Электронный источник с пучком большого сечения "ДУЭТ"

Изготовитель: Лаборатория плазменной эмиссионной электроники ИСЭ СО РАН
Страна происхождения: Россия
Год выпуска: 2014

НАЗНАЧЕНИЕ, КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Установка «ДУЭТ» предназначена для генерации широкоаппертурного 15×75 см2 электронного пучка, выведенного через фольговое выпускное окно в атмосферу или газ высокого давления. Использование импульсного дугового разряда в плазменном эмиттере этого источника позволяет реализовать ряд общеизвестных преимуществ, которые недостижимы в других электронных источниках подобного типа. Название «ДУЭТ» связано с тем, что одновременно для генерации эмиссионной плазмы используется два электродуговых плазмогенератора, работающих параллельно, т.е. дуэтом.

Оборудование и конечный продукт

Ускоритель состоит из цилиндрической вакуумной камеры диаметром 700 мм и длиной 1300 мм, внутри которой установлен плазменный эмиттер, представляющий собой полый прямоугольный параллелепипед размерами (800×200×150) мм. В эмиттере находятся два дуговых плазмогенератора, установленные соосно на его торцах. На боковой поверхности плазменного эмиттера расположено плоское эмиссионное окно, размерами (I50×750) мм, закрытое сеткой из нержавеющей стали с ячейкой размерами (0,4×0,4) мм. Плазменный эмиттер крепится к проходному изолятору из полиэтилена с помощью трубчатой штанги, через которую осуществляется ввод электрического питания плазмогенераторов. Внешняя часть проходного изолятора помещена в бак с газовой изоляцией (азот при давлении 6 атм.), что обеспечивает его электрическую прочность до напряжения 200 кВ.

Вывод ускоренных электронов в атмосферу осуществляется через выводное фольговое окно с опорной решеткой размерами (150×750) мм. На опорной решетке закрепляться Al-Be фольга толщиной 40 мкм для вывода электронов в газ высокого давления, или более толстая (~100 мкм) для генерации тормозного рентгеновского излучения.

Извлечение и ускорение электронов осуществляется постоянным высоким напряжением, приложенным между плазменным эмиттером и вакуумной камерой. При выводе пучка в атмосферу или газ высокого давления через тонкую фольгу постоянное ускоряющее напряжение позволяет свести к минимуму потери электронов и получать пучок, близкий к моноэнергетичному, вследствие отсутствия электронов, ускоренных на фронте и спаде импульса высокого напряжения, что имеет место в традиционных импульсных ускорителях.

Основные преимущества

• Достоинством укорителя является возможность независимой регулировки его параметров (тока пучка, энергии ускоренных электронов, длительности импульсов, частоты их следования), что позволяет в широких пределах варьировать режимы облучения газов, материалов и изделий.
• Использование плазменного катода позволяет получать высокую энергетическую эффективность ускорителя и большой срок его службы.

ВОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ:

• широкий и независимый диапазон регулировки параметров;
• относительно низкая энергия выведенного пучка;
• высокая энергетическая эффективность, однородность пучка;
• возможность работы в частотном режиме;
• продолжительное время работы без обслуживания;
• области применения: накачка электроионизационных газовых лазеров, отверждение полимерных покрытий, очистка дымов от загрязнений, синтез газофазных и твердофазных продуктов, конверсия природного газа в жидкое синтезированное топливо, получение мощного СВЧ – излучения, модификация поверхности материалов и изделий (за счет импульсной термообработки, радиационно-химического воздействия и т.д.), стерилизация, целенаправленное воздействие на клетки;
• глубина обработки до 200 мкм;
• возможность обработки жидких и сыпучих материалов;
• возможность конвейерной обработки материалов и изделий;
• средства диагностики позволяют управлять параметрами электронного пучка.

Области применения

1. Накачка электроионизационных газовых лазеров;
2. Плазмохимия:
   • отверждение полимерных покрытий;
   • очистка дымов от загрязнений;
   • синтез газофазных и твердофазных продуктов;
   • конверсия природного газа в жидкое синтезированное топливо;
3. Получение мощного СВЧ – излучения;
4. Модификация поверхности материалов и изделий за счет импульсной термообработки, радиационно-химического воздействия и т.д.;
5. Медицинские и биологические применения:
   • стерилизация;
   • целенаправленное воздействие на клетки.

Экономические и технологические преимущества технологии:

• Экологически чистая технология;
• Для последующей вулканизации не требуются канцерогенные катализаторы;
• Нет расходов на утилизацию опасных отходов производства.