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近几十年,非相对论强流脉冲电子束(HCPEB)作为一种新型的载能束材料表面改性技术得到人们的广泛应用和研究。基于强流、低气压的脉冲潘宁阳极等离子体源型电子枪理论上能够产生密度均匀分布的大束斑电子束,引起人们的高度关注,具有很好地发展前景。本文根据新型HCPEB的运行指标,设计脉冲潘宁等离子体源的结构,通过观察放电现象、测量实验参数,进行电气参数优化,获得一定轴向长度的等离子体通道,满足HCPEB发射要求。 在HOPE-Ⅰ型电子枪中完成潘宁放电的结构和电气连接,在潘宁阳极电压3~5 kV,磁场电压0~190 V,工作气压5.0~8.0×10-2 Pa范围内,对直径为4.5、6和8 cm的潘宁阳极进行测试。实验发现,等离子体放电过程总体分为高电压、小电流和低电压、大电流两个阶段,而最大放电电流只与阳极电压和限流电阻有关。根据放电现象,考察对应高密度均匀等离子体放电条件,发现磁场阈值电压随阳极半径增大而减小,随阳极电压增大而增大。工作气压对于潘宁放电的稳定性具有重要影响,随气压升高放电过程趋于稳定。综合考虑电子枪运行要求,选定潘宁阳极直径8 cm、阳极电压5 kV、磁场电压170 V和工作气压7.0×10-2 Pa的优化条件,可形成长度为17.5 cm的稳定等离子体通道,在此电气参数下进行电子束发射的试验。 结果发现该参数下形成的通道中等离子体密度过高,导致电子束发射失败。经过适当地调整参数降低等离子体密度后,成功的发射了电子束。