CS268976B1

CS268976B1 - Device for fastening electrodes of electron gun

Info

Publication number: CS268976B1
Application number: CS879105A
Authority: CS
Inventors: Jan Rndr Fiser
Original assignee: Fiser Jan
Priority date: 1987-12-12
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS910587A1

Abstract

podetatou zařízení je, že držák hrotové katody je upevněn na dvojici izolačních desek od sehe oddělených izolačním kroužkem. První izolační deska je upevněna posuvně vůči středové ose základního tělesa. Na druhé izolační desce je upevněn držák 8 hrotovou katodou a nastavitelná stínící elektroda, kterou překrývá nastavitelná extrakční elektroda.The device is characterized in that the tip cathode holder is mounted on a pair of insulating plates separated from each other by an insulating ring. The first insulating plate is mounted slidably relative to the central axis of the base body. On the second insulating plate is mounted a holder 8 with a tip cathode and an adjustable shielding electrode, which is covered by an adjustable extraction electrode.

Description

Vynález se týká zařízení k upevnění elektrod elektronové trysky s hrotovou katodou a stínící a extrakění elektrodou.The invention relates to a device for fixing the electrodes of an electron gun with a tip cathode and a shielding and extraction electrode.

Ultravakuová elektronová tryska s hrotovou katodou a stínící a extrakění elektrodou slouží jako zdroj elektronů v zařízeních pracujících s elektronovým svazkem s vysokou proudovou hustotou elektronů ve svazku a nízkým urychlovacím napětím elektronů .An ultra-vacuum electron gun with a tip cathode and a shielding and extraction electrode serves as a source of electrons in devices operating with an electron beam with a high electron current density in the beam and a low electron acceleration voltage.

V současné době se požaduje, aby elektronové zdroje poskytovaly vysokou proudovou hustotu elektronů ve svazku a byly schopné pracovat s urychlovacím napětím již od 200 V. Tyto požadavky lze splnit pouze tím, že se použije jako zdroj elektronů hrotové katody s hrotem buá z monokrystalu wolframu, nebo s hrotem s LaBg. Pro získání dostatečné proudové hustoty elektronů ve svazku je při nízkých urychlovacích napětích nutno vybavit elektronovou trysku extrakění elektrodou, která svým tvarem a přiloženým potenciálem vytvoří dostatečný gradient na hrotu katody, nutný pro její funkci. Aby soustava, která je složena z hrotové katody, stínící a extrakění elektrody splňovala požadavky kladené na nízkovoltový zdroj eléktronů, je nutné před zabudováním do optického systému tuto mechanicky vystředit do osy systému a jednotlivé prvky vzájemně mezi sebou výškově nastavit. Při tomto seřizování se musí vyloučit jakýkoliv mechanický dotyk s hrotem katody, protože i náhodný dotyk vede k jejímu zničení. Současně je nutné respektovat požadavky na bezpečnou přeskokovou vzdálenost mezi elektrodami a požadavek provozu v ultravakuu.Currently, electron sources are required to provide a high electron current density in the beam and to be able to operate with an acceleration voltage of as little as 200 V. These requirements can only be met by using a tip cathode with a single-crystal tungsten tip or a LaBg tip as the electron source. To obtain a sufficient electron current density in the beam, at low acceleration voltages it is necessary to equip the electron nozzle with an extraction electrode, which, with its shape and applied potential, creates a sufficient gradient at the cathode tip, necessary for its function. In order for the system, which consists of a tip cathode, shielding and extraction electrodes, to meet the requirements for a low-voltage electron source, it is necessary to mechanically center it in the system axis and adjust the individual elements in height with each other before being built into the optical system. During this adjustment, any mechanical contact with the cathode tip must be avoided, as even accidental contact will lead to its destruction. At the same time, it is necessary to respect the requirements for a safe jump distance between the electrodes and the requirement for operation in an ultravacuum.

Tyto požadavky splňuje zařízení k upevnění elektrod elektronové trysky, jehož podstata spočívá v tom, že držák hrotové katody je upevněn na dvojici izolačních desek od sebe oddělených izolačním kroužkem, kde první izolační deska je upevněna posuvně kolmo ke středové ose trysky prstencem přetlačovaným zajištovacími ěrouby k základnímu tělesu, přičemž na.druhé izolační desce je upevněn jednak držák s hrotovou katodou a jednak ve směru středové osy trysky krytem nastavitelná stínící elektroda, zatímco ve směru středové osy trysky krycím víčkem nastavitelná extrakění elektroda je upevněna montážními šrouby k prstenci.These requirements are met by a device for fixing the electrodes of an electron nozzle, the essence of which lies in the fact that the tip cathode holder is fixed to a pair of insulating plates separated from each other by an insulating ring, where the first insulating plate is fixed in a sliding manner perpendicular to the central axis of the nozzle by a ring pressed over by locking screws to the base body, while on the second insulating plate there is fixed, on the one hand, a holder with a tip cathode and, on the other hand, a shielding electrode adjustable in the direction of the central axis of the nozzle by a cover, while an extraction electrode adjustable in the direction of the central axis of the nozzle by a cover cap is fixed to the ring by mounting screws.

Předností nového řešení je, že tento systém umožňuje nezávisle na sobě a postupně vystředit na mechanickou osu hrotovou katodu, stínící elektrodu a extrakění elektrodu tak, aby úchylky od mechanické osy byly minimální, déle tvarem a konstrukcí elektrod umožňuje jejich vzájemně přesné výškové nastavení vzhledem k hrotu katody, přičemž na minimum snižuje možnost náhodného mechanického dotyku stínící elektrody s hrotem katody, protože tato dosedá celým svým obvodem na povrch izolační desky a při centrování se nemůže vyvracet, ale pouze posunovat. Při splnění požadavku pro ultravakuový provoz je současně dodržena minimální přeskoková vzdálenost jednotlivých elektrod a tyto svým centrickým uspořádáním snižují na minimum možnost elektrického výboje. Elektrické propojení pohyblivé katody s ultravakuovými elektrickými průchody, které je provedeno pomocí ohebných vodičů, umožňuje její pohyb při centrování a současně zajišluje dokonalý elektrický kontakt bez přechodových odporů.The advantage of the new solution is that this system allows the tip cathode, shielding electrode and extraction electrode to be independently and gradually centered on the mechanical axis so that deviations from the mechanical axis are minimal, and the shape and construction of the electrodes allow for their mutual precise height adjustment relative to the cathode tip, while minimizing the possibility of accidental mechanical contact of the shielding electrode with the cathode tip, because the latter rests on the surface of the insulating plate with its entire circumference and cannot be turned over during centering, but only moved. While meeting the requirement for ultra-vacuum operation, the minimum jump distance of the individual electrodes is also maintained, and these, with their centric arrangement, minimize the possibility of an electric discharge. The electrical connection of the movable cathode with ultra-vacuum electrical passages, which is made using flexible wires, allows its movement during centering and at the same time ensures perfect electrical contact without transition resistance.

Vynález blíže objasní připojený výkres, na kterém je v osovém řezu naznačeno přibližné provedení ultravakuové elektronové trysky s extrakění elektrodou.The invention will be further explained by the attached drawing, which shows an approximate embodiment of an ultra-vacuum electron gun with electrode extraction in axial section.

Ultravakuová elektronová tryska sestává z nosné keramické vakuové průchodky, která je zakončena kovovým prstencem 1., ke kterému je vakuotěsně přivařeno základní těleso ,2 s vakuově izolačními průchodkami 3, s přívody pro .ohebné vodiče 7, připojené na držák 11. Na čelní plochu základního tělesa j? dosedá první izolační deska 2 přitlačovaná prstencem 6 pomocí zajišlovacích šroubů 23.The ultra-vacuum electron gun consists of a supporting ceramic vacuum bushing, which is terminated by a metal ring 1, to which the basic body 2 with vacuum insulating bushings 3, with leads for flexible conductors 7, is vacuum-tightly welded, connected to a holder 11. The first insulating plate 2, pressed by the ring 6 using locking screws 23, rests on the front surface of the basic body.

CS 268 976 BlCS 268 976 Bl

První izolační deska 2» kterou prochází ohebné vodiče X, je středovým Šroubem 8 se zaoblenou maticí spojena s druhou izolační deskou 2· Mezi oběma deskami 2 a 2 je umístěn izolační kroužek 10» Na druhé izolační desce 2 je připevněn držák 11 hrotové katody £ upevňovacími Šrouby 12, jejichž hlavy jsou zapuStěny do děleného prstence 13. Do otvorů v držáku 11 je zapuštěnými Šrouby 14 upevněna hrotová katoda 4. Stínící elektroda 15 válcového tvaru dosedá na druhou izolační desku 2 ^a elektricky se dotýká držáku 11 katody. Stínící elektroda 15 je ukončena výSkově nastavitelným krytem 17 s otvorem a jeho poloha je fixována zajiSlovacím kroužkem 18. Extrakční elektroda 19 válcového tvaru je připevněna po obvodu k prstenci 6 montážními Srouby 20 a svým okrajem překrývá kovový prstenec £. Extrakční elektroda 19 je zakončena krycím víčkem 21 se středovým otvorem a upevňovacím kroužkem 22.The first insulating plate 2», through which the flexible conductors X pass, is connected to the second insulating plate 2 by a central screw 8 with a rounded nut. An insulating ring 10» is placed between the two plates 2 and 2. The holder 11 of the tip cathode £ is attached to the second insulating plate 2 by means of fastening screws 12, the heads of which are recessed in the split ring 13. The tip cathode 4 is attached to the holes in the holder 11 by means of recessed screws 14. The cylindrical shielding electrode 15 rests on the second insulating plate 2 ^and electrically contacts the cathode holder 11. The shielding electrode 15 is terminated by a height-adjustable cover 17 with an opening and its position is fixed by a locking ring 18. The extraction electrode 19 of cylindrical shape is attached to the ring 6 along the circumference by mounting screws 20 and its edge covers the metal ring £. The extraction electrode 19 is terminated by a cover cap 21 with a central opening and a fixing ring 22.

Pří montáži a vystřelování trysky se postupuje následovně. Do držáku 11 se nasune hrotová katoda £, která se výškově nastaví a upevní zapuštěnými Šrouby 14. Zajišlovacími Šrouby 23 se uvolní prstenec 2 ^a bočním tlakem na druhou izolační desku 2 ⁸⁸ souměrně posunuje i první izolační deska 2· Hrotová katoda 4 se takto nastaví do středové osy systému a prstenec 6 se upevní zajiSlovacími Šrouby 23. Na stínící elektrodu 15 se nasadí kryt 17 s otvorem a výškově nastaví vůči hrotu katody £ a. upevní zajišíovacím kroužkem 1,8. Znovu se provede ustředění a stínící elektroda 15 se přitáhne k držáku 11 upevňovacími Šrouby 16. Jako poslední operace se nasadí extrakční elektroda 19 s krycím víčkem 21. které se také výškcvě nastaví vůči krytu 17. zajistí upevňovacím kroužkem 22 a provede se centrování na středovou osu systému. Potom se extrakční elektroda 19 zajistí montážními Šrouby 20 k prstenci 6. Tím je středění ukončeno a sestavenou ultravakuovou trysku je možno zabudovat do optického systému. ··.The assembly and firing of the nozzle is carried out as follows. The tip cathode £ is inserted into the holder 11, which is adjusted in height and fixed with countersunk screws 14. The ring 2 is released with the locking screws 23 ^and the first insulating plate 2 is moved symmetrically by lateral pressure on the second insulating plate 2 ^88. The tip cathode 4 is thus adjusted to the central axis of the system and the ring 6 is fixed with the locking screws 23. A cover 17 with a hole is placed on the shielding electrode 15 and adjusted in height relative to the cathode tip £ and fixed with the locking ring 1.8. The centering is performed again and the shielding electrode 15 is pulled to the holder 11 by the fixing screws 16. As the last operation, the extraction electrode 19 is put on with the cover cap 21. which is also adjusted in height relative to the cover 17. secured by the fixing ring 22 and the centering is performed on the central axis of the system. Then the extraction electrode 19 is secured to the ring 6 by the mounting screws 20. This completes the centering and the assembled ultra-vacuum nozzle can be built into the optical system. ··.

Zařízení k upevnění elektrod elektronové trysky je určeno zejména pro elektronově optické přístroje, například přístroje pro diagnózu integrovaných obvodů.The device for fixing the electrodes of an electron gun is intended in particular for electron-optical devices, for example devices for diagnosing integrated circuits.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Device for fixing the electrodes of an electron nozzle, characterized in that the holder (11) of the tip cathode (4) is fixed on a pair of insulating plates (5, 9) separated from each other by an insulating ring (10), where the first insulating plate (5) is fixed in a sliding manner perpendicular to the central axis of the nozzle by a ring (6) pressed by locking screws (23) to the base body (2), while on the second insulating plate (9) there is fixed on one hand the holder (11) with the tip cathode (4) and on the other hand in the direction of the central axis of the nozzle by a cover (17) an adjustable shielding electrode (15), while in the direction of the central axis of the nozzle by a cover cap (21) an adjustable extraction electrode (19) is fixed by mounting screws (20) to the ring (6).