Г.А. Месяца. - Новосибирск: Наука, 1976. - С. 106-112.
Жаринов А.В., Коваленко Ю.А., Роганов И.С., Тюрюканов П.М. // ЖТФ. - 1986. - Т. 56. - Вып. 1. - С. 66-71.
Жаринов А.В., Коваленко Ю.А., Роганов И.С., Тюрюканов П.М. // ЖТФ. - 1986. - Т. 56. - Вып. 4. - С. 687-693.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 9. - С. 44-48.
Коваль Н.Н., Щанин П.М., Девятков В.В. и др. // ПТЭ. - 2005. - № 1. - С. 135-140.
Koval N.N., Sochugov N.S., Devyatkov V.N., et al. // Proc. 8th Int. Conf. on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. - Tomsk, Russia, 2006.
Devyatkov V.N., Ivanov Y.F., Krysina O.V., et al. // Vacuum. - 2017. - V. 143. - P. 464-472.
Devyatkov V.N. and Koval N.N. // J. Phys.: Conf. Ser. - 2019. - V. 1393. - P. 012040.
Девятков В.Н., Коваль Н.Н. // Изв. вузов. Физика. - 2018. - Т. 61. - № 9/2. - С. 3-7.
Devyatkov V.N. and Koval N.N. // J. Phys.: Conf. Ser. - 2014. - V. 552. - P.0102014.
Электронно-ионно-плазменная модификация поверхности цветных металлов и сплавов / под ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 312 с.
Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 7. - С. 59-68.
Эволюция структуры поверхностного слоя стали, подвергнутой электронно-ионно-плазменным методам обработки / под ред. Н.Н. Коваля, Ю.Ф. Иванова. - Томск: Изд-во НТЛ, 2016. - 298 с.
Kandaurov I., Astrelin V., Avrorov A., et al. // Fusion Sci. Technol. - 2011. - V. 59. - No. 1T. - P. 67.
Burdakov A., Azhannikov A., Astrelin V., et al. // Fusion Sci. Technol. - 2007. - V. 51 - No. 2T. - P. 106-111.
Гушенец В.И., Коваль Н.Н., Щанин П.М. // Письма в ЖТФ. - 1990. - T. 16. - Вып. 8. - С. 12.
Воробьёв М.С., Гамермайстер С.А., Девятков В.Н. и др. // Письма в ЖТФ. - 2014. - Т. 40. - Вып. 12. - С. 24-30.
Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 112 с.
Воробьёв М.С., Девятков В.Н., Коваль Н.Н., Сулакшин С.А. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 8. - С. 109-114.
Astrelin V.T., Kandaurov I.V., Vorobyov M.S., et al. // Vacuum. - 2017. - V. 143. - P.495- 500.
Астрелин В.Т., Воробьев М.С., Кандауров И.В., Куркучеков В.В. // Известия РАН. Сер. физич. - 2019. - Т. 83. - № 11. - С. 1529-1533.
Казьмин Г.С., Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Е. и др. // ПТЭ. - 1977. - № 4. - С. 19-20.
Efremov A.M., Kovalchuk B.M., Kreindel Yu.E., et al. // Prib. i. Techn. Experim. - 1987. - No. 1. - P. 167-169.
Koval N.N., Oks E.M., Schanin P.M., et al. // Nucl. Instrum. Methods. - 1992. - V. A321. - P. 417-428.
Bugaev A.S., Koval N.N., Lomaev M.I., et al. // Laser and Particle Beams. - 1994. - V. 12. - No. 4. - P. 633-646.
Воробьёв М.С., Коваль Н.Н., Сулакшин С.А. // ПТЭ. - 2015. - № 5. - С. 112-120.
Воробьёв М.С., Коваль Н.Н. // Письма в ЖТФ. - 2016. - Т. 42. - Вып. 11. - С. 41-47.
Воробьёв М.С., Коваль Н.Н., Яковлев В.В. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 10/2. - С. 20-24.
Vorobyov M.S., Devyatkov V.N., Koval N.N., and Shugurov V.V. // IOP J. Phys.: Conf. Ser. - 2015. - V. 652. - Р. 012066 (1-6).
Vorobyov M.S., Baksht E.Kh., Koval N.N., et al. // Proc. 20th Int. Symp. on High-Current Electronics (ISHCE 2018). - 2018. - P. 209-213.
Коваль Н.Н., Крейндель Ю.Е., Месяц Г.А. и др. // Письма в ЖТФ. - 1986. - Т. 12. - Вып. 1. - С. 37-42.
Чмух В.Н. Радиационное отверждение ненасыщенных олигоэфиров наносекундными сильноточными пучками электронов: дис. … канд. хим. наук. - Томск, 1983. - 175 с.
Chizh T.V., Loy N.N., Pavlov А.N., and Vorobyov M.S. // IOP J. Phys.: Conf. Ser. - 2018. - V. 1115. - P. 022025.
