DD153280A1

DD153280A1 - Strahlerzeugungssystem fuer hochleistungs-elektronenkanonen

Info

Publication number: DD153280A1
Application number: DD22397280A
Authority: DD
Inventors: Ardenne Alexander Von; Guenter Jaesch; Alfred Seifert; Wilfried Stephan; Bernd Zeidler; Bernd Roggenbuck; Guenter Haehnel; Bernd Wirker
Original assignee: Ardenne Alexander Von; Guenter Jaesch; Alfred Seifert; Wilfried Stephan; Bernd Zeidler; Bernd Roggenbuck; Guenter Haehnel; Bernd Wirker
Priority date: 1980-09-18
Filing date: 1980-09-18
Publication date: 1981-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strahlerzeugungssystem fuer Hochleistungs-Elektronenkanonen fuer Schmelz-, Verdampfungs- und Waermebehandlungsanlagen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verlaengerung der Einsatzdauer des Ionenfaengers. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe mit einem bekannten Strahlerzeugungssystem dadurch geloest, dasz der Durchmesser des Ionenfaengers den 0,8- bis 0,9fachen Durchmesser der Massivkatode hat und seine Laenge das 2,5- bis 3fache der Massivkatode. Die Befestigung des Ionenfaengers erfolgt an seinem Umfang.

Description

Strahlerzeugungssystem für Hochleistungs-Slektronenkanonen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Strahlerzeugungssystem für Hochleistungs-Blektronenkanonen, insbesondere den darin angeordneten Ionenfänger, Diese Hochleistungs-Blektronenkanonen v/erden im allgemeinen zum Schmelzen, Verdampfen und WärmebehändeIn eingesetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bs ist bekannt, daß in Hochleistungs-Blektronenkanonen, deren Elektronenstrahlleistungen zwischen 10 kV/ und 1200 kW liegen, innerhalb des Bereiches der Strahlführung ein relativ hoher Restgasdruck von mehr als 10~ Pa herrscht (DD-PS 132 380). Aufgrund dieses hohen Restgasdruckes werden sowohl im Bereich der Strahlerzeugung als auch im Bereich der Strahlführung durch den Elektronenstrahl am Restgas positive Ionen gebildet. Da die Massivkatode des Strahlerzeugers auf negativem Hochspannungspotential liegts werden auf diese die im Bereich der Strahlerzeugung und der Strahlführung gebildeten Ionen beschleunigt und führen im achsennahen Bereich der Massivkatode zur Zerstäubung derselben» Unabhängig davon, ob die neue Massivkatode eine axiale Bohrung besitzt oder nicht, ist grundsätzlich hinter der MasBivkatode ein Ionenfänger angeordnet, da der rückläufige Ionenstrom bereits nach wenigen Betriebsstunden durch Zerstäubung auch in einer ungebohrten Massivkatode ein Loch erzeugt.

Der .lonenfanger besteht meist aus Molybdän und hat eine zylindrische Form«, Er besitzt bodenseitig eine axiale Gewindebohrung, in die ein Gewindestift zur Halterung eingeschraubt ist. Sein Durchmesser wird in weiten Grenzen zwischen dem 0,6- und 1,3fachen des Durchmessers der Massivkatode gewählt« Die Länge des lonenfängers beträgt das 1 ,5- bis 2fache des Durchmessers der Massivkatode_e

Die Abmessungen des lonenfängers sind dadurch bestimmt, daß während der Einsatzdauer der Massivkatode eine ausreichende Materialmenge zur Zerstäubung hinter dieser angeordnet ist» Damit wird erreicht, daß sowohl die Massivkatode als auch der Ionenfänger eine Lebensdauer von ca_e 200 Stunden haben_s und daß infolgedessen ein gemeinsamer Wechsel beider Verschleißteile vorgenommen werden kann*

Die Zerstäubung des lonenfängers ist dann soweit fortgeschritten, daß bei weiterer Zerstäubung eine stabile Halterung des lonenfängers nicht mehr gesichert ist. Die Befestigung des lonenfängers erfolgt üblicherweise mittels axial angeordnetem Gewindestift und hat den Nachteil, daß dieser nach der genannten Betriebsdauer nicht mehr lösbar ist, da die V/urzel des abgestäubten Kraters bis an den Gewindestift heranreicht.

Die Zerstäubung des lonenfängers stellt eine erhebliche Belastung des Strahlerzeugers dar, da die aus der Zerstäubung resultierenden Kondensatschichten die Überschlagsneigung des Strahlerzeugers erhöhen«

Ziel, der Erfindung

Das Ziel besteht darin, die Mangel am Stand der Technik zu beseitigen und einen lonenfanger zu schaffen, der in seiner Fertigung und Hontage keinen höheren Aufwand erfordert.

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Darlegung des, Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Strahlerzeugungssystem von Hochleißtungs-Slektronenkanonen einen Ionenfänger zu schaffen, der eine wesentlich längere Einsatzdauer zuläßt und einfach, gehaltert ist*

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem üblichen Strahlerzeugungssystem, bestehend aus Anode und Massivkatode, hinter welcher der lonenfanger angeordnet ist, dadurch gelöst, daß sein Durchmesser das 0,8- bis 0,9fache und seine Länge das 2,5« bis 3fache des Durchmessers der Massivkatode beträgt. Im der Katode abgev/andten Bereich ist der lonenfänger an seinem Umfang mit einer Halterung versehen, die ein leichtes Auswechseln desselben gestattet«

Überraschenderweise wird mit diesen Dimensionen des Ionenfängers erreicht, daß die Lebensdauer auf mindestens 10 000 Betriebsstunden erhöht wird« Der Grund für diesen ungewöhnlichen Effekt wird darin vermutet, daß zwar nach kurzer Zeit infolge Zerstäubung durch Ionen ein tiefer Krater in den Ionenfänger eingebrannt wird, jedoch ab einer gewissen Tiefe sich die abgestäubten Teilchen im Krater wieder ansetzen, so daß sich bei den erfindungsgemäßen Abmessungen des lonenfängers zwischen der Zerstäubungsrate und der Kondensationsrate nahezu ein Gleichgewicht einstellt; es findet ein ständiger Regenerationsprozeß statt. .

Die Fachwelt hatte erwartet, daß eine Verdoppelung der Länge nur eine Verdoppelung der Lebensdauer mit sich bringt, und hat daher auf diesen Schritt verzichtet und stets das gesamte System ausgewechselt ·

Da die besagte Wurzel des eingebrannten Kraters nach 10 000 Betriebsstunden fast den Boden des Ionenfängers erreicht, wäre bei axialer Befestigung eine zusätzliche Verlängerung desselben nötig.

Ausführungsbeiaräel

In der zugehörigen Zeichnung ist ein Strahlerzeugungssystem im Prinzip dargestellt»

Das Strahlerzeugungssystem besteht aus einer Anode 1, einer Massivkatode 2 und einem lonenfanger 3» welcher mittels einer Halterung 4 an seinem Umfang befestigt ist» Die rückläufigen Ionen 5 treten durch die axiale Bohrung der Massivkatode 2 und zerstäuben den oberhalb von ihr angeordneten lonenfanger 3· Die rückläufigen Ionen 5 haben ihre größte Dichte auf der Systemachse j so daß die Form des zerstäubten Kraters 6 im lonenfanger 3 einem Hohlkegel entspricht„ .Wird bei einer Hochleistungs-Blektronenkanone eine Massivkatode von 25 mm Durchmesser verwendet, so muß der lonenfanger einen Durchmesser von 20 bis 23 mm und eine Länge von 63 bis 75 mm haben«

Claims

Strahlerzeugungssystem für Hochleistungs-Elektronenkanonen, bestehend aus Anode, Massivkatode und lonenfanger, dadurch gekennzeichnet» daß der lonenfanger (3) den 0$8~ bis 0,9fachen Durchmesser und die 2,5~ bis 3fache Länge des Durchmessers der Massivkatode (2) besitzt und an seinem Umfang im der Massivkatode (2) abgewandten Bereich gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen