Проект РФФИ 17-08-00627 А «Закономерности и механизмы формирования электрического пробоя высоковольтного ускоряющего промежутка в электродной системе ускорителя электронов с сетчатым плазменным катодом и выводом пучка большого сечения в атмосферу»

Ранее, используя ускоритель электронов с многоапертурным плазменным катодом на основе дугового разряда низкого давления, была экспериментально подтверждена способность стабильной генерации и вывод в атмосферу электронного пучка большого сечения в частотно-импульсном режиме. Простота конструкции, включающая двухэлектродную многоапертурную электронно-оптическую систему, обеспечивает высокую эффективность вывода пучка из вакуума в атмосферу (около 80% при ускоряющем напряжении 200 кВ), а сеточная стабилизация границы эмиссионной плазмы позволяет регулировать параметры пучка (энергию, амплитуду тока пучка, длительность и частоту следования импульсов) в широких пределах со слабой их взаимозависимостью. Явная перспективность использования таких ускорителей, однако, ограничена, в том числе, сравнительно низкой электрической прочностью высоковольтного ускоряющего промежутка, что является серьезной проблемой особенно при работе ускорителя, генерирующего электронный пучок с высокой средней мощностью. Основным механизмом электрического пробоя высоковольтного ускоряющего промежутка в источниках электронов такого типа считается зарядка обратным ионным потоком диэлектрических пленок на поверхности эмиссионной сетки, обращенной в сторону ускоряющего промежутка. Накопление электрического заряда в этом случае приводит к росту напряженности электрического поля в пленке, при достижении определенного значения которого происходит электрический пробой пленки. Ток пробоя приводит к инициированию на поверхности эмиссионной сетки катодного пятна с неограниченной эмиссионной способностью и, как следствие, к электрическому пробою ускоряющего промежутка. Однако, есть и другие механизмы пробоя, которые также могут существенно ограничивать параметры генерируемого электронного пучка. Данный проект посвящен исследованию механизмов возникновения пробоев ускоряющего промежутка, связанных с эмиссионной способностью сетчатого плазменного катода, а также поиску и реализации решений, направленных на увеличение эмиссионной способности плазменного катода, при сохранении или повышении стабильности работы ускорителя в целом. Это позволит расширить спектр возможностей и практических применений ускорителей электронов такого типа.