Investigation of electron beam transport in a magnetron gun with a secondary-emission cathode

Results are reported from the studies of electron beam generation in the magnetron gun and beam transport over distances of 3 and 40 mm. The studies have demonstrated that the beam current and the beam dimensions remain unchanged with the beam transport over a distance of 40 mm from the gun in the increasing magnetic field, the latter being 10 to 15% higher at the Faraday cup than at the cathode.Приведены результаты исследования генерации и транспортировки электронных пучков магнетронной пушки на расстояние 3 и 40 мм. Исследования показали, что ток пучка и его размеры не изменяются при транспортировке пучка на расстояние 40 мм от пушки в нарастающем магнитном поле, которое на цилиндре Фарадея больше поля на катоде на 10…15%.Приведені результати дослідження генерації та транспортування електронних пучків магнетронної гармати на відстань 3 і 40 мм. Дослідження показали, що струм пучка та його розміри не змінюються при транспортуванні пучка на відстань 40 мм від гармати в наростаючому магнітному полі, яке на циліндрі Фарадея більше поля на катоді на 10…15%

On lengthening the voltage pulse duration of a linear modulator

Experiments were made to investigate the operation of the modulator in combination with the storage capacitor, using the nonlinear properties of the core material of the pulse transformer for the formation of long pulses. Studies were made on the parameters of voltage pulses at the secondary winding of the pulse step-up transformer. We have considered the influence of the PT core demagnetization current and voltage on the shape of the output signal.Проведены эксперименты по исследованию работы модулятора с накопительной емкостью, с целью использования нелинейных свойств материала сердечника импульсного трансформатора для формирования импульсов большой длительности. Изучались параметры импульсов напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора. Рассмотрено влияние тока размагничивания сердечника импульсного трансформатора и напряжения на форму выходного сигнала.Проведені експерименти по дослідженню роботи модулятора з накопичуваною ємністю, з метою використовування нелінійних властивостей матеріалу осердя імпульсного трансформатора задля формування імпульсів великої довжини. Вивчалися параметри імпульсів напруження на вторинній обмотці імпульсного трансформатора. Розглянуто вплив струму розмагнічування та напруги на форму вихідного імпульсу

Studying the modes of electron beam generation in a magnetron gun with a secondary-emission cathode

Modes of electron beam generation and parameters were investigated using a magnetron injection gun with a secondary-emission cathode depending on the magnetic field value and distribution. For the first time it has been shown that the electron current direction in such source can be varied from axial (along the magnetic field direction) to the radial one (across the magnetic field direction) by controlling the amplitude and magnetic field distribution with retention of secondary emission processes on the cathode.Проведено исследование различных режимов генерации и параметров электронных пучков в магнетронной пушке с холодным металлическим вторично-эмиссионным катодом в зависимости от величины и распределения магнитного поля. Впервые показано, что в таком источнике можно осуществлять изменение направления электронного тока от осевого (вдоль направления магнитного поля) к радиальному (поперек направления магнитного поля), регулируя амплитуду и распределение продольного магнитного поля при сохранении вторично-эмиссионных процессов на катоде.Проведено дослідження різних режимів генерації та параметрів електронних пучків у магнетронній гарматі з холодним металевим вторинно-емісійним катодом в залежності від розподілу магнітного поля. Вперше показано, що в такому джерелі можна отримати зміну напряму електронного струму від осьового (вздовж магнітного поля) до радіального (поперек магнітного поля), змінюючи амплітуду та розподіл магнітного поля при збереженні вторинно-емісійних процесів на катоді

Parameters of electron beam generated by RF gun with ferroelectric cathode

RF guns with thermoemission and photoemission cathodes generate an electron beam pulse current and current pulse duration of 10⁻¹…10³ A and 10⁻⁶…10⁻¹² s, respectively. It is proposed to apply a ferroelectric cathode in RF gun. S-band RF gun with the cathode has been researched experimentally. Maximum beam pulse current is 9 A with current pulse duration of 40…90 ns and particle energy of 500 keV.ВЧ-пушки с термо- и фотоэмиссионными катодами генерируют электронные пучки с импульсным током 10⁻¹…10³ A и длительностью импульса 10⁻⁶…10⁻¹² с. Предлагается применение в ВЧ-пушке ферроэлектрического катода. ВЧ-пушка S-диапазона с таким катодом была исследована экспериментально. Максимальный импульсный ток пучка составляет 9 А при длительности импульса 40…90 нс и энергии частиц 500 кэВ.ВЧ-гармати з термо- та фотоемісійними катодами генерують електронні пучки з імпульсним струмом 10⁻¹…10³ A і тривалістю імпульсу 10⁻⁶…10⁻¹² с. Пропонується застосування у ВЧ-гарматі фероелектричного катода. ВЧ-гармата S-діапазону з таким катодом була досліджена експериментально. Максимальний імпульсний струм пучка складає 9 А при тривалості імпульсу 40…90 нс та енергії частинок 500 кеВ

Voltage pulse formation for energizing the magnetron gun with a secondary-emission cathode

Various techniques have been investigated for forming a high-voltage pulse to energize magnetron guns with secondary-emission cathodes. To generate a powerful beam, it was necessary that the storage element in the modulator should have a low wave impedance. A capacitor and a low-impedance forming line were used as a storage element. The flat part of the pulse was formed by means of different correction circuits. The influence of correction circuit elements on the pulse form has been investigated. Consideration has been given to the circuits of spike control by means of the driving generator, and also, by including the correction circuits in the discharge circuit. Spike formation through the use of pulse-transformer parasitic parameters was also considered. The undertaken studies have demonstrated the possibility of creating a modulator for energizing the accelerator with electron energy up to 150 keV.Исследованы различные возможности формирования высоковольтного импульса напряжения для питания магнетронных пушек с вторично-эмиссионными катодами. Для получения мощного пучка необходимо, чтобы накопительный элемент в модуляторе имел малое волновое сопротивление. В качестве накопительного элемента использовались конденсатор и низкоомная формирующая линия. Плоскую часть импульса формировали при помощи различных корректирующих цепочек. Рассмотрено влияние элементов корректирующих цепочек на форму импульса. Рассмотрены схемы регулировки выброса при помощи затравочного генератора и при включении цепей коррекции в разрядный контур, а также формирование выброса за счет паразитных параметров импульсного трансформатора. Проведенные исследования показали возможность создания модулятора для питания ускорителя с энергией электронов до 150 кэВ.Досліджені різні можливості формування високовольтного імпульсу напруги для живлення магнетронних гармат з вторинно-емісійними катодами. Для здобуття потужного пучка необхідно, щоб накопичувальний елемент у модуляторі мав малий хвильовий опір. В якості накопичувального елемента використовувалися конденсатор або низькоомна формуюча лінія. Плоску частину імпульсу формували за допомогою різних корегуючих ланцюгів. Розглянуто вплив елементів корегуючих ланцюгів на форму імпульсу. Розглянуто схеми регулювання викиду напруги за допомогою затравочного генератора та при включенні ланцюгів корекції у розрядний контур, а також за рахунок паразитних параметрів імпульсного трансформатора. Проведені дослідження показали можливість створення модулятора для живлення прискорювачів з енергією електронів до 150 кеВ

Application of permanent magnets for forming solenoidal fields

In the paper the possibility of forming a solenoidal magnetic field with the help of the permanent ring-shaped magnets is considered. The results of modeling a magnetic field for the magnets with the various inside diameter is shown. The possibility of the magnitude control of the magnetic field by the passive and active methods is investigated. In the work the estimation of the cost, mass and size of various magnets was done

Current control of the electron beam formed in the magnetron gun with a secondary-emission cathode

Data are reported on electron beam generation and beam current control in two types of secondary-emission cathode magnetron guns. The influence of the magnetic field value and field distribution on the formation of the beam and its parameters has been investigated in the electron energy range between 20 and 150 keV. The influence of local magnetic field variations on the cathode and the electron beam characteristics has been studied. The possibility to control the electron beam current in various ways has been demonstrated.Приведено результати з формування та управління струмом електронного пучка в двох типах магнетронних гармат з вторинно-емісійними катодами. Досліджено вплив розміру та розподілу магнітного поля на формування пучка та його параметри в діапазоні енергій електронів 20…150 кеВ. Вивчено вплив локальної зміни магнітного поля на катоді на характеристики електронного пучка. Показано можливість управління струмом електронного пучка різними засобами.Приведены результаты по формированию и управлению током электронного пучка в двух типах магнетронных пушек с вторично-эмиссионными катодами. Исследовано влияние величины и распределения магнитного поля на формирование пучка и его параметры в диапазоне энергий электронов 20…150 кэВ. Изучено влияние локального изменения магнитного поля на катоде на характеристики электронного пучка. Показана возможность управления током электронного пучка различными способами

Multichannel system for research of secondary emission pulse electron beam generation

To carry out crossed-field secondary emission electron sources scientific-research developments we have designed and manufactured a 12-channel information measuring system. A hardware complex of the multichannel pulse-signal recording system is built up from a personal computer, crate CAMAC with modules, an interface unit and a synchronization system. The software of information measuring system operates in the Windows environment.Для дослідження вторинно-емісійних електронних гармат зі схрещеними полями нами була розроблена і виготовлена 12-ти канальна інформаційно-вимірювальна система (ІВС). Програмно-технічний комплексмногоканальной системи реєстрації імпульсних сигналів складається з персонального комп'ютера, крейта КАМАК з модулями, блоку сполучення і системи синхронізації. Програмне забезпечення ІВС працює в середовищі Windows.Для исследования вторично-эмиссионных электронных пушек со скрещенными полями нами была разработана и изготовлена 12-ти канальная информационно-измерительная система (ИИС). Программно-технический комплекс многоканальной системы регистрации импульсных сигналов состоит из персонального компьютера, крейта КАМАК с модулями, блока сопряжения и системы синхронизации. Программное обеспечение ИИС работает в среде Windows

The electron accelerator for technological purposes with a secondary-emission electron source as the basis

Results are reported from the studies on the electron beam parameters of the accelerator based on a secondary emission source. The accelerator forms the electron beam with an electron energy of up to 100 keV, a current up to 110 A, a pulse duration between 10 and 20 μs with a repetition rate of 3 to 5 Hz, the power density on the target surface being ~ 2 MW/cm². Targets from various materials were exposed to radiation.Приведені результати дослідження параметрів електронного пучка прискорювача на основі вторинно-еміссійного джерела. Прискорювач формує електронний пучок з енергіею електронів до 100 кеВ, струмом до 110 A, тривалисттю імпульса 10…20 мкс с частотою слідування 3…5 Гц, щільністю потужності на мішені 2 МВт/см². Проведено опромінення мішеней з різних матеріалів.Приведены результаты исследования параметров электронного пучка ускорителя на основе вторично-эмиссионного источника. Ускоритель формирует электронный пучок с энергией электронов до 100 кэВ, длительностью импульса 10…20 мкс с частотой следования 3…5 Гц и плотностью мощности на мишени 2 МВт/см². Проведено облучение мишеней из различных материалов

Investigation of stability electron beam parameters in sources with cold secondary-emission cathodes

The investigation into the generation of tubular electron beams and their parameters in a system of secondaryemission cathodes was carried out. The parameters of electron beams with the use of a multichannel measuring system were measured. In the 8-cathode system at a cathode voltage of ~34 kV and a magnetic field strength of ~3500 Oe the total current of all beams was ~35 A and its stability was 4...5%. In the single magnetron gun at a cathode voltage of ~30 kV and a magnetic field strength of ~2500 Oe the beam current was ~60 A. And its stability was 2...4%.Проведено дослідження генерації та параметрів трубчатих електронних пучків в системі вторинноемісійних катодів. Проведено вимірювання параметрів електронних пучків з допомогою багатоканальної вимірюваної системи. В 8-мі катодній системі при напрузі на катодах ∼34 кВ і напруженості магнітного поля ∼3500 Ое загальний струм пучків був ∼35 А, а стабільність ∼4…5%. В одиночній магнетронній гарматі при напрузі на катоді ∼30 кВ і напруженості магнітного поля ∼2500 Ое струм був ∼60 А, а стабільність ∼2…4%.Проведено исследование генерации и параметров трубчатых электронных пучков в системе вторичноэмиссионных катодов. Измерены параметры электронных пучков с помощью многоканальной измерительной системы. В 8-ми катодной системе при напряжении на катодах ∼34 кВ и напряженности магнитного поля ∼3500 Ое суммарный ток всех пучков составлял ∼35 А., а его стабильность составляет ∼4…5%. В одиночной магнетронной пушке при напряжении на катодах ∼30 кВ и напряженности магнитного поля ∼ 2500 Ое ток пучка составлял ∼60 А., а его стабильность составляет ∼2…4%