An Efficient Method for Generating and Extracting an Electron Beam into the Atmosphere in a Wide-Aperture Accelerator Based on Ion–Electron Emission

S. Yu. Doroshkevich; Дорошкевич С. Ю.; M. S. Vorobyov; Воробьёв М. С.; M. S. Torba; Торба М. С.; A. A. Grishkov; Гришков А. А.; N. N. Koval; Коваль Н. Н.; S. A. Sulakshin; Сулакшин С. А.; V. V. Shugurov; Шугуров В. В.; V. A. Levanisov; Леванисов В. А.

doi:10.31857/S0032816223020052

An Efficient Method for Generating and Extracting an Electron Beam into the Atmosphere in a Wide-Aperture Accelerator Based on Ion–Electron Emission

Authors: Doroshkevich S.Y.¹, Vorobyov M.S.¹, Torba M.S.¹, Grishkov A.A.¹, Koval N.N.¹, Sulakshin S.A.¹, Shugurov V.V.¹, Levanisov V.A.¹
Affiliations:
1. Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
Issue: No 3 (2023)
Pages: 53-60
Section: ОБЩАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
URL: https://ruspoj.com/0032-8162/article/view/670514
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032816223020052
EDN: https://elibrary.ru/UXOCTO
ID: 670514

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

A new method is presented for increasing the coefficient of electron beam extraction into the atmosphere for accelerators with a non-self-sustained high-voltage glow discharge, which is characterized by high-frequency (tens of kilohertz) generation of an auxiliary discharge. An increase in the efficiency of beam extraction into the atmosphere is achieved by using a pulsed auxiliary glow discharge of the orbitron type, also called wire discharge, and by controlling the pulse duty factor of this discharge while stabilizing the average value of its current. Using the example of the accelerator under study, the possibility of increasing the output coefficient by 0.3 relative to the mode with direct current is shown.

References

Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения. М.: Энергоатомиздат, 1984.
Salimov R.A., Cherepkov V.G., Golubenko J.I., Krainov G.S., Korabelnikov B.M., Kuznetsov S.A., Kuksanov N.K., Malinin A.B., Nemytov P.I., Petrov S.E., Prudnikov V.V., Fadeev S.N., Veis M.E. // Radiation Physics and Chemistry. 2000. V. 57. P. 661. https://doi.org/10.1016/S0969-806X(99)00486-7
Брязгин А.А., Безуглов В.И., Кокин Е.Н., Коробейников М.В., Кузнецов Г.И., Макаров И.Г., Острейко Г.Н., Панфилов А.Д., Радченко В.М., Сердобинцев Г.В., Сидоров А.В., Тарнецкий В.В., Тиунов М.А., Факторович Б.Л., Чернов К.Н., Ческидов В.Г. // ПТЭ. 2011. № 3. С. 5.
Воробьёв М.С., Коваль Н.Н., Сулакшин С.А. // ПТЭ. 2015. № 5. С. 112. https://doi.org/10.7868/S0032816215040138
Баранов Г.А., Бодакин Л.В., Гурашвили В.А., Джигайло И.Д., Комаров О.В., Косогоров С.Л., Кузьмин В.Н., Сень В.И., Ткаченко Д.Ю., Успенский Н.А., Шведюк В.Я. // ПТЭ. 2013. № 1. С. 81. https://doi.org/10.7868/S0032816213010047
Соковнин С.Ю. Наносекундные ускорители электронов для радиационных технологий. Екатеринбург: Уральский ГАУ, 2017.
Crocker A., Foster H., Rampson H.M., Holliday J.H. // Electronics Lett. 1972. V. 8. № 18. P. 460.
O’Brien B.B. // Applied Physics Letters. 1973. V. 22. Iss. 10. P. 503. https://doi.org/10.1063/1.1654485
Вагнер И.В., Болгов Э.И., Гракун В.Ф., Гохфельд В.Л., Кудлай В.А. // ЖТФ. 1974. Т. 44. № 8. С. 1669.
Garnsworthy R.K., Mathias L.E.S., Carmichael C.H.H. // Applied physics letters. 1971. V. 19. № 12. P. 506.
Балтаков Ф.Н., Босамыкин В.С., Корнилов В.Г., Кудрявкин Е.В., Павловский А.И., Селявский В.Т., Суханов Л.В., Челпанов В.И. // ЖТФ. 1976. Т. 46. № 10. С. 2195.
Isaacs G.G., Jordan D.L., Dooley P.J. // J. Phys. E.: Sci. Instrum.1979. V. 12. P. 115.
Diop B., Bonnet J., Schmid T., Mohamed A. // Sensors. 2011. V. 11. № 5. P. 5202. https://doi.org/10.3390/s110505202
Гаврилов Н.В., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. // ЖТФ. 1985. Т. 55. № 9. С. 1886.
Нечаев А.А., Персианцев И.Г., Полушкин В.М., Тимофеев М.А., Тугарев В.А. // ПТЭ. 1983. № 2. С. 156.
Денисов С.С., Успенский Н.А., Федяков В.П. // ПТЭ. 1984. № 2. С. 139.
Аброян М.А., Успенский Н.А., Федяков В.П. // ПТЭ. 1984. № 4. С. 24.
Косогоров С.Л., Успенский Н.А., Шведюк В.Я., Васеленок А.А., Джигайло И.Д., Смирнов Г.А. // Известия вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 10. С. 41.
Баранов Г.А., Гурашвили В.А., Джигайло И.Д., Комаров О.В., Косогоров С.Л., Кузьмин В.Н., Немчинов В.С., Сень В.И., Успенский Н.А., Шведюк В.Я. // ПТЭ. 2020. № 2. С. 102. https://doi.org/10.31857/S0032816220030027
Аброян М.А., Евстратов И.Ю., Косогоров С.Л., Мотовилов С.А., Сиротинкин В.В., Шапиро В.Б. // ПТЭ. 1998. № 2. С. 83.
Doroshkevich S., Sulakshin S., Vorobyov M., Koval N., Ekavyan A., Chistyakov A. // IEEE 2020. Proc. of 7th Int. Cong. on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). 21st Int. Symp. on High-Current Electronics (Tomsk). 2020. P. 42. https://doi.org/10.1109/EFRE47760.2020.9241926
McClure G. // Appl. Phys. Lett. 1963. V. 2. № 12. P. 233. https://doi.org/10.1063/1.1753749
Makarov M., Loumani Y., Minea T., Gousset G., Kozyrev A. // Europhys. Lett. 2006. V. 74. № 3. P. 431. https://doi.org/10.1209/epl/i2005-10542-y
Новиков А.А. Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда с анодной плазмой. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Гаврилов Н.В., Крейндель Ю.Е., Месяц Г.А., Шведов Ф.Н. // ПЖТФ. 1988. Т. 14. № 10. С. 865.
Никулин С.П. // ЖТФ. 1997. Т. 67. № 5. С. 43.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.
Метель А.С., Григорьев С.Н., Мельник Ю.А., Панин В.В. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 12. С. 1140.
Torba M.S., Doroshkevich S.Yu., Levanisov V.A., Vorobyov M.S., Koval N.N., Sulakshin S.A. // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2064. 012122. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2064/1/012122
Belkind A., Freilich A., Scholl R. // Surface and Coatings Technology. 1998. V. 108–109. P. 558.
Doroshkevich S.Yu.,Vorobyov M.S., Torba M.S., Koval N.N., Sulakshin S.A., Levanisov V.A., Ekavyan A.A., Chistyakov A.V. // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2064. 012116. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2064/1/012116
Николаев В.Б. // ЖТФ. 1976. № 7. С. 1555.
Seltser S.M., Berger M.J. // Nucl. Instrum. and Methods. 1974. V. 119. P. 157.