|
Расчёт топографии электрических полей системы электростатических поворотов установки электронного охлаждения ионов Новосибирский государственный технический университет Научный руководитель: Подгорный Фёдор Владимирович, не имеет Процессы при высоком напряжении являются определяющими для работы высоковольтных электровакуумных устройств. Поэтому нужно уделять особое внимание расчёту и конструированию высоковольтных устройств. Для обеспечения надёжной работы следует учитывать различные эффекты, приводящие к пробоям, и постараться найти решения, позволяющие их предотвратить. В Институте ядерной физики СО РАН по контракту с IMP (Институт современной физики, Китай) для CSR проекта производится проектирование установки электронного охлаждения ионов. В проектируемой установке используются повороты, в которых установлены электростатические пластины (рис. 1), создающие электрическое поперечное поле. Такое поле обеспечивает поворот и очистку электронного пучка от ионов и электронов, появившихся вследствие ионизации атомов остаточного газа электронным пучком. Это позволяет лучше управлять электронами, отражёнными от коллектора, и понижает напряжение рекуперации за счёт малых потерь электронов.
Рис. 2. Устройство поворота электронного пучка и вакуумная камера. 1 - поворотные пластины, 2 - проходной изолятор, 3 - опорный изолятор .Для расчёта профиля пластин использовалась программа MERMAID, написанная в ИЯФ и позволяющая моделировать электростатические поля. Каждую поворотную пластину удерживают опорный и проходной изоляторы. Напряжение, выдерживаемое изолятором при надёжной работе, в частности, определяется экранировкой мест пайки электродов к керамике, где, вследствие неидеальности изготовления, возможно появление острых кромок. На этой же программе были смоделированы экраны для изоляторов, позволяющие уменьшить напряжённость поля в местах возможного пробоя. Для опорного изолятора при высоком вакууме 10 -11 Торр не потребуется защиты, кроме как со стороны ионного пучка и титановых испарителей, где можно установить лабиринт из плоских стальных пластин с закруглёнными краями. При ионизации атомов остаточного газа рассеянными частицами важно, чтобы коэффициент ионизации был меньше единицы. Для защиты керамики от рассеянных частиц можно установить защитные экраны. При установке экранов, защищающих изолятор от попадания частиц, нужно учесть возможность появления эффекта Пеннинга, вследствие которого рассеянные частицы на длине свободного пробега достигают энергий, достаточных при попадании на стенку для коэффициента вторичной эмиссии, большего единицы. Этот эффект недопустим при нормальной работе установки.В данной работе были проведены расчёты, позволяющие значительно уменьшить напряженность и повысить надёжность работы: расчёт профиля отклоняющих электростатических пластин, расчёт экранов электродов проходного и опорного изоляторов, расчёт высоковольтного ввода. |
| (c) АСФ России, 2001 |