Способ получения электронного луча в аксиально-симметричном генераторе с термокатодом

 

Способ получения электронного луча в аксиально-симметричном генераторе с термокатодом реализован в устройстве , содержащем катод (К), вспомогательный электрод ( ВЭ) 2, анод 4. На ВЭ 2 подают постоянный отрицательный потенциал, а К 1 поддерживают в режиме насьш;ения, причем на БЭ 2 устанавливают напряжение на 1-2% ниже потенциала К .1 , . Изобретение повьппает стабильность мощности луча на изделии . 3 ил. с S СО ЬЛЛХУ -ffff S ,fHB ЧГХХ/уМ- -5О,5нВ -50 к& ы Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 H 01 J 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

KF % <<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13,;

%%%k_#_0 %<+

К tlATEMTY (2)) 3388044/24 — 21 (86) PCT/DE 80/00086 от 07.06.80 (22) 05,02,82 (31) РСТ/DE 80/00086 (32) 07.06,80 . (46) 07.10,87. Бюл, N - 37. (71) Др-инж. Рудольф Хелль ГмбХ (DE) (72) Зигфрид Байсвенгер (DE) (53) 621.385.832 (088.8) (56) Плокс М, Элементарная теория генерации электронного луча триодными системами. — Журнал прикладной физики. т, 3,1951, с. 441-449, Шиллер 3. и др. Электронно-лучевая технология, Пер. с нем. — M, Энергия, 1980, с. 32-35.

„,SU„„44257 А3 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО

ЛУЧА В АКСИАЛЬНΠ— С1ИМЕТРИЧНОМ ГЕНЕРАТОРЕ С ТЕРМОКАТОДОМ (57) Способ получения электронного луча в аксиально-симметричном генераторе с термокатодом реализован в устройстве, содержащем катод (К), вспомогательный электрод (ВЭ) 2, анод 4.

На ВЭ 2 подают постоянный отрицательный потенциал, а К 1 поддерживают в режиме насыщения, причем на ВЭ 2 устанавливают напряжение на 1 — 2X ниже потенциала К 1.. Изобретение повышает стабильность мощности луча на изделии, 3 ил, 1 1 3L

Изобретение относится к технологии изготовления электровакуумных приборов, в частности к генераторам электронного луча высокого постоянства для обработки материалов, Целью изобретения является повышение стабильности мощности луча на изделии.

На фиг,1 и 2 приведены примеры расположения электродов системы .генератора электронного луча и геометрия электронного луча; на фиг, 3— схема для подогрева катода.

Катод 1 (фиг,1) окружен кольцеобразным вспомогательным электродом 2, Вспомогательный электрод 2 имеет более отрицательный потенциал, чем катод 1 ° Если катод 1 нагреть, то он эмиттирует преимущественно со своей поверхности 3 электронный луч, который движется в направлении анода 4 с отверстием 5 и проходит сквозь него.

На отдельных электродах могут быть следующие, напряжения: на катоде -50 кВ, вспомогательном электроде 50,5 кВ и на аноде 08..

Эквипотенциальная поверхность 6 для потенциала поверхности катода от края 7 поверхности 3 катода слегка поднимается и над вспомогательным электродом 2 снова имеет тот же вид, за счет чего электроны, выходящие с боковых поверхностей катода, не добавляются к лучу, Благодаря укаэанному расположению катода и вспомогательного электрода возможнО совместно с нагревом катода до постоянной температуры оптимальное использование системы по мощности, при этом полезно влияние вспомогательного электрода. 2 как параметра для формирования электронного луча.

Катод работает в режиме насьпцения и над поверхностью катода не образуется зона пространственного заряда.

Причиной образования этой зоны в известных устройствах является то, что при неточном выборе эмиттирующей поверхности катода для управления током луча требуется подавать сравнительно высокий отрицательный потенциал на электрод Венельта, за счет чего отсасывающая напряженность поля перед катодом сильно, уменьшается. В этом случае перед катодом образуется зона пространственного заряда из электронов. Обращенная к аноду поверхность

4257 2 ()

l5

55 зоны прострайственного заряда действует как виртуальный источник электронов. Так как эмитирующая площадь зоны пространственного заряда всегда большем, чем активная площадь самого катода, то плотность эмиссии в таких системах меньше, т,е, направленность электронного луча хуже.

Формирование луча можно изменять посредством вспомогательного электрода 2 (фиг ° 2). В отличие от фиг, потенциал вспомогательного электрода 2 выбран более отрицательным, например -51 кВ. Ход линии -50 кВ между катодом и вспомогательным электродом круче, чем на фиг.1.Это приводит к тому, что выходящие иэ катода электроны фокусируются в более тонкий электронный луч.

Таким образом, посредством установки напряжения »а вспомогательном электроде можно изменять геометрию электронного луча без изменения силы тока в луче, Ток эмиссии в режиме насьпцения зависит только от температуры катода. Поэтому, чтобы в данном случае установить определенную силу тока электронного луча, мощность нагрева катода регулируется так, что катод постоянно имеет температуру, cooòBåòствующую требуемой силе тока, Ток эмиссии i (фиг.3) течет от генератора высокого напряжения Н через резистор измерения тока 3. к катоду К. На измерительном резисторе падает пропорциональное току эмис-. сии напряжение U<. Генератор S обеспечивает напряжение U, пропорциональное току луча. Напряжения U .и

Уп подводятся к регулятору R, который выставляет источник напряжения

БЯ цепи тока подогрева катода К так, чтобы U< = U, т.е. катод эмиттирует стабильный ток i причем вследствие однозначной связи между током эмиссии и температурой катода поддерживается постоянная температура катода.

Так как ток луча управляется посредством напряжения на цилиндре Венельта, то мощность накала устанавливают такую, чтобы катод принял более высокую температуру, чем это необходимо для получения желательного тока луча. В течение срока службы; однако, сопротивление катода Е изменяется за счет испарения материала катода, Если катод нагревается ста3 13442 бильным током, то мощность на катоде для нагрева и температура непрерывно возрастают, и, соответственно, снижается температура катода.

В

Изменение температуры катода в ре— зультате старения вызывает изменение эмиссионной способности катода..Стабильный ток луча можно поддерживать регулированием напряжения на электро в 10 де Венельта, однако одновременно изменения напряжения на цилиндре Венельта вызывают изменение геометрии луча.

Зти недостатки устраняются при предлагаемом способе, так как для получения требуемой формы луча установленное напряжение Венельта.не изменяется, поскольку мощность подогрева в течение срока службы катода регулируется так, что катод всегда име— ет одну и ту же температуру, Пример,.На вспомогательном электроде устанавливается напряжение — 600 В, обеспечивающее ток эмис- 2В сии 50 мА, при этом на изделии, помещенном на расстоянии 50 см от катода, диаметр луча 8 мм, При напряжении Be57

4 нельта 500 В диаметр луча увеличива— ется до 15 мм, при напряжении Венельта 620 В он достигает !О мм. Зффект постоянства мощности луча остается в пределах изменений напряжения Венельта 1-27, однако фокусировка оптимальна, т.е. наименьший диаметр луча достигается при напряжении Венельта

600 В, Формула изобретения

Способ получения. электронного луча в аксиально-симметрйчном генераторе с термокатодом, анодом и вспомогательным электродом, поверхность которого, обращенная к аноду, размещена в одной плоскости с рабочей поверхностью катода, при котором на вспомогательный электрод подают постоянный отрицательный потенциал, а катод поддерживают в режиме насыщения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности луча на изделии, на вспомогательном электроде устанавливают напряжение на 1-2Х ниже потенциала катода °!

344257

Составитель Н.Логутко

Техред А.Кравчук Корректор А,Зимокосов

Редактор 0.10рковецкая

Заказ 4841/59

Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4