RU2253921C1 - Electrons source - Google Patents
Electrons source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253921C1 RU2253921C1 RU2004104023/28A RU2004104023A RU2253921C1 RU 2253921 C1 RU2253921 C1 RU 2253921C1 RU 2004104023/28 A RU2004104023/28 A RU 2004104023/28A RU 2004104023 A RU2004104023 A RU 2004104023A RU 2253921 C1 RU2253921 C1 RU 2253921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- spiral
- source
- electron source
- electron
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к физической электронике и может быть использовано при конструировании оптических квантовых генераторов (ОКГ), в частности при разработке источников электронов для решения широкого круга технологических задач, применяемых, например, в электроионизационных газовых лазерах (ЭИЛ).The present invention relates to physical electronics and can be used in the construction of optical quantum generators (OCG), in particular when developing electron sources to solve a wide range of technological problems used, for example, in electroionization gas lasers (ESA).
Использование ЭИЛ в современных технологиях в первую очередь зависит от надежности и ресурса работы их источника электронов и определяется свойствами выводимого пучка большого сечения (ПБС). Кроме этого источники электронов, предназначенные для генерации ПБС, используемые в различных технологиях, должны обеспечивать высокую равномерность и однородность электронного пучка по сечению.The use of ESA in modern technologies primarily depends on the reliability and service life of their electron source and is determined by the properties of the output beam of a large cross section (PBS). In addition, electron sources intended for the generation of PBS used in various technologies should provide high uniformity and uniformity of the electron beam over the cross section.
Электроны в источниках электронов получают в вакууме термоэлектронной эмиссией прямонакальных катодов, чаще всего состоящих из нескольких накальных элементов, причем ток эмиссии зависит главным образом от их температуры, которая составляет 2000-2700° С. Накальные элементы представляют собой тугоплавкую проволоку длиной несколько десятков сантиметров, находящуюся в натянутом состоянии для предотвращения провисания. При высокой температуре для всех материалов наблюдается резкое снижение предела его прочности, поэтому ресурс работы накальных элементов ограничен. Принудительное натяжение способствует появлению высокотемпературной ползучести, т.к. в металле появляется рекристаллизация - изменение первоначальной структуры материала. Все это снижает стабильность, надежность и ресурс работы не только накальных элементов, но и источника электронов в целом. Известные конструктивные решения не отвечают в полной мере требованиям современных технологических установок.Electrons in electron sources are obtained in vacuum by thermionic emission of directly heated cathodes, most often consisting of several filament elements, and the emission current mainly depends on their temperature, which is 2000-2700 ° C. The filament elements are a refractory wire several tens of centimeters long, located taut to prevent sagging. At high temperatures for all materials there is a sharp decrease in its tensile strength, so the life of the filament elements is limited. Forced tension promotes the appearance of high-temperature creep, because Recrystallization appears in a metal - a change in the initial structure of the material. All this reduces the stability, reliability and service life of not only incandescent elements, but also of the electron source as a whole. Known structural solutions do not fully meet the requirements of modern technological installations.
Известен источник электронов [Электроионизационный лазер с управляемой по сетке электронной пушкой, В.С.Аванесян, А.И.Дутов, Ю.В.Лахно и др. - К.Э., 1977, т.4, N8, с.1827-1929], включающий герметичный цилиндрический корпус с выводным окном, соединенный с высоковольтным источником питания, размещенный коаксиально внутри корпуса защитный экран с сеткой напротив выводного окна, повторяющей его геометрию и электрически соединенной с защитным экраном, расположенный внутри защитного экрана вдоль большей оси корпуса источника электронов катодный узел, состоящий из плоского формирующего электрода и соединенного с источником питания прямонакального катода, состоящего из 9 вольфрамовых нитей. Между катодным узлом и сеткой защитного экрана размещена управляющая сетка, соединенная с источником питания через модулятор. Применение источника электронов такой конструкции в мощных технологических установках ограничено тем, что ток, подводимый от источника питания накала к накальным элементам, проходит через механизм натяжения, представляющий собой металлическую пластину из ленточной пружинной стали. При длительной работе происходит сильный разогрев механизма натяжения не только за счет излучения, но и в результате протекания через него тока накала, что приводит к потере необходимой жесткости механизма натяжения и провисанию накальных элементов. Основным недостатком такого конструктивного решения источника электронов является недостаточная однородность потока электронов в результате провисания накальных элементов за счет перегрева их натяжного механизма, что приводит к ограниченному применению этой конструкции в современных технологических установках, например в мощных электроионизационных газовых лазерах.A well-known source of electrons [Electroionization laser with a grid-controlled electron gun, V.S. Avanesyan, A.I. Dutov, Yu.V. Lakhno et al. - K.E., 1977, v. 4, N8, p. 1827 -1929], including a sealed cylindrical housing with an output window, connected to a high-voltage power supply, a protective screen placed coaxially inside the housing with a grid opposite the output window, repeating its geometry and electrically connected to the protective screen, located inside the protective screen along the larger axis of the electron source housing cathode assembly, co oyaschy of flat forming electrode and connected to a power source directly heated cathode consisting of 9 tungsten filaments. Between the cathode assembly and the shield screen there is a control grid connected to the power source through a modulator. The use of an electron source of this design in powerful technological installations is limited by the fact that the current supplied from the filament power source to the filament elements passes through a tension mechanism, which is a metal plate made of tape spring steel. During long-term operation, the tension mechanism is strongly heated, not only due to radiation, but also as a result of the heating current flowing through it, which leads to a loss of the necessary rigidity of the tension mechanism and sagging of the filament elements. The main disadvantage of such a constructive solution of the electron source is the insufficient uniformity of the electron flux as a result of sagging filament elements due to overheating of their tension mechanism, which leads to the limited use of this design in modern technological installations, for example, in high-power electroionization gas lasers.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является источник электронов [см. Пат. США №3863163, МПК H 01 J 29/48, H 01 J 33/00, публ. 28.01.75], включающий герметичный корпус с выводным окном, соединенный с высоковольтным источником питания, размещенный внутри корпуса защитный экран с сеткой напротив выводного окна, повторяющей его геометрию и электрически соединенной с защитным экраном, расположенный внутри защитного экрана вдоль большей оси корпуса источника электронов катодный узел, состоящий из 80 накальных элементов, выполненных из тугоплавкого металла, расположенных поперек выводного окна и закрепленных в держателях, которые могут перемещаться под действием пружин в изолированных втулках, соединенных с источником питания, и плоского формирующего электрода. Между катодным узлом и сеткой защитного экрана размещена управляющая сетка, соединенная с источником питания через модулятор.Closest to the technical nature of the present invention is an electron source [see Pat. US No. 3863163, IPC H 01 J 29/48, H 01 J 33/00, publ. 01/28/75], including a sealed enclosure with an output window connected to a high-voltage power source, a protective screen placed inside the housing with a grid opposite the output window, repeating its geometry and electrically connected to the protective screen, located inside the protective screen along the major axis of the cathode assembly consisting of 80 filament elements made of refractory metal located across the outlet window and secured in holders that can be moved under the action of a spring n in insulated bushings connected to the power source, and forming a flat electrode. Between the cathode assembly and the shield screen there is a control grid connected to the power source through a modulator.
Применение источника электронов такой конструкции в мощных технологических установках также, как и описано выше, ограничено тем, что при высокой рабочей температуре накальных элементов и одновременном механическом воздействии на них растягивающих пружин возникает высокотемпературная ползучесть материала, из которого сделаны накальные элементы. При этом происходит рекристаллизация, т.е. изменение первичного структурного состояния накальных элементов, что приводит к уменьшению их прочности и твердости и увеличению пластичности. Кроме этого из-за большого количества элементов механизма натяжения и громоздкости конструкции происходит их разогрев, что приводит к сильному выделению адсорбированных газов, в результате чего происходит пробой высоковольтного промежутка источника электронов. Эти обстоятельства снижают срок службы и надежность не только накальных элементов, но и всего источника электронов в целом.The use of an electron source of this design in powerful technological installations, as well as described above, is limited by the fact that at high operating temperature of the filament elements and the simultaneous mechanical action of tensile springs on them, high-temperature creep of the material from which the filament elements are made is generated. In this case, recrystallization occurs, i.e. a change in the primary structural state of the filament elements, which leads to a decrease in their strength and hardness and an increase in ductility. In addition, due to the large number of elements of the tension mechanism and the bulkiness of the structure, they are heated, which leads to a strong release of adsorbed gases, resulting in the breakdown of the high-voltage gap of the electron source. These circumstances reduce the service life and reliability of not only incandescent elements, but also of the entire electron source as a whole.
Нами предложен эффективный источник электронов с большим сроком службы, надежно и экономично работающий в широком диапазоне технологических режимов.We have proposed an efficient electron source with a long service life, which reliably and economically works in a wide range of technological modes.
Такой технический эффект получен, когда в источнике электронов, включающем соединенные с высоковольтным источником питания герметичный корпус с выводным окном и размещенный коаксиально внутри корпуса защитный экран с электрически соединенной с ним сеткой, размещенный в защитном экране, расположенный вдоль большей оси корпуса источника электронов параллельно поверхности выводного окна, соединенный с источником питания накала катодный узел из формирующего электрода и по крайней мере одного протяженного выполненного из тугоплавкого металла катода, обеспечивающего в рабочем объеме источника электронов соблюдение условия μ ≤ μ 0,Such a technical effect is obtained when, in an electron source, including a sealed enclosure with a high-voltage power supply, with a lead-out window and a protective screen placed coaxially inside the case, with a screen electrically connected to it, placed in a protective screen located along the greater axis of the electron source case parallel to the surface of the output a window connected to a glow power supply a cathode assembly of a forming electrode and at least one extended made of refractory Ferrous materials of the cathode, providing a working volume of the electron source adherence conditions μ ≤ μ 0
где μ 0 - необходимое распределение (неоднородность) тока пучка электронов в рабочем объеме;where μ 0 is the necessary distribution (heterogeneity) of the electron beam current in the working volume;
μ - реальное распределение тока пучка электронов;μ is the actual distribution of the electron beam current;
размещенную между катодом и сеткой защитного экрана управляющую сетку, расположенную вдоль катода и соединенную с источником питания через модулятор, новым является то, что протяженный катод выполнен секционированным из n-го количества накальных элементов, где n≥ 2, размещенных с интервалом вдоль большей оси источника электронов, каждый накальный элемент выполнен в виде спирали, намотка которой удовлетворяет условиям: d≤ h≤ 2d и 7≥ D/d≥ 2,The control grid located between the cathode and the shield screen located along the cathode and connected to the power source through the modulator is new, that the extended cathode is made sectioned from the n-th number of filament elements, where n≥ 2, placed at intervals along the major axis of the source electrons, each filament element is made in the form of a spiral, the winding of which satisfies the conditions: d≤ h≤ 2d and 7≥ D / d≥ 2,
гдеWhere
d - диаметр проволоки;d is the diameter of the wire;
h - шаг спирали;h is the pitch of the spiral;
D - диаметр спирали;D is the diameter of the spiral;
длиной L, удовлетворяющей условию f=L2γ /8σ , при f≤ 0,1 Н,a length L satisfying the condition f = L 2 γ / 8σ, with f≤ 0.1 N,
где f - стрела прогиба;where f is the deflection arrow;
γ - удельная нагрузка;γ is the specific load;
σ - напряжение;σ is stress;
Н - расстояние между катодом и управляющей сеткой.H is the distance between the cathode and the control grid.
Нами теоретически обосновано и экспериментально показано, что источник электронов с предложенной нами спиральной конструкцией накальных элементов позволяет достичь предельных значений термоэмиссии электронов, не прибегая к применению механизма натяжения.We have theoretically justified and experimentally shown that an electron source with a spiral design of filament elements that we have proposed allows us to achieve the limiting values of electron thermal emission without resorting to the use of a tension mechanism.
На Фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство (пример конкретного исполнения), где высоковольтный источник 1, корпус 2, накальные элементы 3, источник 4 питания накала, управляющая сетка 5, модулятор 6, защитный экран 7, защитная сетка 8, формирующий электрод 9, выводное окно 10, рабочий объем 11.Figure 1 schematically shows the proposed device (an example of a specific embodiment), where the high-voltage source 1, housing 2, filament elements 3, glow power supply 4,
Н - расстояние от накальных элементов до управляющей сетки;H is the distance from the filament elements to the control grid;
L - длина спирали.L is the length of the spiral.
На Фиг.2 дана зависимость тока пучка от мощности накала, где кривая 12 - для протяженного катода с механизмом натяжения, кривая 13 - для катода из спиральных накальных элементов.Figure 2 shows the dependence of the beam current on the filament power, where
Рн - мощность накала;P n is the power of the glow;
Iy - ток пучка.I y is the beam current.
Источник электронов работает следующим образом (см. Фиг.1). Ускоряющее напряжение создается высоковольтным источником 1, положительный потенциал которого соединен с корпусом 2 источника электронов. Под отрицательным потенциалом находится протяженный катод 3 с источником 4 питания накала, управляющая сетка 5, соединенная со своим источником питания через модулятор 6, защитный экран 7, электрически соединенный с защитной сеткой 8 и формирующий электрод 9. Защитный экран 7 выравнивает напряженность поля внутри герметичного корпуса 2, а сетка 8 предотвращает возможные пробои между управляющей сеткой 5 и корпусом 2. Электроны образуются за счет термоэлектронной эмиссии с нагретого от источника питания накала 4 катода 3. На управляющую сетку 5, конструктивные решения которой достаточно известны и проработаны, от модулятора 6 поступает импульс положительной полярности, под действием которого электроны попадают в ускоряющий промежуток, где ускоряются за счет приложенной разности потенциалов между корпусом 2 и защитным экраном 7 и через выводное окно 10 проникают в пространство 11 для взаимодействия с облучаемым объектом (рабочий объем).The source of electrons works as follows (see Figure 1). The accelerating voltage is created by the high voltage source 1, the positive potential of which is connected to the casing 2 of the electron source. Under the negative potential is an extended cathode 3 with a glow power source 4, a
При конструировании электронно-оптических систем для того, чтобы в рабочем объеме обеспечить требуемое распределение тока пучка электронов, катод должен равномерно заполнять плоскость выводного окна так, чтобы выполнялось условие μ ≤ μ 0, где μ 0 - необходимое распределение (неоднородность) тока пучка электронов в рабочем объеме, μ - реальное распределение тока пучка электронов.When designing electron-optical systems, in order to ensure the required distribution of the electron beam current in the working volume, the cathode should uniformly fill the exit window plane so that the condition μ ≤ μ 0 is satisfied, where μ 0 is the necessary distribution (inhomogeneity) of the electron beam current in working volume, μ is the actual distribution of the electron beam current.
Мы выполнили протяженный катод в виде секций, состоящих из спиралей диаметром D и длиной L, расположенных с интервалом вдоль выводного окна, намотанных из проволоки диаметром d с шагом h, удовлетворяющих условиям: d≤ h≤ 2d и 7≥ D/d≥ 2. Для сохранения параметров электронной оптики необходимо, чтобы при рабочей температуре стрела прогиба спирали была как можно меньше, что определяется из f=L2γ /8σ , где f - стрела прогиба, γ - удельная нагрузка, σ - напряжение. Предельная величина f зависит от расстояния между катодом и управляющей сеткой и обычно это составляет менее 10%, что можно определить как f≤ 0,1H, где Н - расстояние между катодом и управляющей сеткой. Длину спирали выбирают из соотношения стрелы прогиба и конструктивного расстояния сетка-катод, а интервалы между секциями и их взаимное расположение - из условия μ ≤ μ 0. Выполнение этих условий позволяет получить параметры намотки спирали, обеспечивающие ее максимальную жесткость.We performed an extended cathode in the form of sections consisting of spirals of diameter D and length L, spaced at intervals along the exit window, wound from a wire of diameter d with pitch h, satisfying the conditions: d≤ h≤ 2d and 7≥ D / d≥ 2. To preserve the parameters of electronic optics, it is necessary that at the working temperature the arrow deflection of the spiral be as small as possible, which is determined from f = L 2 γ / 8σ, where f is the arrow of deflection, γ is the specific load, and σ is the stress. The limiting value of f depends on the distance between the cathode and the control grid and this is usually less than 10%, which can be defined as f≤ 0.1H, where N is the distance between the cathode and the control grid. The length of the spiral is selected from the ratio of the deflection arrow and the design distance of the grid-cathode, and the intervals between the sections and their relative position from the condition μ ≤ μ 0 . The fulfillment of these conditions allows to obtain the parameters of the spiral winding, providing its maximum rigidity.
Для получения необходимой амплитуды тока пучка катод необходимо разогреть до соответствующей температуры, при которой возникает термоэлектронная эмиссия, поэтому к нему должна быть подведена требуемая мощность накала, которая определяется, как Рн=Роπ dl, где Рн - мощность накала секции, Ро - удельная нагрузка, d - диаметр проволоки, l - длина проволоки. Однако при подводе предельной мощности к спиральным накальным элементам произойдет их разрушение. Но нами было показано (см. Фиг.2), что возможно достичь необходимой температуры накальных элементов для получения предельной термоэлектронной эмиссии при значительно меньшей мощности (до 30%), которая позволяет надежно функционировать спиральным накальным элементам. Это происходит из-за дополнительного нагрева друг другом соседних витков спирали при выполнении намотки (спирализации) с найденными нами параметрами, что обеспечивает нам минимальную величину стрелы прогиба при выбранной длине спирали.To obtain the necessary amplitude of the beam current, the cathode must be heated to the appropriate temperature at which thermionic emission occurs, therefore, the required glow power must be supplied to it, which is defined as P n = P о π dl, where P n is the section glow power, P o is the specific load, d is the diameter of the wire, l is the length of the wire. However, when the maximum power is supplied to the spiral filament elements, they will be destroyed. But we have shown (see Figure 2) that it is possible to achieve the required temperature of the filament elements to obtain the limiting thermionic emission at a significantly lower power (up to 30%), which allows the spiral filament elements to function reliably. This is due to the additional heating of adjacent spiral coils by each other during winding (spiraling) with the parameters we found, which provides us with a minimum deflection arrow for the selected spiral length.
В проводимых экспериментах была получена зависимость тока пучка электронов (Iу) от мощности источника накала (Рн) для двух вариантов накальных элементов (Фиг.2): проволочного с механизмом натяжения (кривая 12) и накальных элементов в виде спирали (кривая 13). Как видно, при использовании предлагаемой конструкции накальных элементов, например, для тока пучка в 20 А мощность накала составляет 1.9 кВт, тогда как в ранее используемой - 2.3 кВт, т.е. на 30% больше.In the conducted experiments, the dependence of the electron beam current (I y ) on the power of the incandescent source (P n ) was obtained for two types of filament elements (Figure 2): wire with a tension mechanism (curve 12) and filament elements in the form of a spiral (curve 13) . As can be seen, when using the proposed design of filament elements, for example, for a beam current of 20 A, the glow power is 1.9 kW, while in the previously used one it is 2.3 kW, i.e. 30% more.
На нашем предприятии был изготовлен и испытан источник электронов с накальными элементами, выполненными в форме спиралей без механизма их натяжения. Корпус представляет собой цилиндр из нержавеющей стали с внутренним диаметром 500 мм, длиной 1500 мм и толщиной 20 мм. Вдоль оси корпуса расположено выводное окно, имеющее размеры 120× 1000 мм, представляющее собой медную пластину толщиной 50 мм с прозрачностью 50%. К ней плотно прилегает алюминиевая фольга толщиной 40 мкм, которая служит для разделения вакуумного и рабочего объемов. Защитный экран также выполнен в виде цилиндра диаметром 190 мм и длиной 1050 мм с отверстием прямоугольной формы 100× 1000 мм, в котором крепится защитная сетка из стержней диаметром 2 мм, расположенных с шагом 10 мм. Внутри защитного экрана на расстоянии 20 мм от защитной сетки расположена управляющая сетка из молибденовых стержней диаметром 1.6 мм и с шагом 20 мм. Ниже нее на 10 мм в три ряда по 22 в каждом расположены выполненные из вольфрамовой проволоки накальные элементы, соединенные параллельно-последовательно. Длина спирали одного элемента 25 мм, диаметр спирали - 0.45 мм, диаметр проволоки - 0.08 мм. На расстоянии 40 мм от накальных элементов расположен формирующий электрод, который подключен к минусу источника накала.At our enterprise, a source of electrons with filament elements made in the form of spirals without the mechanism of their tension was manufactured and tested. The case is a stainless steel cylinder with an inner diameter of 500 mm, a length of 1500 mm and a thickness of 20 mm. Along the axis of the casing is an exit window measuring 120 × 1000 mm, which is a copper plate 50 mm thick with a transparency of 50%. An aluminum foil 40 μm thick tightly adheres to it, which serves to separate the vacuum and working volumes. The protective screen is also made in the form of a cylinder with a diameter of 190 mm and a length of 1050 mm with a rectangular opening of 100 × 1000 mm, in which a protective grid of rods with a diameter of 2 mm arranged in 10 mm increments is attached. Inside the protective screen at a distance of 20 mm from the protective mesh is a control grid of molybdenum rods with a diameter of 1.6 mm and a pitch of 20 mm. Below it, 10 mm in three rows of 22 in each, there are filament elements made of tungsten wire connected in parallel-series. The length of the spiral of one element is 25 mm, the diameter of the spiral is 0.45 mm, and the diameter of the wire is 0.08 mm. At a distance of 40 mm from the filament elements, a forming electrode is located, which is connected to the minus of the glow source.
Испытания на "долговечность" по термической нагрузке катодно-сеточного узла на предлагаемом устройстве и, для сравнения, на протяженном катоде проводились следующим образом. Включали источник питания накала при мощности 2.7 кВт и измеряли время до первого обрыва накального элемента. Наблюдаемый обрыв в проволочном накальном элементе с механизмом натяжения происходил на 120-140 секундах, что фиксировалось по показаниям вольтметра В7-27 и амперметра М2015 источника питания накала. При испытании спиральных накальных элементов без механизма их натяжения эксперимент пришлось прекратить после 4.5 минут, но не из-за обрыва накального элемента, а из-за ухудшения вакуума в результате сильного перегрева элементов источника электронов, что стало приводить к пробою ускоряющего промежутка.Tests for "durability" in the thermal load of the cathode-grid unit on the proposed device and, for comparison, on an extended cathode were carried out as follows. The heat source was switched on at a power of 2.7 kW and the time to the first break of the filament element was measured. The observed break in the wire filament element with a tension mechanism occurred at 120-140 seconds, which was recorded according to the testimony of the B7-27 voltmeter and the M2015 ammeter of the glow source. When testing spiral filament elements without the mechanism of their tension, the experiment had to be stopped after 4.5 minutes, but not because of the breaking of the filament element, but because of the deterioration of the vacuum as a result of severe overheating of the elements of the electron source, which led to the breakdown of the accelerating gap.
Таким образом, заявляемое устройство обладает высокой надежностью, экономично и имеет увеличенный срок службы, тогда как при использовании проволочных накальных элементов с механизмом натяжения ресурс работы источника электронов в целом низкий из-за изменения первичного структурного состояния накальных элементов, приводящего к уменьшению их прочности и твердости и увеличению пластичности, что приводит к преждевременному обрыву, в результате чего уменьшается надежность.Thus, the claimed device has high reliability, economical and has an extended service life, while when using wire filament elements with a tension mechanism, the life of the electron source is generally low due to changes in the primary structural state of the filament elements, leading to a decrease in their strength and hardness and an increase in ductility, which leads to premature breakage, resulting in reduced reliability.
Это конструкторское решение позволяет расширить диапазон использования таких устройств для решения задач, связанных с использованием электроионизационных лазеров и в современных радиационно-химических технологиях.This design solution allows you to expand the range of use of such devices to solve problems associated with the use of electroionization lasers in modern radiation-chemical technologies.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104023/28A RU2253921C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Electrons source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104023/28A RU2253921C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Electrons source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2253921C1 true RU2253921C1 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35834629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004104023/28A RU2253921C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Electrons source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253921C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281621C1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-08-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Гамма" (ЗАО "НПП "Гамма") | Emitter of electrons |
| RU2321096C1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Cathode assembly for extensive-flow electron gun |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3863163A (en) * | 1973-04-20 | 1975-01-28 | Sherman R Farrell | Broad beam electron gun |
| US4786844A (en) * | 1987-03-30 | 1988-11-22 | Rpc Industries | Wire ion plasma gun |
| RU2089001C1 (en) * | 1996-02-29 | 1997-08-27 | Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" | Source of electrons and method of its manufacture |
| RU2197031C2 (en) * | 2001-03-23 | 2003-01-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем" | Electron source |
-
2004
- 2004-02-11 RU RU2004104023/28A patent/RU2253921C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3863163A (en) * | 1973-04-20 | 1975-01-28 | Sherman R Farrell | Broad beam electron gun |
| US4786844A (en) * | 1987-03-30 | 1988-11-22 | Rpc Industries | Wire ion plasma gun |
| RU2089001C1 (en) * | 1996-02-29 | 1997-08-27 | Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" | Source of electrons and method of its manufacture |
| RU2197031C2 (en) * | 2001-03-23 | 2003-01-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем" | Electron source |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281621C1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-08-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Гамма" (ЗАО "НПП "Гамма") | Emitter of electrons |
| RU2321096C1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Cathode assembly for extensive-flow electron gun |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Togawa et al. | CeB 6 electron gun for low-emittance injector | |
| US7474042B2 (en) | Magnetron with graphite nano-fibers on cathode | |
| KR101120075B1 (en) | Ion source | |
| US8259771B1 (en) | Initiating laser-sustained plasma | |
| US3581093A (en) | Dc operated positive ion accelerator and neutron generator having an externally available ground potential target | |
| Nishimori et al. | Operational experience of a 500 kV photoemission gun | |
| RU2253921C1 (en) | Electrons source | |
| US8081734B2 (en) | Miniature, low-power X-ray tube using a microchannel electron generator electron source | |
| Edison et al. | Enhanced Z pinch using an externally applied magnetic field to stabilize the implosion of an aluminum plasma jet onto a coaxial wire | |
| US2351616A (en) | Electric discharge device | |
| RU2197031C2 (en) | Electron source | |
| TWI339402B (en) | Gas discharge lamp | |
| Queller et al. | High-current carbon-epoxy capillary cathode | |
| Togawa et al. | CeB6 electron gun for the soft X-ray FEL project at SPring-8 | |
| Xun et al. | Characteristics of a velvet cathode under high repetition rate pulse operation | |
| JP2002022899A (en) | Electron beam irradiation device | |
| KR102192187B1 (en) | Ion source | |
| Togawa et al. | Emittance Measurement on the CeB6 Electron Gun for the SPring-8 Compact SASE Source FEL Project | |
| Goktas et al. | Self-confinement of a fast pulsed electron beam generated in a double discharge | |
| TW201142898A (en) | Filament support method, electron gun, and processing device | |
| US1971812A (en) | X-ray device | |
| Togawa et al. | Graphite heater optimized for a low-emittance CeB6 cathode | |
| SU629652A1 (en) | Article-heating method | |
| Birx et al. | The high brightness test stand | |
| Ramakrishna et al. | Laser driven fast electron collimation by magnetic fields from structured targets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20121224 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160212 |