RU2014658C1

RU2014658C1 - Pulse cold cathode

Info

Publication number: RU2014658C1
Authority: RU
Inventors: Ф.Я. Загулов; С.Д. Коровин; О.П. Кутенков; В.Ф. Ландль; В.А. Байнов
Original assignee: Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Уральского отделения РАН; Институт сильноточной электроники СО РАН
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: electron-ion accelerating equipment. SUBSTANCE: pulse cold cathode with outer cylindrical ceramic working surface has dielectric plasma-forming element in the form of cylindrical ceramic tube with working surface. Ceramic tube is mounted for rotation in metal holder anchored on base of cathode. Main pectinate metal electrode is fastened on support of holder. Its teeth have restoring mechanical contact with ceramic working surface of cathode. Cathode is placed in air-evacuated space of body of electron accelerator with outlet window. Base of cathode is connected to negative and body - to positive lead of pulse power supply source. EFFECT: improved efficiency in generation of charged particles. 11 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к электронной ускорительной технике/ к устройствам формирования потоков заряженных частиц. The invention relates to electronic accelerator technology / to devices for forming flows of charged particles.

Известен холодный катод/ выполненный в виде размещенной на металлическом основании диэлектрической пластины/ играющей роль плазмообразующего элемента/ на поверхности которой размещен электрод с сеткой из тугоплавкого металла (1). Катод обеспечивает формирование сильноточных пучков электронов с использованием плазмы/ возникающей при электрическом разряде по поверхности диэлектрика. Known cold cathode / made in the form placed on a metal base of a dielectric plate / playing the role of a plasma-forming element / on the surface of which an electrode with a grid of refractory metal is placed (1). The cathode provides the formation of high-current electron beams using plasma / arising from an electric discharge on the surface of the dielectric.

Недостатком катода является ограничение срока службы за счет нарушения поверхности диэлектрика в процессе работы. The disadvantage of the cathode is the limited service life due to violation of the surface of the dielectric during operation.

Наиболее близким к изобретению является импульсный холодный катод/ содержащий металлическое основание и диэлектрический плазмообразующий элемент/ выполненный в виде по крайней мере одной ленты/ установленной в металлическом основании. В основании закреплен также по крайней мере один электрод в виде металлической гребенки/ имеющей упругий контакт с боковой поверхностью ленты (2). Closest to the invention is a pulsed cold cathode / containing a metal base and a dielectric plasma-forming element / made in the form of at least one tape / mounted in a metal base. At least one electrode in the form of a metal comb / having elastic contact with the side surface of the tape (2) is also fixed at the base.

Срок службы такого электрода ограничен временем выработки его рабочей диэлектрической поверхности/ подверженной постоянному воздействию электрического разряда на одних и тех же ее участках. The service life of such an electrode is limited by the time it takes to produce its working dielectric surface / which is subject to constant electric discharge in the same areas.

Изобретение направлено на увеличение ресурса катода. The invention is aimed at increasing the resource of the cathode.

Для этого импульсный холодный катод/ содержащий металлическое основание и диэлектрический плазмообразующий элемент/ рабочая поверхность которого имеет упругий механический контакт по крайней мере с одним металлическим гребенчатым электродом/ один из которых (основной) электрически соединен с металлическим основанием катода/ снабжен средством перемещения рабочей поверхности диэлектрического элемента относительно по крайней мере одного гребенчатого электрода. For this, a pulsed cold cathode / containing a metal base and a dielectric plasma-forming element / whose working surface has elastic mechanical contact with at least one metal comb electrode / one of which (main) is electrically connected to the metal base of the cathode / is equipped with means for moving the working surface of the dielectric element with respect to at least one comb electrode.

Дополнительный гребенчатый электрод изолирован от металлического основания катода. An additional comb electrode is isolated from the metal base of the cathode.

Для формирования ленточного пучка электронов диэлектрический плазмообразующий элемент выполнен в виде цилиндра или части цилиндра с возможностью его вращения вокруг своей оси/ причем рабочей поверхностью диэлектрического элемента является внешняя поверхность цилиндра. To form a tape electron beam, the dielectric plasma-forming element is made in the form of a cylinder or part of a cylinder with the possibility of its rotation around its axis / and the outer surface of the cylinder is the working surface of the dielectric element.

Для повышения эффективности каждый из зубцов дополнительного гребенчатого электрода/ соседнего с основным гребенчатым электродом/ расположен напротив соответствующего зубца основного электрода/ так что в каждой паре расположенных друг напротив друга зубцов разноименных электродов образуется разрядный промежуток между концами этих зубцов. To increase the efficiency, each of the teeth of the additional comb electrode / adjacent to the main comb electrode / is located opposite the corresponding tooth of the main electrode / so that in each pair of opposed electrode teeth located opposite each other, a discharge gap is formed between the ends of these teeth.

Для увеличения площади поперечного сечения пучка электронов/ зубцы разноименных гребенчатых электродов/ расположенных друг напротив друга/ имеют разную длину/ причем в каждом электроде чередуются зубцы с разной длиной. To increase the cross-sectional area of the electron beam / teeth of opposite comb electrodes / located opposite each other / have different lengths / teeth with different lengths alternate in each electrode.

Для повышения срока службы гребенчатых электродов зубцы одного из соседних разноименных электродов имеют концы в виде V-образного элемента/ причем цилиндрический плазмообразующий элемент выполнен с возможностью вращения навстречу указанным зубцам. To increase the service life of the comb electrodes, the teeth of one of the neighboring unlike electrodes have ends in the form of a V-shaped element / and the cylindrical plasma-forming element is made to rotate towards these teeth.

Для формирования трубчатого пучка электронов диэлектрический плазмообразующий элемент выполнен в виде полого цилиндра/ причем рабочей поверхностью является его внутренняя поверхность. To form a tubular electron beam, the dielectric plasma-forming element is made in the form of a hollow cylinder / and the working surface is its inner surface.

Для повышения эффективности в этот катод введен выполненный в виде кольца металлический электрод/ закрепленный концентрично основному гребенчатому электроду на вшнешней цилиндрической поверхности диэлектрического плазмообразующего элемента. To increase the efficiency, a metal electrode made in the form of a ring / fixed concentrically to the main comb electrode on the external cylindrical surface of the dielectric plasma-forming element is introduced into this cathode.

Для формирования трубчатого пучка электронов в другом варианте исполнения диэлектрический плазмообразующий элемент выполнен в виде круга с возможностью вращения вокруг своей оси/ плоская поверхность которого является рабочей/ а основной гребенчатый электрод выполнен в виде круга меньшего диаметра/ расположенного в центре диэлектрического плазмообразующего элемента. To form a tubular electron beam in another embodiment, the dielectric plasma-forming element is made in the form of a circle with the possibility of rotation around its axis / the flat surface of which is working / and the main comb electrode is made in the form of a circle of a smaller diameter / located in the center of the dielectric plasma-forming element.

Для увеличения эффективности дополнительной гребенчатый электрод/ соседний с круговым основным гребенчатым электродом/ расположен вокруг него так/ что между направленными навстречу друг другу зубцами разноименных электродов образованы разрядные промежутки. To increase the efficiency, an additional comb electrode (adjacent to the circular main comb electrode) / is located around it so that between the opposite opposite teeth of the electrodes discharge gaps are formed.

На фиг. 1-3 изображен катод с внешней цилиндрической рабочей поверхностью и двумя металлическими гребенчатыми электродами; на фиг.4 - указанный катод с другой формой концов зубьев гребенок электродов; на фиг.5 и 6 - двухрядное размещение разрядных промежутков между зубьями гребенок основного и дополнительного электродов; на фиг.7 и 8 - катод с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью диэлектрического плазмообразующего элемента; на фиг. 9 и 10 - катод с круговой плоской рабочей поверхностью диэлектрического плазмообразующего элемента. In FIG. 1-3 shows a cathode with an external cylindrical working surface and two metal comb electrodes; figure 4 - the specified cathode with a different shape of the ends of the teeth of the combs of the electrodes; figure 5 and 6 - two-row placement of the discharge gaps between the teeth of the combs of the primary and secondary electrodes; Figures 7 and 8 show a cathode with an inner cylindrical working surface of a dielectric plasma-forming element; in FIG. 9 and 10 - cathode with a circular flat working surface of the dielectric plasma-forming element.

Импульсный холодный катод с внешней цилиндрической рабочей поверхностью содержит диэлектрический плазмообразующий элемент 1 (фиг.1) в виде цилиндрической керамической трубки/ внешняя цилиндрическая поверхность 2 которой является рабочей поверхностью элемента. Может быть использована керамика типа 22ХС. Керамическая трубка 1 с помощью стаканов 3 и 4/ гайки 5 и оси 6 установлена с возможностью вращения вокруг оси 8 в металлической обойме 9/ которая закреплена на металлическом основании 10 катода. На стойке 11 обоймы 9 закреплен основной гребенчатый электрод 12/ выполненный из фосфористой бронзы/ зубцы 13 гребенки которого имеют упругий механический контакт с внешней цилиндрической рабочей поверхностью 2 плазмообразующего диэлектрического элемента 1. Катод расположен в корпусе 14 ускорителя электронов/ имеющем выводное окно 15 (закрытое/ например/ алюминиевой фольгой - на чертеже не показана). Ось 6 выполнена из корпуса 14 с использованием уплотнения 16 (см. фиг.4) и соединена с ведущим валом электродвигателя (на чертежах не показан) для обеспечения вращения диэлектрического плазмообразующего элемента 1. The pulsed cold cathode with an external cylindrical working surface comprises a dielectric plasma-forming element 1 (Fig. 1) in the form of a cylindrical ceramic tube / the external cylindrical surface 2 of which is the working surface of the element. Ceramics of type 22XC can be used. The ceramic tube 1 with the help of glasses 3 and 4 / nut 5 and axis 6 is mounted for rotation around axis 8 in a metal sleeve 9 / which is mounted on a metal base 10 of the cathode. The main comb electrode 12 / made of phosphor bronze / teeth 13 of the comb of which have elastic mechanical contact with the outer cylindrical working surface 2 of the plasma-forming dielectric element 1 is fixed on the stand 11 of the holder 9. The cathode is located in the case of the electron accelerator 14 / having an exit window 15 (closed / for example / aluminum foil - not shown in the drawing). The axis 6 is made of the housing 14 using the seal 16 (see figure 4) and connected to the drive shaft of the electric motor (not shown in the drawings) to ensure rotation of the dielectric plasma-forming element 1.

Основание 10 катода соединено с отрицательным/ а корпус 14 - с положительным выводом импульсного источника питания (на чертежах не показан). В приведенном на фиг.1 варианте исполнения на стойке 11 электрода 12 с помощью цилиндров 17 из диэлектрического материала и металлической пластины 18 закреплен дополнительный/ выполненный из фосфористой бронзы/ гребенчатый электрод 19/ зубцы 20 которого также имеют упругий механический контакт с рабочей поверхностью 2 плазмообразующего элемента 1. The cathode base 10 is connected to the negative / a housing 14 to the positive terminal of the switching power supply (not shown in the drawings). In the embodiment shown in FIG. 1, an additional / made of phosphor bronze / comb electrode 19 / teeth 20 which also have elastic mechanical contact with the working surface 2 of the plasma-forming element is fixed on the rack 11 of the electrode 12 using cylinders 17 of dielectric material and a metal plate 18 1.

При этом между зубцами 13 основного электрода 12 и зубцами 20 дополнительного электрода 19 образованы разрядные промежутки 21. С такого катода в процессе работы формируется пучок излучаемых частиц (электронов) ленточного сечения. In this case, between the teeth 13 of the main electrode 12 and the teeth 20 of the additional electrode 19, discharge gaps 21 are formed. From such a cathode a beam of emitted particles (electrons) of a ribbon section is formed during operation.

Пространство внутри корпуса 14/ в котором размещен катод/ находится в вакууме/ расстояние между диэлектрическим плазмообразующим элементом 1 и корпусом 14 при наличии одного основного электрода 12/ а также между металлической пластиной 18 и корпусом 14 при наличии дополнительного электрода 19 выбрано так/ чтобы обеспечить величины соответствующих емкостей/ необходимые для прохождения требуемого разрядного тока между зубцами гребенок электродов по диэлектрической поверхности 21 плазмообразующего элемента 1. The space inside the casing 14 / in which the cathode is located / is in vacuum / the distance between the dielectric plasma-forming element 1 and the casing 14 in the presence of one main electrode 12 / as well as between the metal plate 18 and the casing 14 in the presence of an additional electrode 19 is chosen so / to provide values the corresponding capacitance / necessary for the passage of the required discharge current between the teeth of the combs of the electrodes on the dielectric surface 21 of the plasma-forming element 1.

В одном варианте выполнения концы зубцов основного 12 и дополнительного 19 электродов касаются диэлектрической поверхностью 2 элемента 1 под острым углом к радиусам этой цилиндрической поверхности (фиг.1/ В-В). В другом варианте исполнения (фиг.2) зубцы основного электрода 12 касаются цилиндрической поверхности 2 керамической трубки 1 под острым углом к радиусам в точках касания/ а зубцы дополнительного электрода 19 касаются этой поверхности 2 выпуклой частью V-образного закругления. При этом вращение трубки 1 производится по часовой стрелке (фиг.2)/ тогда как в первом варианте исполнения направление вращения керамической трубки 1 может быть любым. Выбор того или иного варианта исполнения определяется качеством соприкасающихся поверхностей диэлектрических плазмообразующего элемента 1 металлического электрода (12/ 19) и обеспечением нормального скольжения соприкасающихся поверхностей. In one embodiment, the ends of the teeth of the main 12 and an additional 19 electrodes touch the dielectric surface 2 of the element 1 at an acute angle to the radii of this cylindrical surface (FIG. 1 / B-B). In another embodiment (FIG. 2), the teeth of the main electrode 12 touch the cylindrical surface 2 of the ceramic tube 1 at an acute angle to the radii at the touch points / and the teeth of the additional electrode 19 touch this surface 2 with the convex part of the V-shaped rounding. In this case, the rotation of the tube 1 is performed clockwise (figure 2) / whereas in the first embodiment, the direction of rotation of the ceramic tube 1 can be any. The choice of one or another embodiment is determined by the quality of the contacting surfaces of the dielectric plasma-forming element 1 of the metal electrode (12/19) and the normal sliding of the contacting surfaces.

На фиг.3 показано выполнение электродов с двухрядным расположением разрядных промежутков между основным 12 и дополнительным 19 электродами. В этом случае у обоих электродов (12/ 19) часть зубцов короче/ часть длиннее/ причем в каждом электроде чередуются зубцы разной длины. Короткие зубцы 22 основного электрода 12 расположены напротив длинных зубцов 23 дополнительного электрода 19/ а длинные зубцы 24 электрода 12 - напротив коротких зубцов 25 электрода 19. При этом ообразовано два ряда разрядных промежутков 26 и 27. Такое размещение разрядных промежутков позволяет увеличить ширину ленточного пучка излучаемых частиц/ так как на некотором расстоянии от поверхности 2 происходит выравнивание плотности излучаемых частиц по сечению пучка. Figure 3 shows the implementation of the electrodes with a two-row arrangement of discharge gaps between the main 12 and an additional 19 electrodes. In this case, at both electrodes (12/19), part of the teeth is shorter / part is longer / and teeth of different lengths alternate in each electrode. Short teeth 22 of the main electrode 12 are located opposite the long teeth 23 of the additional electrode 19 / and the long teeth 24 of the electrode 12 are opposite the short teeth 25 of the electrode 19. Two rows of discharge gaps 26 and 27 are formed. This arrangement of the discharge gaps allows to increase the width of the ribbon beam emitted particles / since at some distance from surface 2, the density of the emitted particles is equalized along the beam cross section.

При необходимости формирования пучка излучаемых частиц трубчатого сечения диэлектрический плазмообразующий элемент 1 выполнен в виде керамической трубки (полого цилиндра) 28 с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью 29 (фиг.4). Трубка 28 в таком случае закреплена на основании 10 катода с возможностью вращения в подшипнике 30 (фторопластовые прокладки). Оси основания 10 и керамической трубки 28 совпадают. Катод также размещен в герметизированном пространстве корпуса 14/ имеющего выводное окно 15. If it is necessary to form a beam of emitted particles of a tubular cross section, the dielectric plasma-forming element 1 is made in the form of a ceramic tube (hollow cylinder) 28 with an inner cylindrical working surface 29 (Fig. 4). The tube 28 in this case is fixed on the base 10 of the cathode with the possibility of rotation in the bearing 30 (PTFE gaskets). The axis of the base 10 and the ceramic tube 28 are the same. The cathode is also located in the sealed space of the housing 14 / having an outlet window 15.

На основании 10 катода закреплен неподвижно электрод 31 из фосфористой бронзы/ зубцы 32 которого имеют упругий механический контакт с внутренней цилиндрической рабочей поверхностью 29 керамической трубки 28. В нижней части 33 трубки 28 установлено металлическое кольцо 34/ имеющее зубья на своей нижней поверхности/ с которыми имеет сцепление шестеренка 35. On the base of the cathode 10, a phosphor bronze electrode 31 is fixedly fixed / the teeth 32 of which have elastic mechanical contact with the inner cylindrical working surface 29 of the ceramic tube 28. In the lower part 33 of the tube 28 there is a metal ring 34 / having teeth on its lower surface / with which clutch gear 35.

Шестеренка 35 закреплена на валу 36 из диэлектрического материала/ выведенном из корпуса 14 через уплотнение 16 и далее соединенном с валом электродвигателя (на чертеже не показан). The gear 35 is mounted on a shaft 36 of dielectric material / withdrawn from the housing 14 through a seal 16 and then connected to the motor shaft (not shown).

На внешней цилиндрической стороне 36 керамической трубки 28 размещен дополнительный кольцевой металлический электрод 37/ нанесенный на керамику/ например/ путем вжигания. Площадь дополнительного электрода 37/ расстояния от него до корпуса 14 и основного электрода 31 (т.е. величины соответствующих электрических емкостей) выбираются из условия обеспечения необходимого разрядного тока/ протекающего по разрядному промежутку 38/ в этом катоде/ находящемуся между зубцами 32 основного электрода 31 и верхним краем дополнительного электрода 37. On the outer cylindrical side 36 of the ceramic tube 28, an additional annular metal electrode 37 / deposited on the ceramic / for example / by burning is placed. The area of the additional electrode 37 / the distance from it to the housing 14 and the main electrode 31 (i.e., the values of the corresponding electric capacitances) are selected from the condition of providing the necessary discharge current / flowing through the discharge gap 38 / in this cathode / located between the teeth 32 of the main electrode 31 and the upper edge of the additional electrode 37.

Пучок излучаемых частиц трубчатого сечения может быть получен также с помощьб катода/ показанного на фиг.5/ где диэлектрический плазмообразующий элемент выполнен с рабочей поверхностью в виде вращающегося вокруг своей оси круга 40. Для закрепления диэлектрического элемента на основании катода 10 элемент в целом имеет форму керамического стакана 39/ установленного в подшипнике 30 из фторопласта. Дном стакана 39 является круг 40. С рабочей поверхностью диэлектрического круга 40 имеют упругий механический контакт зубцы основного металлического кругового электрода 41/ закрепленного неподвижно непосредственно на основании 10 катода винтами 51/ и зубцами дополнительного кольцевого металлического электрода 42/ также закрепленного неподвижно на основании 10 с помощью металлического цилиндра 43 и диэлектрических стоек 44. В нижней части стакана 39 закреплено кольцо 45 с зубьями на нижней поверхности/ с которыми имеет зацепление шестерня 46/ установленная на пропущенном через отверстие 48 в металлическом цилиндре 43 диэлектрическом валу 47/ выделенном из корпуса 14 через уплотнение 49. Вал 47 соединен с электродвигателем (на чертеже не показан). The beam of emitted particles of a tubular section can also be obtained using the cathode / shown in Fig. 5 / where the dielectric plasma-forming element is made with a working surface in the form of a circle 40 rotating around its axis. To fix the dielectric element on the base of the cathode 10, the element as a whole has the shape of a ceramic cup 39 / installed in the bearing 30 of ftoroplast. The bottom of the cup 39 is a circle 40. With the working surface of the dielectric circle 40, the teeth of the main metal circular electrode 41 / fixed fixed directly to the cathode base 10 with screws 51 / and the teeth of the additional ring metal electrode 42 / also fixed stationary on the base 10 with a metal cylinder 43 and dielectric posts 44. In the lower part of the cup 39, a ring 45 is fixed with teeth on the lower surface / with which gear 46 is engaged / copulating passed through a hole 48 in the metal cylinder 43 a dielectric shaft 47 / extracted from the housing 14 through the seal 49. The shaft 47 is connected to a motor (not shown).

Кольцевой разрядный промежуток 50 образуется между зубцами основного 41 и дополнительного 42 металлических электродов. Площадь металлического цилиндра 43 и расстояние от него до корпуса 14 выбираются также из условия обеспечения необходимого тока в разрядном промежутке 50. Для закрепления электродов 31/ 51/ 43 на основании 10 и стойках 44 используются/ например/ винты 51. An annular discharge gap 50 is formed between the teeth of the main 41 and an additional 42 metal electrodes. The area of the metal cylinder 43 and the distance from it to the housing 14 are also selected from the condition of providing the necessary current in the discharge gap 50. To fix the electrodes 31/51/43 on the base 10 and the racks 44 are used / for example / screws 51.

В других вариантах исполнения (на чертежах не указано) плазмообразующий элемент 1 (фиг. 1) может быть выполнен в виде сплошного тела/ внешняя рабочая поверхность которого/ представляет собой/ например/ половину внешней поверхности цилиндра. При этом перемещение рабочей поверхности 2 относительно электродов 12/ 19 производится путем поворота такого полуцилиндра вокруг оси 8 то в одну/ то в другую сторону реверсированием двигателя. In other embodiments (not shown in the drawings), the plasma-forming element 1 (Fig. 1) can be made in the form of a solid body / the outer working surface of which / is / for example / half of the outer surface of the cylinder. In this case, the movement of the working surface 2 relative to the electrodes 12/19 is carried out by turning such a half cylinder around axis 8, then in one / the other direction, by reversing the engine.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Внутри корпуса 14 создается требуемый вакуум. Включают электродвигатель/ вращающий вал (6/ 36 или 47). При этом плазмообразующая диэлектрическая поверхность (2/ 29 или 40) перемещается относительно электродов (12/ 19/ 31/ 41/ 42). Затем на основание 10 катода подают импульсы напряжения/ отрицательного по отношению к корпусу 14. С приходом импульса/ ускоряющего напряжения между зубьями основного электрода (12/ 31/ 41) и зубьями дополнительного электрода (19/ 42) или самим дополнительным электродом (37) происходит электрический заряд по рабочей поверхности керамического плазмообразующего элемента (1/ 28/ 39) в соответствующем разрядном промежутке (21/ 38/ 50). Inside the housing 14, the required vacuum is created. Turn on the electric motor / rotary shaft (6/36 or 47). In this case, the plasma-forming dielectric surface (2/29 or 40) moves relative to the electrodes (12/19/31/41/42). Then, voltage pulses / negative with respect to the housing 14 are applied to the cathode base 10. With the arrival of a pulse / accelerating voltage between the teeth of the main electrode (12/31/41) and the teeth of the additional electrode (19/42) or the additional electrode (37) itself electric charge on the working surface of the ceramic plasma-forming element (1/28/39) in the corresponding discharge gap (21/38/50).

Из образующейся при разряде плазмы за счет действия положительного потенциала корпуса 14 происходит эмиссия электронов/ проходящих через выводное окно 15 в атмосферу для их использования. From the plasma formed during the discharge due to the positive potential of the housing 14, there is an emission of electrons / passing through the outlet window 15 into the atmosphere for their use.

Под воздействием импульса ускоряющего напряжения происходит взрыв микроострий зубьев основного электрода. Начинается развитие электрического разряда на поверхности диэлектрика (керамика) со скоростью более 10⁷ см/с от кончиков зубьев гребенки основного электрода (12/ 31/ 41) по керамике в сторону анода (корпуса 14) или дополнительного электрода (19/ 37 или 42). Вдоль разрядных каналов формируется плазма/ включающая электроны и ионы. За счет взрывной эмиссии на зубцах основного электрода в плазму поступают избыточные электроны.Under the influence of an accelerating voltage pulse, an explosion occurs in the micro-tips of the teeth of the main electrode. The development of an electric discharge begins on the surface of the dielectric (ceramic) with a speed of more than 10 ⁷ cm / s from the tips of the teeth of the comb of the main electrode (12/31/41) along the ceramic towards the anode (body 14) or additional electrode (19/37 or 42) . Plasma is formed along the discharge channels / including electrons and ions. Due to explosive emission on the teeth of the main electrode, excess electrons enter the plasma.

Под действием положительного потенциала из плазмы эмиттируются электроны/ направляющиеся к выводному окну 15. Under the action of a positive potential, electrons are emitted from the plasma / directed to the exit window 15.

При наличии только основного электрода разряд происходит под воздействием полного ускоряющего напряжения/ действующего между основанием 10 катода и корпусом 14. In the presence of only the main electrode, the discharge occurs under the influence of the full accelerating voltage / acting between the base 10 of the cathode and the housing 14.

В катоде с основным и дополнительным электродами разряд формируется под действием напряжения/ определяемого делением полного ускоряющего напряжения обратно пропорционально емкостям между основным электродом и дополнительным электродом на корпусе установки. Так как в процессе работы имеет место вращение керамического цилиндра (трубки/ стакана) и перемещение его поверхности относительно зубьев электродов/ то место поверхностного разряда постоянно обновляется и не локализуется/ не происходит местного перегрева участков диэлектрика. In a cathode with a primary and secondary electrodes, a discharge is formed under the action of voltage / determined by dividing the total accelerating voltage inversely with the capacitances between the primary electrode and the secondary electrode on the unit casing. Since the ceramic cylinder (tube / cup) rotates and its surface moves relative to the teeth of the electrodes during operation, the surface discharge site is constantly updated and does not localize / there is no local overheating of the dielectric sections.

В варианте осуществления изобретения использован диэлектрический плазмообразующий вращающий элемент из керамики типа 22ХС/ электроды из фосфористой бронзы при рабочем напряжении более 50 кВ. токе электронов более 1 кА/ длительности импульсов до 200 нс. На катод подано 10⁸ импульсов ускоряющего напряжения/ после чего рабочая поверхность диэлектрического плазмообразующего/ сказывающихся на эмиссии катода. Эмиссия катода сохранилась на начальном уровне.In an embodiment of the invention, a dielectric plasma-forming rotating element made of 22XC ceramic / phosphor bronze electrodes at an operating voltage of more than 50 kV was used. electron current of more than 1 kA / pulse duration up to 200 ns. 10 ⁸ pulses of accelerating voltage were applied to the cathode / after which the working surface of the dielectric plasma-forming / affecting the cathode emission. The cathode emission remained at the initial level.

Использование предложенного изобретения обеспечивает увеличение ресурса импульсных холодных катодов. Using the proposed invention provides an increase in the resource of pulsed cold cathodes.

Claims

1. PULSED COLD Cathode, containing a metal base and a dielectric plasma-forming element, the working surface of which has elastic mechanical contact with at least one metal comb electrode, the main of which is electrically connected to the metal base of the cathode, characterized in that, in order to increase the resource, the cathode is provided with means for moving the working surface of the dielectric element relative to at least the main comb electrode.

2. The cathode according to claim 1, characterized in that the additional comb electrode is isolated from the metal base of the cathode.

3. The cathode according to claims 1 and 2, characterized in that the dielectric plasma-forming element is made in the form of a cylinder or part of a cylinder with the possibility of its rotation around its axis, the working surface of the dielectric element being the outer surface of the cylinder.

4. The cathode according to claim 2, characterized in that, in order to increase efficiency, each of the teeth of the additional comb electrodes, coaxial with the main comb electrode, is located opposite the corresponding tooth of the main electrode so that in each pair of opposite teeth of opposite electrodes a discharge gap is formed between the ends of these teeth.

5. The cathode according to claim 4, characterized in that, in order to increase the cross-sectional area of the electron beam, the teeth of opposite comb electrodes located opposite each other have different lengths, with teeth of different lengths alternating in each electrode.

6. The cathode according to claims. 4 and 5, characterized in that, in order to increase the service life of the comb electrodes, the teeth of one of the adjacent unlike electrodes have ends in the form of a V-shaped element, and the cylindrical plasma-forming element is made to rotate towards these teeth.

7. The cathode according to claim 1, characterized in that, in order to form a tubular electron beam, the dielectric plasma-forming element is made in the form of a hollow cylinder, the working surface being its inner surface.

8. The cathode according to claim 7, characterized in that, in order to increase efficiency, a metal electrode made in the form of a ring is mounted in it, fixed concentrically to the main comb electrode on the outer cylindrical surface of the dielectric plasma-forming element.

9. The cathode according to claims 1 and 2, characterized in that, in order to form a tubular electron beam, the plasma dielectric element is made in the form of a circle with the possibility of rotation around its axis, the flat surface of which is working, and the main comb electrode is made in the form of a circle smaller diameter located in the center of the dielectric plasma-forming element.

10. The cathode according to claim 9, characterized in that, in order to increase efficiency, an additional comb electrode adjacent to the circular main comb electrode is arranged around it so that discharge gaps are formed between the opposite-facing teeth of the opposite electrodes.