SE419915B - Gas discharge electron gun with cold cathode - Google Patents
Gas discharge electron gun with cold cathodeInfo
- Publication number
- SE419915B SE419915B SE8007195A SE8007195A SE419915B SE 419915 B SE419915 B SE 419915B SE 8007195 A SE8007195 A SE 8007195A SE 8007195 A SE8007195 A SE 8007195A SE 419915 B SE419915 B SE 419915B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- electron beam
- cathode
- discharge
- channel
- electron
- Prior art date
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000004313 glare Effects 0.000 claims description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- -1 ion ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/077—Electron guns using discharge in gases or vapours as electron sources
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
- C22B9/228—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by particle radiation, e.g. electron beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/06—Sources
- H01J2237/063—Electron sources
- H01J2237/06325—Cold-cathode sources
- H01J2237/06366—Gas discharge electron sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
8fl-07195- 4 2 för att kompensera inverkan av variationen i de i kammaren rådande betingelserna blir elektronkanonens konstruktion mer komplicerad, varjämte dess funktionssäkerhet kan minskas ytterligare på grund av att urladdníngen mellan styrelektroden och anoden inte än stabil, i synnerhet när gastrycket är högt. 8fl-07195- 4 2 to compensate for the effect of the variation in the conditions prevailing in the chamber, the construction of the electron gun becomes more complicated, and its operational reliability can be further reduced due to the discharge between the control electrode and the anode not being stable, especially when the gas pressure is high.
En gasurladdningselektronkanon med kall elektrod är vidare känd, vilken innefattar en katodenhet, vars katod har en plan eller konkav emissionsyta, och en anodenhet.7 .Anodenheten har dels en cylindrisk yta, som är anordnad att omge katodens,s.k. icke-emit- terande del, dels en plan yta, som är anordnad mitt för katodens emissionsyta och försedd med ett hål för passage av elektronstrâlen mot ett strålmål utanför urladdningsrummets gränser, och dels en cy- lindrisk, till hålet gränsande yta, som fortlöper i elektronstrå- lens utbredningsriktning ett avstånd, som är större än hålets mini- mibredd. Den cylindriska ytan, som är anordnad att omge katodens icke-emitterande del, och den plana delen av anodenhetens yta är skilda från katodens utsida ett avstånd, som är mindre än det mini- miavstând, som erfordras för att tända en glimurladdning dem emellan.A cold discharge gas discharge electron gun is further known, which comprises a cathode unit, the cathode of which has a flat or concave emission surface, and an anode unit.7. The anode unit has partly a cylindrical surface, which is arranged to surround the cathode, so-called. non-emitting part, on the one hand a flat surface, which is arranged in the middle of the emission surface of the cathode and provided with a hole for the passage of the electron beam towards a radiation target outside the discharge chamber boundaries, and on the other hand a cylindrical surface adjoining the hole the direction of propagation of the electron beam a distance which is greater than the minimum width of the hole. The cylindrical surface arranged to surround the non-emitting part of the cathode and the flat part of the surface of the anode unit are separated from the outside of the cathode by a distance which is less than the minimum distance required to ignite a glow discharge between them.
En del av den till hålet gränsande insidan är vänd mot plasmat med negativt glimljus och fungerar som kanal för inriktning av elektron- strålen mot det utanför urladdningsrummets gränser liggande utrym- met. Kanonens glímurladdningsparametrar är i detta fall så valda, att elektronstrålen skär gränsen för plasmat med negativt glimljus inom gränserna för ett utrymme, som avgränsas av den mot anodhålet intilliggande ytan. För att kunna styra elektronkanonens elektriska parametrar och göra dessa parametrar stabila är anoden kopplad till ett mittuttag på en spänningsdelare, som är inkopplad mellan katoden och strålmålet (det arhetsstycke-som skall bearbetas). Genom att påtrycka och ändra den i förhållande till strâlmålet negativa anod- potentialen kan man initiera och åstadkomma en glimurladdning med ihålig katod mellan anoden och strålmålet, vilken glimurladdning fungerar som ytterligare elektronkälla. r ' * Gasen ínmatas omedelbart i kammaren, i vilken elektronkano- nens elektroder och strålmålet är anordnade, genom en i kammarens vägg upptagen kanal. Parametrarna hos urladdningen i elektronkano- nen är påverkbara av betingelserna i kammaren, i vilken kanonen är anordnad. Anodens anslutning till spänningsdelarens mittuttag med- för att kanonen inte fungerar stabilt. Genom att arbetsgasen in- matas i kammaren, i vilken kanonen och strålmålet är anordnade, blir elektronkanonens arbete inte stabilt till följd av en ändring 8607195- 4 'Z » i gassammansättningen samt en rubbning (en minskning) i urladdnings- sträckans överslagshållfasthet. Genom att den mot plasmat vända ytan är utformad som en cylindrísk yta (en cylinder) med konstant tvärsníttsyta begränsas arbetsområdet för glimurladdningsparametrar- na i elektronkanonen, varjämte en ökning av elektronkanonens effekt förhindras. När elektronkanonens effekt ökar, vilken ökning åtföl- jes av att plasmat sammanföres med katodens emitteríngsyta, utvid- gas katodytans emitteringszon, varjämte elektronstrålens diameter blir större och den effekt, som skall avgivas vid anoden, ökar på grund av att anoden infångar elektronerna i själva elektronstrålen samt de elektroner, som undergått spridning vid sin rörelse i ur- laddningsrummet.Part of the inside adjacent to the hole faces the plasma with negative glare and acts as a channel for directing the electron beam towards the space outside the discharge space. The glow discharge parameters of the cannon are in this case so chosen that the electron beam intersects the boundary of the plasma with negative glow light within the boundaries of a space delimited by the surface adjacent to the anode hole. In order to be able to control the electrical parameters of the electron gun and make these parameters stable, the anode is connected to a central socket on a voltage divider, which is connected between the cathode and the beam target (the unit to be machined). By applying and changing the negative anode potential in relation to the radiation target, it is possible to initiate and achieve a glow discharge with a hollow cathode between the anode and the radiation target, which glow discharge acts as an additional electron source. * The gas is fed immediately into the chamber, in which the electrodes of the electron gun and the beam target are arranged, through a channel accommodated in the wall of the chamber. The parameters of the discharge in the electron gun can be influenced by the conditions in the chamber in which the gun is arranged. The connection of the anode to the center socket of the voltage divider means that the gun does not work stably. Because the working gas is fed into the chamber in which the cannon and the jet target are arranged, the work of the electron gun does not become stable due to a change in the gas composition and a disturbance (a decrease) in the impact strength of the discharge section. Because the surface facing the plasma is designed as a cylindrical surface (a cylinder) with a constant cross-sectional area, the working range of the glow discharge parameters in the electron gun is limited, and an increase in the power of the electron gun is prevented. As the power of the electron gun increases, which increase is accompanied by the fusion of the plasma with the emitting surface of the cathode, the emission zone of the cathode surface expands, the electron beam diameter increases and the power to be emitted at the anode increases due to the anode trapping electrons in the electron beam itself. as well as the electrons which have been scattered during their movement in the discharge chamber.
Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sådan gasurladdningselektronkanon med kall katod, vid vilken utformningen av anodenhetens insida bidrar till att öka gas- urladdníngselektrzvnkanonens funktíonsstikerhet och effekt.The main object of the present invention is to provide such a cold cathode gas discharge electron gun in which the design of the inside of the anode unit contributes to increasing the functional stiffness and power of the gas discharge electron gun.
Detta uppnås enligt uppfinningen medelst en gasurladdníngs- elektronkanon med kall katod, som innefattar en katodenhet, vars katod har en konkav emissionsyta, och en anodenhet, vars insida är utformad dels med ett parti, som är vänt mot katodens icke-emitte- rande yta och skilt från katodèn ett avstånd, som är mindre än det minimiavstånd, som erfordras för att antända en glimurladdning dem emellan, och dels ett andra parti, som är vänt mot plasmat med ne- gativt glimljus och försett med en kanal för inriktning av elektron- strålen mot ett strâlmål utanför gränserna för elektronkanonens urladdningsrum, varvid det parti av anodenhetens insida, som är vänt mot plasmat med negativt glimljus, enligt uppfinningen, är uppbyggt i form av en serie efter varandra, sett i utbredningsriktningen för elektronstrålen, anordnade ytor, nämligen en rotationskroppsyta, en ringformad yta, och en yta, som är anordnad att bilda en kanal för inriktning av elektronstrålen mot ett utanför elektronkanonens urladdningsrum liggande utrymme, varvid rotationskroppsytan är an- ordnad att bilda ett hålrum, som är förbundet med en kanal för 1 gastryckmätning i urladdningsrummet, och har en tvärsnittsyta, som avtar i utbredningsriktningen för elektronstrålen så, att tvärdimen- sionen hos gränsen för plasmat med negativt glimljus ändrar sig i överensstämmelse med längddimensionen hos ett område för katodspän- ningsfallet, när glimurladdningens parametrar ändras, varigenom läget av elektronstrålens brännpunkt kan hållas konstant, under det att den ringformade ytan är anordnad att bilda ett ringformat hål- .8=907195-4 M rum, som är förbundet med en kanal för gasinmatning i urladdningsïnwu rummet, varvid vid en undre del av den ringformade ytan är fäst en undre del av en hylsa, som är anordnad i ett område för elektron- strålens brännpunkt, vilken hylsas innerdiameter är större än elektron- strålens diameter vid dess brännpunkt, medan en övre del av hylsans_ 'utsida är skild från den ringformade ytan ett avstånd, som är mindre än den genomsnittliga fria våglängden för molekyler av den gas, som tillföres katoden.This is achieved according to the invention by means of a cold cathode gas discharge electron gun, which comprises a cathode unit, the cathode of which has a concave emission surface, and an anode unit, the inside of which is formed partly with a portion facing the non-emitting surface of the cathode and separate from the cathode a distance which is less than the minimum distance required to ignite a glow discharge between them, and a second portion which faces the plasma with negative glow light and is provided with a channel for directing the electron beam. towards a beam target outside the boundaries of the discharge chamber of the electron gun, the portion of the inside of the anode unit facing the plasma with negative glare, according to the invention, being built in a series of successive, seen in the direction of propagation of the electron beam, arranged surfaces, namely a rotating body surface , an annular surface, and a surface, which is arranged to form a channel for directing the electron beam towards an outside of the electron gun space, the rotating body surface being arranged to form a cavity, which is connected to a channel for measuring gas pressure in the discharge space, and has a cross-sectional area which decreases in the direction of propagation of the electron beam so that the cross-dimension of the plasma boundary with negative glow light changes in accordance with the longitudinal dimension of an area of the cathode voltage drop, when the parameters of the glow discharge change, whereby the position of the focal point of the electron beam can be kept constant, while the annular surface is arranged to form an annular hole .8 = 907195-4 M space, which is connected to a channel for gas supply in the discharge inhwu space, wherein at a lower part of the annular surface is attached a lower part of a sleeve, which is arranged in an area of the focal point of the electron beam, which inner diameter of the sleeve is larger than the diameter of the electron beam at its focal point, while an upper part of the outside of the sleeve is separated from the annular surface et t distance which is less than the average free wavelength of molecules of the gas supplied to the cathode.
Det är lämpligt, att ytan, som.är anordnad att bilda kanalen för inriktning av elektronstrålen mot ett utanför kanonens urladd- ningsrum liggande utrymme - i och för att kunna minska kanonens di- mensioner och metallåtgången för framställning av kanonen samt för- bättra elektronstrâlens fokusering - är omgiven av en magnetisk lins, vars fokalplan är beläget mellan hylsans undre och övre ändytor.It is suitable that the surface which is arranged to form the channel for directing the electron beam towards a space located outside the discharge chamber of the cannon - in order to be able to reduce the dimensions of the cannon and the metal consumption for producing the cannon and to improve the focus of the electron beam. is surrounded by a magnetic lens, the focal plane of which is located between the lower and upper end surfaces of the sleeve.
För att dels väsentligt öka kanonens effekt, dels göra dess arbetsförlopp stabilt och dels minska elektronkanonens tvärdímensio- ner ärdet vidare lämpligt, att anodenheten är utformad med dubbel- väggar och att mellan dubbelväggarna är skruvformigt anordnade rör- ledningar, vilka_tillhör dels kanalen för gasínmatning i urladdníngs- rummet och dels kanalen för gastryckmätning i urladdningsrummet och vilkas utsidor är anordnade att tillsammans med väggarnas insida bilda kanaler för kylning av anodenheten medelst_ett genomströmmande värmeöverföringsmedel.In order to significantly increase the power of the gun, to make its workflow stable and to reduce the transverse dimensions of the electron gun, it is furthermore suitable that the anode unit is designed with double walls and that helical pipes are arranged between the double walls, which belong to the gas supply channel in discharge. the room and on the one hand the channel for measuring gas pressure in the discharge room and the outsides of which are arranged to together with the inside of the walls form channels for cooling the anode unit by means of a flowing heat transfer means.
Användningen av uppfinningen gör det möjligt att dels öka stabiliteten av de optoelektroniska egenskaperna hos en urladdning i elektronkanonen, dels hålla elektronstrålens geometriska dimensio- ner och form konstanta,dels ökar arbetsområdet för gastryck i ur- laddningsutrymmet och dels minska eller helt eliminera beroendet hos urladdningens parametrar i elektronkanonen av de betingelser, som uppträder i den kammare, i vilken elektronstrålen införes.The use of the invention makes it possible to increase the stability of the optoelectronic properties of a discharge in the electron gun, to keep the geometric dimensions and shape of the electron beam constant, to increase the working range of gas pressure in the discharge space and to reduce or completely eliminate dependence on discharge parameters. in the electron gun of the conditions which occur in the chamber into which the electron beam is introduced.
Tillämpningen av den enligt uppfinningen föreslagna gasur- laddningselektronkanonen med kall katod gör det vidare möjligt att minska elektronkanonens dimensioner utan försämrande av elektron-' strålens fokusering och att väsentligt öka elektrokanonens effekt.The application of the cold cathode gas discharge electron gun proposed according to the invention further makes it possible to reduce the dimensions of the electron gun without deteriorating the focus of the electron beam and to substantially increase the power of the electron gun.
Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken en planvy av den föreslagna elektronka- nonen med kall katod visas.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which a plan view of the proposed cold cathode electron gun is shown.
Elektronkanonen enligt uppfinningen innefattar en katodenhet 1, som består av en katod 2, som uppbäres av en isolator 3 och är utformad med en konkav emitterande yta H och en icke-emitterande 8907195- 4 5 yta 5. En anodenhet 6 har en insida, vars ena parti 7 är vänt mot katodens 2 icke-emitterande yta 5 och vars andra parti 8 är vänt mot ett plasma 9 med negativt glimljus. Anodenheten 6 är dessutom försedd med en kanal 10 för inriktning av elektronstrålen mot ett strålmål 11 utanför urladdningsrummet. I Partiet 7 av anodenhetens 6 insida är skilt från katodens 2 icke-emitterande yta 5 ett avstånd, som är mindre än det minimiav- stånd, som erfordras för att tända en glimurladdning mellan anoden- heten 6 och katoden 2.The electron gun according to the invention comprises a cathode unit 1, which consists of a cathode 2, which is supported by an insulator 3 and is formed with a concave emitting surface H and a non-emitting surface 5. An anode unit 6 has an inside, the inside of which one portion 7 faces the non-emitting surface 5 of the cathode 2 and the other portion 8 faces a plasma 9 with negative glare. The anode unit 6 is further provided with a channel 10 for directing the electron beam towards a beam target 11 outside the discharge space. In the portion 7 of the inside of the anode unit 6, apart from the non-emitting surface 5 of the cathode 2, a distance which is smaller than the minimum distance required to light a glow discharge between the anode unit 6 and the cathode 2 is.
Det parti 8 av anodenhetens 6 insida, som är vänt mot plas- mat 9 med negativt glimljus, är uppbyggt i form av tre i serie efter varandra, sett i utbredningsriktningen för elektronstrålen, anordna- de rotationskroppsytor 12, 13 och 13.The portion 8 of the inside of the anode unit 6, which faces the plasma 9 with negative glare, is constructed in the form of three in series one after the other, seen in the direction of propagation of the electron beam, arranged rotating body surfaces 12, 13 and 13.
Ytan 12 är anordnad att bilda ett hålrum, som är förbundet med en kanal 15 för gastryckmätning i urladdningsrummet genom ett hål 16. Ytans 12 tvärsnitt avtar i elektronstrålens utbrednings~ riktning så, att tvärdimensionen hos en gräns 17 för plasmat 9 med negativt glimljus ändras i överensstämmelse med längddimensionen 18 hos omrâdet för katodspänningsfallet. Detta gör det möjligt att hålla läget av elektronstrålens 20 brännpunkt 19 konstant, varige- nom man kan begränsa eller eliminera ökningen av den effekt, som avges vid anodenheten 6, när effekten i elektronstrålen 20 ökar.The surface 12 is arranged to form a cavity which is connected to a channel 15 for measuring gas pressure in the discharge space through a hole 16. The cross-section of the surface 12 decreases in the direction of electron beam propagation so that the transverse dimension of a negative light boundary plasma 9 changes in conforming to the length dimension 18 of the area of the cathode voltage drop. This makes it possible to keep the position of the focal point 19 of the electron beam 20 constant, whereby one can limit or eliminate the increase of the power emitted at the anode unit 6, when the power in the electron beam 20 increases.
Ytan 13 är anordnad att bilda ett ringformat hålrum 21, som är avsett att utjämna trycket hos den gas, som skall inmatas i elektronkanonen genom en gasinmatningskanal 22, som är förbunden med hålrummet 21 genom ett hål 23. Vid ytans 13 undre del är fäst den undre delen av en hylsa 2ü, som är anordnad i ett område för elektronstrâlens 20 brännpunkt 19.The surface 13 is arranged to form an annular cavity 21, which is intended to equalize the pressure of the gas to be fed into the electron gun through a gas supply duct 22, which is connected to the cavity 21 through a hole 23. At the lower part of the surface 13 the lower part of a sleeve 2ü, which is arranged in an area of the focal point 19 of the electron beam 20.
För att minska den effekt, som skall avges vid anodenheten 6 medelst elektronstrålen 20 och de elektroner, som undergått sprid- ning i den gas, som befinner sig i urladdningsrummet, är hylsans 2U diameter större än elektronstrålens diameter vid brännpunkten 19.In order to reduce the power to be emitted at the anode unit 6 by means of the electron beam 20 and the electrons which have been scattered in the gas present in the discharge space, the diameter 2U of the sleeve is larger than the diameter of the electron beam at the focal point 19.
Den övre delen av hylsans 2U utsida är skild från den ring- formade ytan 13 och ytan 12 ett avstånd, som är mindre än den genom- snittliga fria våglängden för gasmolekyler, vilket bidrar till att bilda en spalt 25, genom vilken gas tillföras i riktning mot katoden 2. Detta bidrar dels till att förhindra att urladdningen tränger in i hålrummet 21, dels till att det gasflöde, som strömmar ut ur spalten 25 direkt in i urladdningsrummet i elektronkanonen, får en 8867195-4 5 _ M g _i tämligen hög intensitet och omblandas effektivt, och dels till att öka urladdningsparametrarnas stabilitet i kanonen under dess arbets- förlopp.The upper part of the outside of the sleeve 2U is separated from the annular surface 13 and the surface 12 by a distance which is less than the average free wavelength of gas molecules, which contributes to forming a gap 25, through which gas is supplied in the direction against the cathode 2. This contributes partly to preventing the discharge from penetrating into the cavity 21, and partly to the gas flow flowing out of the gap 25 directly into the discharge space of the electron gun, having a rather high intensity 8867195-4 5 _ M g _ and mixed efficiently, and partly to increase the stability of the discharge parameters in the gun during its operation.
Ytan 1H är cylindrisk och anordnad att bilda en kanal för inriktning av elektronstrâlen 20 mot ett utanför urladdningsrummets gränser liggande område. I Kanalen 10 är utvändigt omgiven av en magnetisk lins 26. _ Linsen 26 intar ett optimalt läge, när elektronstrålens 20 brännpunkt 19 i det närmaste sammanfaller med magnetlinsens 26 fokalplan och linsens 26 brännvidd är minimal. En ändring i detta optimala läge försämrar elektronstrålens 20 fokusering på strålmålet 11 eller med- för en ökning av de geometriska dimensionerna hos kanalen 10 för inriktning av strâlen mot strålmâlet 11.The surface 1H is cylindrical and arranged to form a channel for directing the electron beam 20 towards an area outside the boundaries of the discharge space. The channel 10 is externally surrounded by a magnetic lens 26. The lens 26 assumes an optimal position when the focal point 19 of the electron beam 20 almost coincides with the focal plane of the magnetic lens 26 and the focal length of the lens 26 is minimal. A change in this optimal position impairs the focus of the electron beam 20 on the beam target 11 or leads to an increase in the geometric dimensions of the channel 10 for directing the beam towards the beam target 11.
För att öka elektronkanonens effekt är anodenheten 6 tvångs- kyld, för vilket ändamål den är utformad med dubbelväggar, mellan vilka är skruvformigt anordnade rörledningar, vilka tillhör kanalen 22 för gasinmatning i urladdningsrummet samt kanalen 15 för gas-- tryckmätning i urladdningsrummet och vilkas utsidor är anordnade att tillsammans med väggarnas insida bilda kanaler 27 för kylning av anodenheten 6 medelst ett genomströmmande värmeöverföringsmedel 28 (vatten). Förekomsten av kanalerna 27 bidrar till en högre ström- níngshastighet för värmeöverföringsmedlet 28 samt en effektivare kylning av anodenheten 6. Anodenheten 6 är försedd med rörstutsar för tillförsel och bortförsel av värmeöverföringsmedlet 28.To increase the power of the electron gun, the anode unit 6 is forcibly cooled, for the purpose of which it is formed with double walls, between which are helically arranged pipelines, which belong to the channel 22 for gas supply in the discharge chamber and the channel 15 for gas pressure measurement in the discharge chamber and whose outsides are arranged to together with the inside of the walls form channels 27 for cooling the anode unit 6 by means of a flowing heat transfer means 28 (water). The presence of the channels 27 contributes to a higher flow rate of the heat transfer means 28 and a more efficient cooling of the anode unit 6. The anode unit 6 is provided with pipe sockets for supply and removal of the heat transfer means 28.
Den enligt föreliggande uppfinning föreslagna gasurladd- níngselektronkanonen med kall katod fungerar på följande sätt.The cold cathode gas discharge electron gun proposed according to the present invention operates in the following manner.
När gas från en på ritningen icke visad gasinmatningsanord- ning inmataß genom dels kanalen 22 för gasinmatning i ur1addnings~ rummet, dels hålet 23, dels det ringformndo hålrummet 21 och dels spalten 25 mellan hylsan Zü och ytan 13 i elektronkanonens urladd- ningsrum, inställes i detta rum det nödvändiga gastrycket, som kan kontrolleras medelst en på ritningen icke visad vakuummeter, som är ansluten till kanalen 15 för gastryckmätning i urladdningsrummet.When gas from a gas supply device (not shown in the drawing) is fed in through the channel 22 for gas supply in the discharge space, the hole 23, the annular cavity 21 and the gap 25 between the sleeve Zü and the surface 13 in the discharge chamber of the electron gun, this room the necessary gas pressure, which can be checked by means of a vacuum meter (not shown in the drawing), which is connected to the channel 15 for gas pressure measurement in the discharge room.
Den önskade potentialskillnaden pålägges därefter mellan katodenhe- ten 1 och anodenheten 6. Under dessa förhållanden initieras i gas- urladdningselektronkanonens urladdningsrum en högspänningsglimur- laddning, som karakteriseras av förekomsten av två områden, nämli- gen ett område för plasmat 9 med negativt glimljus, som fyller anod- enhetens 6 av ytorna 12, 13 och lä avgränsade hålrum, och ett om- råde för katodspänningsfallet, vilket område ligger mellan gränsen 0007195- 4 Y 17 för plasmat 9 med negativt glímljus och katodens 2 strälningšytané Ä och har en förhållandevis ringa längddimension 18. Inom gränser- na för detta område uppträder (koncentreras) praktiskt taget hela den mellan katodenhetens 1 katod 2 och anodenheten 6 pâtryckta po- tentialskillnaden, samtidigt som i utrymmet mellan katodens 2 icke- emitterande yta 5 och ytan 7 av anodenheten 6 med isolatorn 3 icke alstras någon urladdning på grund av att avståndet mellan dessa ytor är mycket kort.The desired potential difference is then applied between the cathode unit 1 and the anode unit 6. Under these conditions, a high voltage glow discharge is initiated in the discharge space of the gas discharge electron gun, characterized by the presence of two areas, namely an area of the plasma 9 with negative glare, which fills the cavities of the anode unit 6 defined by the surfaces 12, 13 and 1a, and an area for the cathode voltage drop, which area lies between the boundary 0007195-4 Y 17 for the plasma 9 with negative glare and the radiation surface surface Ä of the cathode 2 and has a relatively small longitudinal dimension 18 Within the boundaries of this area, practically the entire potential difference printed between the cathode unit 1 of the cathode unit 1 and the anode unit 6 appears, while in the space between the non-emitting surface 5 of the cathode 2 and the surface 7 of the anode unit 6 with the insulator 3 no discharge is generated due to the fact that the distance between these surfaces is very short.
Det område för katodspänníngsfallet, som är avgränsat av gränsen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus, strålningsytan H och en till ytan H gränsande del av katodens 2 icke-strålande_yta 5, fungerar som ett kombinerat jon- och elektronsystem, i vilket kato- dens 2 stela strålningsyta H utstrålar (emitterar) elektroner under inverkan av bombardemang medelst joner ur plasmat 9 med negativt glimljus samt medelst snabba neutrala partiklar, varvid den stela gränsen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus fungerar som en po- sitiva joner utsträlande yta. Samtidigt som jonerrör sig från grän- sen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus omladdas de, vilket re- sulterar i bildande av snabba neutrala partiklar, varigenom den önskade strömtäthetsfördelningen säkerställas över katodens 2 strålningsyta H.The area of the cathode voltage drop, which is delimited by the boundary 17 of the plasma 9 with negative glare, the radiation surface H and a part 5 of the non-radiating surface 5 adjacent to the surface H, functions as a combined ion and electron system, in which the cathode 2 rigid radiation surface H emits (emits) electrons under the influence of bombardment by means of ions from the plasma 9 with negative glare and by means of fast neutral particles, the rigid boundary 17 for the plasma 9 with negative glare acting as a positive ion radiating surface. At the same time as ion ions move from the boundary 17 of the plasma 9 with negative glare, they are recharged, which results in the formation of fast neutral particles, whereby the desired current density distribution is ensured over the radiation surface H of the cathode 2.
Elektronbanorna i elektronstrålen bestämmes av formen hos ett elektriskt fält inom gränserna av området för katodspännings- fallet, isynnerhet i närheten av katodens 2 strålningsyta N, under det att jonbanorna bestämmes av det elektriska fältets fördelning i närheten av gränsen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus.The electron paths in the electron beam are determined by the shape of an electric field within the limits of the area of the cathode voltage drop, especially in the vicinity of the radiation surface N of the cathode 2, while the ion paths are determined by the distribution of the electric field near the limit 17 of the negative light plasma 9.
När urladdningsparametrarna varierar, ändras emellertid for- men hos gränsen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus och följ- aktligen rörelsebanorna för positiva joner samt formen hos det elektriska fältet inuti omrâdet för katodspänningsfallet, vilket kan leda till en oönskvärd minskning av elektronkanonens verknings- grad.However, when the discharge parameters vary, the shape of the boundary 17 of the plasma 9 changes with negative glare and consequently the paths of movement of positive ions and the shape of the electric field within the range of the cathode voltage drop, which can lead to an undesirable decrease in electron gun efficiency.
Genom att ytan 12 av anodenhetens 6 insida 8 uppvisar ett' tvärsnitt, som minskar i elektronstrålens 20 utbredningsriktning så att tvärdimensionen hos gränsen 17 för plasmat 9 med negativt glimljus ändras i överensstämmelse med längddimensionen 18 av om- rådet för katodspänningsfallet samtidigt som läget av brännpunkten 19 förblir praktiskt taget konstant, minskas elektronkanonens verk- ningsgrad inte i oönskvärd grad genom ändring i elektronstrålens 20In that the surface 12 of the inside 8 of the anode unit 6 has a cross section which decreases in the direction of propagation of the electron beam 20 so that the transverse dimension of the boundary 17 of the plasma 9 with negative glare changes in accordance with the longitudinal dimension 18 of the area of the cathode voltage drop. remains practically constant, the efficiency of the electron gun is not undesirably reduced by changing the electron beam 20
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8007195A SE419915B (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Gas discharge electron gun with cold cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8007195A SE419915B (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Gas discharge electron gun with cold cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE419915B true SE419915B (en) | 1981-08-31 |
Family
ID=20341979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8007195A SE419915B (en) | 1980-10-14 | 1980-10-14 | Gas discharge electron gun with cold cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE419915B (en) |
-
1980
- 1980-10-14 SE SE8007195A patent/SE419915B/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2557078C2 (en) | Electronic beam generator | |
| RU2201006C2 (en) | Device for radiating charged particles, charged-particle radiator, welding apparatus, charged-particle passing unit, and device for producing charged-beam | |
| Osipov et al. | A plasma–cathode electron source designed for industrial use | |
| CN104505325B (en) | A kind of high voltage gas discharge electron gun arrangements | |
| KR101854936B1 (en) | Arc deposition source having a defined electric field | |
| US7488962B2 (en) | Arrangement for the generation of intensive short-wavelength radiation based on a gas discharge plasma | |
| US20140326703A1 (en) | Extended cascade plasma gun | |
| US4412153A (en) | Dual filament ion source | |
| SE419915B (en) | Gas discharge electron gun with cold cathode | |
| RU2139646C1 (en) | Closed-electron-drift plasma accelerator | |
| JP5227239B2 (en) | Hollow cathode discharge tube | |
| WO2014193207A1 (en) | The gas-discharge electron gun | |
| US20080105657A1 (en) | Macroparticle-filtered coating plasma source device | |
| RU2709793C1 (en) | Electron-beam gun with increased service life | |
| KR20190094273A (en) | Plasma torch | |
| RU2740146C1 (en) | Ion source (ion gun) | |
| KR102594269B1 (en) | Plasma Torch | |
| GB2070853A (en) | Parallel-connected cathode segment arrangement for a hot cathode electron impact ion source | |
| US20240062995A1 (en) | Hollow cathode system for generating a plasma and method for operating such a hollow cathode system | |
| RU2371803C1 (en) | Plasma ion source | |
| RU2479884C2 (en) | Axial electron gun | |
| RU2594932C2 (en) | Device of electron beam gun r-250 | |
| TWI673751B (en) | Charged particle device and system for treatment of a substrate and a method for increasing the extraction efficiency thereof | |
| CN113475165A (en) | Electrode for plasma gun | |
| UA18148U (en) | Gas-discharge electron gun |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8007195-4 Effective date: 19910507 Format of ref document f/p: F |