DE2325786C2 - Circuit for regulating the operating parameters of an electron gun - Google Patents
Circuit for regulating the operating parameters of an electron gunInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit according to the preamble of claim 1.
Indirekt beheizte Katoden für Elektronenstrahlsysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie den direkt beheizten Katoden hinsichtlich Leistungsdichte und Standzeit merklich überlegen sind. Hierbei ist von Bedeutung, daß sich die Standzeit einer Katode umgekehrt proportional zu der ihr aufgezwungenen Leistungsdichte verhält. Indirekt beheizte Katoden sind auch weniger empfindlich gegenüber Einflüssen des zu bearbeitenden bzw. behandelnden Guts. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, direkt beheizte Elektronenstrahlsysteme von Hochltistungskanonen durch indirekt beheizte zu ersetzen. Ein erhebliches Hindernis auf diesem Wege ist jedoch das ungenügende Regelverhalten der indirekt beheizbaren Kanonen.Indirectly heated cathodes for electron beam systems are becoming increasingly important, as they are the directly heated cathodes in terms of power density and service life are noticeably superior. It is important that the service life of a cathode is inversely proportional to the power density imposed on it. Indirectly heated cathodes are also less sensitive to influences of the material to be processed or treated. It therefore has There has been no lack of attempts, directly heated electron beam systems from high-performance cannons through indirect to replace heated. A major obstacle on this way, however, is the inadequate control behavior the indirectly heated cannons.
Durch die DE-OS 19 35 710 ist bereits eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei der Lediglich der Strahlstrom des Hauptstroms erfaßt und einem Regelsystem aufgeschaltet wird, das in Parallelschaltung und mit gleichsinniger Wirkung die Heizung der Primärkatode sowie die Beschleunigungsspannung zwischen Primär- und Sekundärkatode beeinflußt Nach den dort gemachten Ausführungen ist es zwar möglich, einen der beiden parallelen Regelkreise wegzulassen, jedoch wird dann lediglich der Regelkreis für die Beheizung der Hilfskatode wirksam, der in Folge der Eigenart der Katode eine beträchtliche Trägheit, verbunden mit einem ungünstigen Einschwingverhalten besitzt Eine Regelung oder gar Begrenzung des Emissionsstroms zwischen Hilfs- und Hauptkatode istFrom DE-OS 19 35 710 a circuit according to the preamble of claim 1 is already known in which Only the jet stream of the main stream is recorded and connected to a control system that is connected in parallel and with the same effect the heating of the primary cathode and the acceleration voltage influenced between primary and secondary cathode According to the statements made there, it is possible to to omit one of the two parallel control loops, but then only the control loop for the Heating of the auxiliary cathode effective, which due to the nature of the cathode causes considerable inertia, associated with an unfavorable transient response has a regulation or even limitation of the Emission current between auxiliary and main cathode is
ίο nicht vorgesehen, so daß das bekannte System sehr anfällig auf eine Überlastung und/oder eine Störung reagiert Sofern der Hauptstrahl nicht mehr aufgefangen wird oder das Meßsignal, z. B. durch eine Leitungsunterbrechung, nicht mehr in die Regelanordnung zurückgeführt wird, tritt automatisch ein Hochregeln der Heizleistung der Hilfskatode ein, die notwendigerweise im Extremfall bis zur Zerstörung der Hauptkatode führt Eine Stabilisierung des bekannten Regelsystems ist praktisch nicht möglich, so daß eine erhebliche Schwingungsneigung beim Auftreten von Regelungsvorgängen in Kauf genommen werden muß. Hierbei ist insbesondere von Bedeutung, daß Elektronenstrahlerzeuger für Schmelz- und Materialbearbeitungsanlagen spontanen Änderungen der Betriebsparameter unterliegen. Da bei der bekannten Schaltung der Regelkreis nur die Beschleunigungsspannung an der Hauptkatode beeinflußt, ändern sich die Elektronengeschwindigkeiten und damit notwendigerweise auch die Strahlfokussierung, weil die Ablenkung von Elektronen sich bei konstantem Magnetfeld der elektromagnetischen Fokussierungslinse mit der Elektronengeschwindigkeit ändert. Gerade die Strahlfokussierung für den Emissionsstrom der Hauptkatode aber soll bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen möglichst unverändert bleiben. Schließlich ist auch bei dem bekannten System keine Vorsorge für die Vermeidung von Totzeiten in den einzelnen Teilsystemen getroffen worden.ίο not provided, so the well-known system very much reacts susceptibly to an overload and / or a disturbance If the main beam is no longer caught is or the measurement signal, z. B. by a line interruption, no longer in the control system is fed back, an increase in the heating power of the auxiliary cathode occurs automatically, which is necessary in the extreme case to the destruction of the main cathode leads to a stabilization of the known Control system is practically impossible, so that a considerable tendency to oscillate when Control processes must be accepted. It is particularly important that the electron gun for melting and material processing plants spontaneous changes in the operating parameters subject. Since in the known circuit the control loop only applies the acceleration voltage to the Main cathode influenced, the electron velocities change and thus necessarily also the Beam focusing because the deflection of electrons is at a constant magnetic field of the electromagnetic Focusing lens changes with the electron speed. Especially the beam focusing for the However, the emission current of the main cathode should be as unchanged as possible during certain processing operations stay. Finally, there is no provision for avoiding dead times in the known system either the individual subsystems have been taken.
Durch die DD-PS 70 674 ist es bei einem aus Primär- und Sekundärkatode bestehenden Katodensystem bekannt, die Emissionstemperatur der Sekundärkatode konstant zu halten. Dies geschieht über den Heizstrom der Primärkatode, die von einer Transduktorschaltung beeinflußt wird. Der Widerstand der Transduktorschaltung wird außer von einem Sollwert mittels einer ersten Steuerwicklung über zwei elektrische Kreise beeinflußt, in denen weitere Steuerwicklungen liegen, die beide der ersten Steuerwicklung entgegenwirken. Der eine elektrische Kreis erfaßt den Heizstrom der Primärkatode, der andere elektrische Kreis den Emissionsstrom der Primärkatode, der zur Sekundärkatode fließt. Beide elektrische Kreise sind über Stellwiderstände einstellbar und besitzen Zenerdioden, die das Regelverhalten von Zweipunktreglern besitzen. Wie aus der Funktionsbeschreibung hervorgeht, stellen die beiden elektrischenFrom DD-PS 70 674 it is known for a cathode system consisting of a primary and secondary cathode, to keep the emission temperature of the secondary cathode constant. This is done via the heating current the primary cathode, which is influenced by a transductor circuit. The resistance of the transducer circuit is influenced in addition to a setpoint value by means of a first control winding via two electrical circuits, in which there are further control windings, both of which counteract the first control winding. The one electrical circuit detects the heating current of the primary cathode, the other electrical circuit the emission current of the Primary cathode that flows to the secondary cathode. Both electrical circuits can be set using variable resistors and have Zener diodes, which have the control behavior of two-point regulators. As from the functional description showing the two make electrical
" Kreise sogenannte Begrenzungsschaltungen dar, durch welche die Maximalwerte des Heiz- und Emissionsstroms der Primärkatode festgelegt werden. In der bekannten Schaltung fehlt völlig eine Erfassung und Regelung des Emissionsstroms der Hauptkatode, der für"Circle so-called limiting circuits through which determine the maximum values of the heating and emission current of the primary cathode. In the known circuit completely lacks a detection and regulation of the emission current of the main cathode, which for
ho viele Fälle, insbesondere aber zur kontinuierlichen Regelung des gesamten Elektronenstrahlerzeugers unerläßlich ist.ho many cases, but especially for continuous Regulation of the entire electron gun is essential.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, dieThe invention is based on the object of specifying a circuit of the type mentioned above, which
f5 sich durch gutes Stabilitätsverhalten, kurze Ansprechzeiten, geringe Regelabweichungen, die Möglichkeit der Begrenzung der einzelnen Regelgrößen und eine leichte Inbetriebnahme gegenüber dem Stande der Technikf5 is characterized by good stability behavior, short response times, small control deviations, the possibility of limiting the individual controlled variables and a slight Commissioning compared to the state of the art
auszeichnetexcels
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Schaltung erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale. sThe task at hand is solved by the im The preamble of claim 1 described circuit according to the invention by the in the characterizing part of the Features mentioned in claim 1. s
Durch die erfindungsgemäße Scha'.tung wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfang gelöst: Die Schaltung weist ein ausgezeichnetes Stabilitätsverhalten bei Eingriffen in die Betriebsparameter auf. Fs erfolgt eine sofortige Überschwingungsfreie Einstellung auf sprunghafte Änderungen vorgegebener Werte. Durch die bei der erfindungsgemäßen Schaltung erreichte Konstanthaltung der Beschleunigungsspannung der Hauptkathode unterliegt die Strahlfokussierung keinen unerwünschten Änderungen. Die systembedingten Totzeiten können zwischen den in Reihe geschalteten Einzelreglern jeweils unterdrückt werden, so daß sich keine Addition der Totzeiten ergibt. Jede der einzelnen Störgrößen wird für sich genommen zurückgeführt, so daß jeder der dadurch gebildeten P.egelkreise für sich stabilisiert werden kann.The object set is achieved in full by the inventive Scha'.tung: The The circuit exhibits excellent stability behavior when interfering with the operating parameters. Fs there is an immediate overshoot-free setting in response to sudden changes in specified values. By keeping the acceleration voltage constant, which is achieved in the circuit according to the invention of the main cathode, the beam focusing is not subject to any undesired changes. The systemic Dead times can be suppressed between the individual controllers connected in series, so that there is no addition of the dead times. Each of the individual disturbance variables is taken back, so that each of the level circles thus formed can be stabilized for itself.
Gegenüber dem Stande der Technik gestattet die erfindungsgernäße Kaskadenschaltung eine unabhängige Optimierung sämtlicher drei Regelkreise. Nach einer Optimierung des ersten Regelkreises ist es möglich, auch den zweiten und danach den dritten Regelkreis zu optimieren, ohne daß nach jeder Optimierung jeweils der vorangegangene Regelkreis neu optimiert werden muß. Diese Unabhängigkeit der Regelkreise hat dynamische Vorteile, welche die inherente Trägheit der Hilfskatode bzw. deren Beheizung mehr als ausgleichen.Compared to the prior art, the cascade connection according to the invention allows an independent one Optimization of all three control loops. After optimizing the first control loop, it is possible to also to optimize the second and then the third control loop without each optimization the previous control loop must be re-optimized. This independence of the control loops has dynamic advantages, which more than compensate for the inherent inertia of the auxiliary cathode and its heating.
Außerdem ermöglicht die Kaskadenschaltung eine Begrenzung der einzelnen Regelgrößen in jedem Regelkreis. Die Begrenzung kann hierbei auch unterschiedlich sein, je nach dem Werkstoff und damit der Temperaturbeständigkeit der Hauptkatode. Dies ist insbesondere deswegen von Bedeutung, weil der Strahlstrom der Hilfskatode mit einer großen Energiedichte auf die Hauptkatode auftrifft, die unvermeidbar eine gewisse Wärmeträgheit besitzt. Eine zu starke <o Beheizung führt häufig zum teilweisen Verspritzen und Verdampfen des Materials der Hauptkatode, so daß eine verkürzte Lebensdauer die Folge ist. Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich zusätzlich durch eine wesentlich größere Standzeit des gesamten « Katodensystems aus.In addition, the cascade connection enables the individual controlled variables to be limited in each Control loop. The limitation can also be different, depending on the material and thus the Temperature resistance of the main cathode. This is particularly important because of the Beam current of the auxiliary cathode hits the main cathode with a high energy density, which is unavoidable has a certain thermal inertia. Too strong <o Heating often leads to partial splashing and evaporation of the material of the main cathode, so that a shortened service life is the result. The circuit according to the invention is also distinguished by a significantly longer service life of the entire «cathode system.
Die Unterdrückung der Totzeiten erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Anspruch 2, dadurch, daß den Eingängen der Einzelregler je eine vorzugsweise veränderbare Spannungsquelle w zugeordnet ist, deren Polarität derjenigen des rückgeführten Signals entgegengesetzt ist. Die Spannungsquelle kann dabei beispielsweise von einem unter Spannung stehenden Verstellwiderstand gebildet werder.. Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet.The dead times are suppressed according to a development of the invention according to claim 2, characterized in that the inputs of the individual regulators are each assigned a preferably variable voltage source w , the polarity of which is opposite to that of the returned signal. The voltage source can be formed, for example, by a live adjustment resistor. Another development of the invention is characterized in claim 3.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise seien nachfolgend anhand der F i g. 1 und 2 näher beschrieben.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention and its mode of operation are given below with reference to FIG F i g. 1 and 2 described in more detail.
Es zeigtIt shows
F i g. 1 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung einschließlich der wesentlichsten Teile eines Elektronenstrahlerzeuger in schematischer Darstellung undF i g. 1 shows the embodiment of the circuit according to the invention including the most essential parts an electron gun in a schematic representation and
F i g. 2 Diagramme von Emissionsströmen der Haupt- 6S und Hilfskatode in Abhängigkeit von Heizstrom bzw. Emissionsstrom der Hilfskatode.F i g. 2 Diagrams of emission currents of the main 6 S and auxiliary cathode depending on the heating current or emission current of the auxiliary cathode.
In Fie. 1 ist mit 10 eine indirekt beheizbarer Elektronenstrahlerzeuger eines Typs !^zeichnet, wie er für Schmelz- und Verdampfungszwecke eingesetzt wird. Der Elektronenstrahlerzeuger besteht aus einer direkt beheizbaren Hilfskatode 11, einer indirekt beheizbaren Hauptkatode 12, einer Beschleunigungsanode 13 und einer Fokussierungslinse 14. Im Betrieb sendet die Hilfskatode 11 einen Emissionsstrom ie\ aus, durch den die Hauptkatode 12 auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht wird. Richtung und Leistung des Heizelektronenstroms 15 werden durch die Beschleunigungsspannung Ui zwischen Hilfs- und Hauptkatode bestimmt Die Hauptkatode 12 sendet ihrerseits unter dem Einfluß ihrer Betriebstemperatur und einer Potentialdifferenz t/2 zur Beschleunigungsanode 13 ein Elektronenbündel 16 aus, das durch eine elektromagnetische Fokussierungslinse 14 fokussiert wird. Die Fokussierungswirkung läßt sich durch Veränderung des an den Klemmen 49 angelegten Fokussierungsstromes beeinflussen. Das Elektronenbür.del 16 trifft schließlich auf das zu behandelnde Gut 17, beispielsweise eine zu schmelzende und/oder zu verdampfende Metallmenge auf, wobei sich die Strahlenergie in Wärme umwandelt. Das Gut 17 befindet sich in einem elektrisch leitenden Behälter 18, der einen Anschluß 19 besitzt. Dieser Anschluß 19 steht über den Widerstand 41 mit der Anodenseite des Gleichrichters 47 in Verbindung. Über die Leitung 20 wird dem Regelsystem der Istwert des Emissionsstromes der Hauptkatode zugeführt. Einzelheiten des Elektronenstrahlerzeugers 10, seine Anwendung und die Einflüsse seiner Betriebsparameter sind jedoch Stand der Technik, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt.In Fie. 1 is 10 with an indirectly heatable electron beam generator of a type! ^ As it is used for melting and evaporation purposes. The electron gun consists of a directly heatable auxiliary cathode 11, an indirectly heatable main cathode 12, an acceleration anode 13 and a focusing lens 14. During operation, the auxiliary cathode 11 emits an emission current i e \ , which brings the main cathode 12 to the desired operating temperature. The direction and power of the heating electron current 15 are determined by the acceleration voltage Ui between the auxiliary and main cathode.The main cathode 12 in turn sends an electron beam 16 under the influence of its operating temperature and a potential difference t / 2 to the acceleration anode 13, which is focused by an electromagnetic focusing lens 14. The focusing effect can be influenced by changing the focusing current applied to terminals 49. The electron burner 16 finally strikes the item 17 to be treated, for example a quantity of metal to be melted and / or vaporized, the beam energy being converted into heat. The good 17 is located in an electrically conductive container 18 which has a connection 19. This connection 19 is connected to the anode side of the rectifier 47 via the resistor 41. The actual value of the emission current of the main cathode is fed to the control system via line 20. However, details of the electron gun 10, its application and the influences of its operating parameters are state of the art, so that there is no need to discuss them further.
Der Hilfskatode 11 ist über die Leitungen 21 und 22 ein Transformator 23 vorgeschaltet, der den Heizstrom ih und die Heizspannung für die Hilfskatode 11 liefert. Die Heizstromversorgung erfolgt über die Anschlußklemmen 48. Die Anschlußspannung kann stabilisiert sein. Durch Anschluß der Sekundärseite des Transformators 23 über eine Leitung 31 und der Hauptkatode 12 über eine Leitung 32 an einen Gleichrichter 34 mit Transformator 33 kann zwischen Hilfskatode 11 und Hauptkatode 12 eine Potentialdifferenz 1/1 erzeugt werden, die als Beschleunigungsspannung für den Heizelektronenstrom 15 dient. Klemmen 35 dienen zum Anschluß des Systems an eine Spannungsversorgung. Auf der Primärseite des Transformators 33 befindet sich zur Regelung der Beschleunigungsspannung und damit der Heizleistung ein Thyristorsteller 24, dem die benötigten Steuerimpulse von einem Gittersteuersatz 25 zugeführt werden. Der Gittersteuersatz erhält seinerseits die erforderlichen Regelsignale von einem Beschleunigungsspannungsregler 26. Ein der Beschleunigungsspannung Ui proportionales Signal wird über die Leitung 28 auf den Mischpunkt 29 des Beschleunigungsspannungsreglers 26 zurückgeführt. Durch diese Rückführung wird erreicht, daß die Beschleunigungsspannung und damit die Temperatur der Hauptkatode 12 auf vorgegebene Werte begrenzt werden kann. Dem rückgeführten Signal wird außerdem eine Kompensationsspannungsquelle entgegengeschaltet, durch welche die systembedingten Totzeiten der Elektronenstrahlerzeugers vermindert und die Ansprechgeschwindigkeiten erhöht werden. Die erforderliche Kompensationsspannungsquelle enthält im vorliegenden Fall einen Verstellwiderstand 30. A transformer 23, which supplies the heating current ih and the heating voltage for the auxiliary cathode 11, is connected upstream of the auxiliary cathode 11 via the lines 21 and 22. The heating current is supplied via the connection terminals 48. The connection voltage can be stabilized. By connecting the secondary side of the transformer 23 via a line 31 and the main cathode 12 via a line 32 to a rectifier 34 with transformer 33, a potential difference 1/1 can be generated between the auxiliary cathode 11 and the main cathode 12, which serves as an acceleration voltage for the heating electron current 15. Terminals 35 are used to connect the system to a voltage supply. On the primary side of the transformer 33 there is a thyristor controller 24 to regulate the acceleration voltage and thus the heating power, to which the required control pulses are fed from a grid control unit 25. The grid control set for its part receives the necessary control signals from an acceleration voltage regulator 26. A signal proportional to the acceleration voltage Ui is fed back via the line 28 to the mixing point 29 of the acceleration voltage regulator 26. This feedback ensures that the acceleration voltage and thus the temperature of the main cathode 12 can be limited to predetermined values. In addition, a compensation voltage source is connected in opposition to the returned signal, by means of which the system-related dead times of the electron gun are reduced and the response speeds are increased. In the present case, the required compensation voltage source contains an adjustment resistor 30.
Der Emissionsstrom ie\ der Hilfskatode 11 teilt sich auch der Primärseite des Transformators 33 mit und wird auch von dort über einen Wandler 36 und eineThe emission current i e \ of the auxiliary cathode 11 is also shared with the primary side of the transformer 33 and is also transmitted from there via a converter 36 and a
Leitung 37 zum Mischpunkt 38 des Emissionsstromreglers 39 zurückgeführt, der dem Beschleunigungsspannungsregler 26 vorgeschaltet ist, d. h., das Ausgangssignal des Emissionsstromreglers 39 ist das Sollwertsignal für den unterlagerten Beschleunigungsspannungsregelkreis. Durch die Rückführung des Emissionsstroms ;c ι wird erreicht, daß die Emissionsstromstärke des Hilfskatodenkreises und damit die Temperatur der Hauptkatode 12 auf vorgegebene Werte begrenzt werden kann. Analog zur Anordnung am Eingang des Beschleunigungsspannungsreglers 26 wird auch hier dem Mischpunkt 38 des Emissionsstromreglers 39 eine Kompensationsspannungsquelle mit Verstellwiderstand 43 aufgeschaltet, wodurch die Totzeit des Hauptkatodensystems eliminiert werden kann. Jede Änderung des Emissionsstroms ic\ teilt sich damit auch sofort dem Beschleunigungsspannungsregler 26 mit und führt infolgedessen zur jeweils erforderlichen Vergrößerung oder Verkleinerung der Beschelunigungsspannung der Hilfskatode.Line 37 is fed back to the mixing point 38 of the emission current regulator 39, which is connected upstream of the acceleration voltage regulator 26, ie the output signal of the emission current regulator 39 is the setpoint signal for the subordinate acceleration voltage regulating circuit. By recirculating the emission current; It is achieved that the emission current strength of the auxiliary cathode circuit and thus the temperature of the main cathode 12 can be limited to predetermined values. Analogous to the arrangement at the input of the acceleration voltage regulator 26, a compensation voltage source with an adjusting resistor 43 is connected to the mixing point 38 of the emission current regulator 39, whereby the dead time of the main cathode system can be eliminated. Any change in the emission current i c \ is thus immediately communicated to the acceleration voltage regulator 26 and consequently leads to the respectively required increase or decrease in the acceleration voltage of the auxiliary cathode.
Dem Emissionsstromregler 39 für die Hilfskatode 11 ist ein Emissionsstromregler 40 für die Regelung des Emissionsstromes der Hauptkatode 12 vorgeschaltet, d. h. das Ausgangssignal des Emissionsstromreglers 40 ist das Sollwertsignal für den unterlagerten Emissions-Stromregelkreis der Hilfskatode. Dem Mischpunkt 42 des Reglers 40 werden neben dem Sollwertsignal 44 ein dem Emissionsstrom ie2 der Hauptkatode 12 bzw. dem Strahlstrom des Elektronenbündels 16 entsprechendes Regelsignal über die Leitung 20 zugeführt, die über einen Widerstand 41 - zur Erzeugung eines Spannungsabfalles für die Messung — mit dem Anschluß 19 am Behälter 18 in Verbindung steht. Jede Änderung des Sollwertes der Emissionsströme der Haupt- und Hilfskatode teilt sich damit sofort dem Emissionsstromregler 39 und dem Beschleunigungsspannungsregler 26 mit. Um durch schnelle Änderung des Sollwertsignals 44 die Katode nicht zu stark dynamisch zu beanspruchen.The emission current regulator 39 for the auxiliary cathode 11 is preceded by an emission current regulator 40 for regulating the emission current of the main cathode 12, ie the output signal of the emission current regulator 40 is the setpoint signal for the subordinate emission current control circuit of the auxiliary cathode. In addition to the setpoint signal 44, a control signal corresponding to the emission current i e2 of the main cathode 12 or the beam current of the electron beam 16 is fed to the mixing point 42 of the controller 40 via the line 20 Terminal 19 on the container 18 is in communication. Any change in the setpoint value of the emission currents of the main and auxiliary cathodes is thus immediately communicated to the emission current regulator 39 and the acceleration voltage regulator 26. In order not to stress the cathode too dynamically by rapidly changing the setpoint signal 44.
kann dem Mischpunkt 42 ein die Anstiegsgeschwindigkeit des Sollwerts begrenzendes Glied 50 vorgeschaltet werden.A member 50 limiting the rate of increase of the setpoint value can be connected upstream of the mixing point 42 will.
Die Versorgung des Strahlerzeugers mit Hochspannung erfolgt über die Anschlußklemmen 45, den Dreiphasentransformator 46 und den Gleichrichtersatz 47. Bei Versorgung mehrerer Strahlerzeuger durch eine Spannungsquelle wird für das Rückführungssignal zweckmäßig ein auf der Hochspannungsseite desThe jet generator is supplied with high voltage via the connection terminals 45, the Three-phase transformer 46 and the rectifier set 47. If several beam generators are supplied by one The voltage source for the feedback signal is expediently one on the high-voltage side of the
ίο Transformators angeordneter Wandler benutzt.ίο Transformer-arranged converter used.
F i g. 2 zeigt den funktionellen Zusammenhang der einzelnen Betriebsparameter des Elektronenstrahlerzeugers. F i g. 2a gibt die Abhängigkeit des Emissionsstroms ic\ der Hilfskatode 11 von der Höhe der Beschleunigungsspannung U\ wieder. Der Emissionsstrom gehorcht der Schoitky-Langmuir'schen Raumladungsgleichung, wonach gilt: ic\ = U\vl. Je nach Emission der Katode wird die Sättigung (Übergang des Emissionsstromes in die Waagerechte) bei kleinerer oder größerer Spannung u\ erreicht. F i g. 2b zeigt die Abhängigkeit des Emissionsstromes ie1 der Hauptkatode 12 vom Emissionsstrom ie\ der Hilfskatode 11. In F i g. 2c ist praktisch eine Überlagerung der Kurven gemäß F i g. 2a und 2b dargestellt, nämlich die Abhängigkeit des Emissionsstromes iC2 der Hauptkatode 12 von der Beschleunigungsspannung ui der Hilfskatode. Es ist erkennbar, daß die Einzelglieder des Strahlerzeugers regelungstechnisch gesehen mit Totzeiten und einem Proportionalitätsverhalten behaftet sind.F i g. 2 shows the functional relationship between the individual operating parameters of the electron gun. F i g. 2a shows the dependence of the emission current i c \ of the auxiliary cathode 11 on the level of the acceleration voltage U \ . The emission current obeys the Schoitky-Langmuir space charge equation, according to which the following applies: i c \ = U \ vl . Depending on the emission of the cathode, saturation (transition of the emission current to the horizontal) is reached with a lower or higher voltage u \ . F i g. 2b shows the dependence of the emission current i e 1 of the main cathode 12 on the emission current i e \ of the auxiliary cathode 11. In FIG. 2c is practically a superposition of the curves according to FIG. 2a and 2b, namely the dependence of the emission current i C 2 of the main cathode 12 on the acceleration voltage ui of the auxiliary cathode. It can be seen that the individual elements of the jet generator are subject to dead times and a proportionality behavior from a control engineering point of view.
3(1 Zur Eliminierung der Totzeiten dienen die mittels der Verstellwiderstände 30 und 43 an die Mischpunkte 29 bzw. 38 angelegten Signale, die im Falle der Fig.2 beispielsweise jeweils den mit@ bezeichneten Wert haben, die Wirkung ist die, daß der O-Punkt des3 (1 To eliminate the dead times, the signals applied by means of the adjustment resistors 30 and 43 to the mixing points 29 and 38, respectively, which in the case of FIG. Point of
Koordinatensystems auf den jeweiligen Punkt ^verschoben wird, was in Fig.2c durch die zweite Ordinate 51 veranschaulicht ist.Coordinate system shifted to the respective point ^ is what in Fig.2c by the second ordinate 51 is illustrated.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE2325786A DE2325786C2 (en) | 1973-05-22 | 1973-05-22 | Circuit for regulating the operating parameters of an electron gun |
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Family Applications (1)
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