CC BY
16
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 232 1975
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСКОРИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ МАЛОГАБАРИТНОГО БЕТАТРОНА
Ю. II. ЗЕЛЕНОВ, И. П. ОКС, В. С. ПУШИМ, В. Л. ЧАХЛОВ
(Представлена научным семинаром сектора ПМБ)
В процессе изготовления отпаянных ускорительных камер для малогабаритных бетатронов имеются значительные трудности, связанные с высокой точностью монтажа электродов инжектора и установкой его в объем камеры.
В известных конструкциях отпаянных камер для малогабаритных бетатронов [1] сравнительно низкая электрическая прочность инжекторного узла (не более 30 кв) определяется в основном электрической прочностью ножки. В этих конструкциях вывод анода сделан непосредственно в области инжекторного патрубка, и повышение электрической прочности возможно за счет увеличения габаритных размеров ножки инжектора. Однако в малогабаритных бетатронах ввиду ограниченных размеров места для расположения инжекторной ножки такой путь повышения электрической прочности непригоден. Кроме того, индукционный способ сварки ее с баллоном не обеспечивает требуемой точности установки инжектора и приводит к необратимому окислению танталовых электродов.
Рис 1. Конструкции инжекторного и Для устранения перечисленных
геттерного узлов: 1 — ножка, 2 — па- недостатков была разработана но-
трубок камеры, 3 —инжектор, 4— вая конструкция отпаянной ускори-
пружинящие контакты, 5 —анодные тельной камеры бетатрона, которая
Травер3ы' ТИ^ноТяРлеитаВЫВОД> позволила без увеличения габаритов
ножки повысить напряжение ин-жекции и уменьшить общее количество спаев металла со стеклом.
Общий вид камеры представлен на рис. 1 и 2. Она состоит из инжекторного узла, геттерного узла и баллона. Инжекторный узел содержит ножку 1, инжектор 3 и пружинящие контакты 4, приваренные к анодным траверзам 5. В месте касания пружинящих контактов по внутреннему
кольцу патрубка 2 и в области одного из геттерных выводов 6 на проводящее покрытие вожжен слой серебра, обеспечивающий надежный электрический контакт между выводом геттера, проводящим покрытием и анодом инжектора. Объединение выводов анода и проводящего покрытия внутри камеры позволило устранить из области инжекторной ножки вывод анода, находящийся под нулевым потенциалом, и тем самым упростить ее конструкцию и повысить электрическую прочность.
Для установки инжектора в камеру и сварки ножки с баллоном было применено устройство, схематически изображенное на рис. 3. Необходимое положение инжектора обеспечивается специальным шаблоном 7, однозначно фиксированным относительно установочного зажима 5. Инжекторная ножка 9 зажимается катодными выводами в механизме перемещения 10 и при помощи его устанавливается так, чтобы анодная коробка 8 совпала с посадочным местом шаблона. Затем шаблон убирается, и на его месте закрепляется баллон 4. Для этого установочный зажим по направляющим 2 устройства отводится вниз и после установки баллона возвращается в первоначальное положение. Таким образом, юстировка инжектора производится не относительно патрубка камеры, а относительно шаблона установочного зажима, положение баллона в котором соответствует положению камеры в межполюсном пространстве бетатрона.
Сварка ножки с патрубком баллона производится без их предварительного разогрева при помощи ручной горелки. Температура в области инжектора в процессе заварки, как показали измерения, не превышает 80°С, и это не приводит к окислению поверхности электродов. Симметричные конструкции инжекторной ножки и патрубка и сравнительно большое расстояние между швом и баллоном не приводят в процессе сварки к возникновению опасных напряжений в стекле, что позволило устранить последующий отжиг камеры.
Для улучшения качества и повышения производительности заварки возможно применение вертикально-заварочного станка, что особенно важно при серийном изготовлении камер.
Рис. 2. Отпаянная камера.
При изготовлении серии отпаянных камер особое внимание уделялось идентичности электронно-оптических характеристик инжектора. Предварительные исследования показали, что инжектор, формирующий поток электронов с углом оасходимости у = 20н-30°, менее критичен к точности его установки в камеру по сравнению с инжектором, формиру-
Рис. 3. Схема устройства для установки и запарки инжекторной иожки: 1—основание, 2 — направляющая стойка, 3 — винт перемещения зажима, 4 — баллон, 5 — установочный зажим, 6 — фиксирующий упор, 7 — шаблон, 8 — анод инжектора, 9 — пожка, 10 — механизм перемещения иожки.
электродов инжектора представлено на рис. 4. Для обеспечения требуемой геометрии монтаж электродов производился при помощи специальных оправок. Снятие механических напряжений в керне катода производилось трехкратным отжигом в вакууме при температуре 2000иС. После каждого отжига корректировалось положение керна катода относительно фокусирующего электрода. В качестве эмис-
сионного слоя использовался порошок ЬаВ6, нанесенный на керн методом катафореза. Для упрощения изготовления и монтажа анод выполнен без боковых стенок.
С целью упрощения геттерного узла вывод проводящего покрытия был объединен с одним из выводов прямонакального геттера. В качестве газопоглотителя применена титановая фольга размерами 0,1X2X20 мм. Однако из практики эксплуатации отпаянных камер выяснилось, что возможно применение разовых геттеров тина «ВаТЬ, используемых, например, в электронно-лучевых трубках.
По описанной технологии было изготовлено 15 отпаянных камер При их проверке на серийном бетатроне типа ПМБ-6, напряжение ин-жекции в котором не превышает 30 кв, интенсивность у_излУчения составила 19—24 р1час, что несколько выше номинального паспортного значения бетатрона. Стендовые испытания показали увеличение электрической прочности инжекторной ножки до 45-^-50 кв. Известно, что повышение напряжения инжекции в бетатронах при прочих равных условиях приводит к пропорциональному увеличению интенсивности излучения. Поэтому использование разработанной конструкции ускорительной камеры позволит значительно улучшить эффективность серийных бетатронов, а относительно высокая стабильность полученных результатов по интенсивности, обусловленная в основном идентичностью параметров инжекторов, упростит их настройку. Кроме того, сокращение вдвое спаев металла со стеклом резко уменьшило брак в процессе изготовления камер и упростило ряд технологических операций.
ЛИТЕРАТУРА
1. М. А. Л е б е л и н с к и й. Технология электровакуумного производства. М., Госэнергоиздат, 1961.
2. Л. М. Ананьев, Л. А. Л е в ш у к, Д. И. П р о с к у р о в с к и й, В. Л. Ч а х-л о в. Труды IV Межвузовской конференции по электронным ускорителям. М., «Высшая школа», 1964.
3. Л. М. А н а и ь е в, А. А. В о р о б ь е в, В. Н. Г о р б у н о в. Индукционные ускорители электронов — бетатроны. М., Атомиздат, 1961.
5 4 3
Рис. 4. Схема инжектора Керста: 1 —
траверза катода, 2— анод, 3 — мишень, 4 — катод, 5 — фокусирующий электрод.
