FI70346C - Anordning foer aostadkommande av en elektronridao - Google Patents

Description

70346

LAITE ELEKTRONIVERHON SYNNYTTÄMISEKSI - ANORDNING FÖR ÄSTAD-KOMMANDE AV EN ELEKTRONRIDA

Tämän keksinnön kohteena on laite elektroniverhon synnyttämiseksi, joka laite käsittää pitkänomaisen, elektroneja emittoivan langan, kuoren, joka ympäröi lankaa siten, että lanka sijaitsee kuoren muodostamassa pitkänomaisessa syvennyksessä, elimet elektronien kiihdyttämiseksi seka kammion, johon lanka sitä ympäröivine kuorineen on sijoitettu ja jonka seinämässä on elektroneja läpäisevä ikkuna, jonka läpi elektroni-verho on ohjattavissa.

Materiaalipintoja voidaan käsitellä esimerkiksi määrättyjen kemiallisten reaktioiden aikaansaamiseksi kohdistamalla niihin elektronisäteily. Kysymykseen tulevista reaktioista voidaan mainita huoneen lämpötilassa tapahtuva kalvon ristisidostus tai polymerointi sekä pinnoitteiden tai laminaattien kovetus, ja lisäksi elektronisäteily soveltuu mm. pakkausten sterilointiin.

On tunnettua käyttää laajojen materiaalipintojen säiteilytyk-sessä fokusoitua elektronisuihkua. Tässä menetelmässä pinnan eri osien samanaikainen säteilytys ei kuitenkaan ole mahdollista, vaan menetelmä edellyttää elektronisuihkun pyyhkäisemistä yli säteilytettävän pinnan, mikä merkitsee sitä, että tarvittava laitteisto on suhteellisen monimutkainen.

On edelleen tunnettua toteuttaa säteilytys tasomaisen elektroniverhon avulla, jolloin laitteisto muodostuu olennaisesti yksinkertaisemmaksi. Elektroniverho synnytetään käyttäen elektroni lähteenä tyhjökammioon sijoitettua viivamaista hehkulankaa, josta irtoavat elektronit kiihdytetään korkeajännitteellä ja ohjataan kammion seinämässä olevan elektroneja läpäisevän ikkunan kautta kammion ulkopuolelle. Menetelmässä on kuitenkin ollut vaikeutena se, että koska hehkulangan ominaisuudet vaihtelevat hieman langan eri kohdissa, on tuloksena ollut intensitee11ijakautuma 1 taa n verhon leveyssuunnassa epätasainen ele k hro n iverho.

2 70346 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt tunnettuihin ratkaisuihin liittyvät epäkohdat ja muodostaa laite, jolla voidaan synnyttää elektroniverho, jonka intensiteetti-jakautuma verhon leveyssuunnassa on tasainen tai jossa ko. jakautuma voidaan säätää halutun mukaiseksi. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle laitteelle on se, että elektroneja emittoivaa lankaa ympäröivä kuori on syvennyksen kummallakin reunalla muodostettu kiihdytyselektrodiksi, joka on saatettavissa negatiiviseen potentiaa 1iin kammion seinämään nähden, ja että syvennys muodostaa langasta emittoituneiden elektronien diffuusiotilan, jonka alueella on muotoiltavissa olevia osia, joiden avulla elektronien pääsy kiihdyttävään sähkökenttään ja sen myötä syntyvän elektroniverho n intensiteetti ovat säädettävissä.

Keksinnön mukaisen laitteen toiminta perustuu siihen, että kuoren muodostama syvennys aiheuttaa tietyn viiveen langasta emittoituneiden elektronien pääsylle elektroneja kiihdyttävään sähkökenttään. Tämän viiveen aikana syvennyksessä ehtii tapahtua diffuusiota, joka pyrkii tasaamaan elektronipaIven tiheysero-ja langan pituussuunnassa. Lisäksi syvennystä ympäröivä kuori absorboi itseensä elektroneja, mikä antaa mahdollisuuden säädellä kiihdyttävään sähkökenttään joutuvien elektronien määrää ja siten elektroniverhon intensiteettijakautumaa kuoren ja siihen kuuluvien kiihdytyselektrodien muodon avulla. Niinpä on mahdollista säätää kiihdytyselektrodien keskinäistä etäisyyttä eli sen raon leveyttä, jonka kautta elektronit poistuvat diffuusiotilana toimivasta syvennyksestä, millä vaikutetaan kiihdyttävään kenttään pääsevien elektronien määrään, tai säätää kiihdytyselektrodien muotoa, millä voidaan muuttaa kiihdyttävän kentän kenttäviivojen tiheyttä. Edelleen voidaan kiihdytyselektrodien ja hehkulangan keskinäistä etäisyyttä säätämällä vaikuttaa elektronien viipymäaikaan diffuusio-tilassa.

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnus omaista se, että kiihdytyselektrodeina toimivat syvennyksen 3 70346 reunat ovat elastista, muotoiltavissa olevaa ainetta. Tämä ratkaisu antaa mahdollisuuden laitteen synnyttämän elektroni-verhon intensiteettijakautuman säätelemiseen kokeilujen perusteella .

Eräälle toiselle keksinnön edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että syvennyksen pohjalla on kaksi rinnakkaista uloketta, joiden väliin lanka on sijoitettu niin, että ulokkeet toimivat lisäelektrodeina, jotka säätävät langasta emittoituneiden elektronien pääsyä syvennyksen muodostamaan dif-fuusiotilaan. Myös nämä lisäelektrodit voivat olla elastista, muotoiItävissä olevaa ainetta.

Keksintöä voidaan edelleen soveltaa siten, että lankaa ympäröivä kuori käsittää liikkuvia osia, joiden avulla on mahdollista muuttaa syvennyksen muotoa ja/tai elektrodien keskinäistä etäisyyttä ja siten säätää elektronien pääsyä kiihdyttävään sähkökenttään. Kuori voi tällöin olla kytketty kammion ulkopuolelle mekanismilla, joka mahdollistaa kuoren osien liikuttelun laitteen ollessa toiminnassa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista laitetta elektroni- verhon synnyttämiseksi sekä elektroneilla säteilytettävää kalvorainaa laitteen sivusuunnasta nähtynä ja osaksi leikattuna.

Kuvio 2 esittää leikkausta II-II kuviosta 1.

Kuvio 3 vastaa kuviota 2 esittäen erästä toista keksinnön sovellutusmuotoa.

Kuvio 4 vastaa kuviota 2 esittäen erästä kolmatta keksinnön sovollutusmuotoa ja 4 70346

Kuvia 5 esittää osaa laitteeseen kuuluvasta, elektroneja emittoivaa lankaa ympäröivästä kuoresta keksinnön erään neljännen sovellutusmuodon mukaisena.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty keksinnön erään sovellutusmuodon mukainen laite elektroniverhon synnyttämiseksi, joka käsittää syli nterimäisen, teräksisen tyhjökammion 1, pitkänomaisen, kammion akselin suuntaisen hehkulangan 2 sekä hehkulankaa ympäröivän pitkänomaisen teräksisen kuoren 3. Kammion 1 seinämässä on kammion akselin suuntainen, elektroneja läpäisevä ikkuna 4, joka on titaania ja jonka läpi laitteen synnyttämä elektroniver-ho on ohjattavissa. Elektroniverhoa kuvaavat piirustuksessa nuolet 5. Hehkulankaa 2 ympäröivä kuori 3 on muotoiltu siten, että lanka sijaitsee kuoren muodostamassa pitkänomaisessa syvennyksessä 6, joka on avoin kammion seinämässä olevan ikkunan 4 suuntaan. Syvennyksen 6 kummallakin reunalla kuori 3 on muodostettu kiihdytyselektrodiksi 7, jolloin elektrodit kiihdyttävät hehkulangasta 2 emittoituneet ja niiden väliseen sähkökenttään joutuneet elektronit verhona ikkunaa 4 kohti ja edelleen sen läpi niin, että ne osuvat ikkunan ohi johdettavaan, säteilytettävään kalvorainaan B.

Elektroniverhon 5 synnyttäminen esitetyllä laitteella tapahtuu saattamalla kiihdytyselektrodit 7 muutaman sadan kV:n negatiiviseen jännitteeseen kammion 1 seinämään nähden. Hehkulangasta 2 emittoituvat elektronit muodostavat tällöin elektronipilven kuoren 3 muodostamaan syvennykseen 6. Syvennys G toimii elekt-ronipilven tiheyttä langan 2 pituussuunnassa tasaavana diffuu-siotilana, joka on suojassa sähkökentältä. Diffuusion tapahtuminen perustuu elektronien emittoitumisen ja kiihdytyselekt-rodien 7 väliseen sähkökenttään joutumisen väliseen viiveeseen, joka on riippuvainen mm. syvennyksen 6 koosta ja hehkulangan 2 ja kiihdytyselektrodien 7 välisestä etäisyydestä. Lisäksi kiihdyttävään kenttään joutuvien elektronien määrään vai-kuttaLa kiihdytyselektrodien 7 keskinäinen etäisyys. Kiihdytys-elektrodit 7 kiihdyttävät ja fokusoivat kenttään joutuneet elektronit kammion 1 seinämässä olevaa ikkunaa 4 kohti 5 70346 elektroni tiheydeltään tasaisena verhona 5, joka ikkunan läpäis-tyään osuu säteilytettävään kalvorainaan 3.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön sovellutusmuoto, jossa syvennyksen 6 pohjalla on kaksi rinnakkaista uloketta 9, joiden väliin hehkulanka 2 on sijoitettu. Ulokkeet 9 ovat elastista, muotoiltavissa olevaa ainetta, kuten jousiterästä, ja ne toimivat 1isäelektrodeina, jotka säätävät langasta 2 emittoituneiden elektrodien pääsyä syvennyksen muodostamaan diffuusio-tilaan. Säätö voi tapahtua esimerkiksi muuttamalla ulokkeiden 9 keskinäistä etäisyyttä tai hehkulangan 2 sijaintia ulokkeiden välissä.

Kuviossa 4 on edelleen esitetty keksinnön sovellutusmuoto, joka toimintaperiaatteeltaan vastaan edellä esitettyjä mutta jossa niistä poiketen on mahdollista säätää syntyvän elektroni-verhon intensiteettiä laitteen ollessa toiminnassa. Tähän on päästy tekemällä kiihdytyselektrodit 7 elastisesta, muo--toiltavissa olevasta aineesta, kuten jousiteräksestä, ja kytkemällä elektrodit kammion 1 seinämän ulkopuolelle mekanismilla, jolla elektrodeja voidaan liikutella. Mekanismi käsittää kuoreen 3 sijoitetun, ylösalaisin käännetyn U-kirjaimen muotoisen kappaleen 10, joka on päistään liitetty kiihdytys-elektrodei hi n 7, sekä ruuvikierteellä varustetun pystysuoran akselin 11, joka toisesta päästään liittyy kierreliitokse1la kappaleeseen 10 ja toisesta päästään ulottuu kammion 1 seinämän ulkopuolelle. Kappale 10 on siten liikuteltavissa pystysuunnassa akselia 11 kiertämällä.

Kuvion 4 mukaisessa sovellutusmuodossa elektroniverhon intensiteetin säätely perustuu kiihdytyselektrod ien 7 muodon muuttamiseen niihin kytketyn mekanismin avulla. Kuviossa 5 on esitetty vielä eräs keksinnön sovellutusmuoto,jossa kiihdy-tyselektrodi 7 liikkuu oleellisesti muotoaan muuttamatta siihen kytketyn mekanismin 10 mukana. Kiihdytyselektrodin 7 liikuttelu muuttaa tällöin toisaalta sen ja hehkulangan ja toisaalta sen ja kammion ikkunan välistä etäisyyttä, 6 70346 jotka puolestaan vaikuttavat diffuusioaikaan ja sähkökentän voimakkuuteen ja edelleen syntyvän elektroniverhon intensiteetti i n.

Erityisesti kuvioiden 3-5 mukaisten sovellutusmuotojen yhteydessä on huomattava se, että laite ei ole välttämättä koko pituudeltaan yhdenmukainen vaan sen muoto voi vaihdella tai olla säädettävissä laitteen eri kohdissa laitteen muista osista riippumatta. Tällä tavoin saavutetaan se, että elektroniverho voidaan saada paitsi tasaiseksi myös intensiteetiltään halutulla tavalla vaihtelevaksi verhon leveyssuunnassa.

Alan arnma t L imi e he 1 le on selvää, että keksinnön erilaiset sovellu tusmuodo t eivät rajoitu esitettyihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (5)

7 70346

1. Laite elektroniverhon (5) synnyttämiseksi, joka laite käsittää pitkänomaisen, elektroneja emittoivan langan (2), kuoren (3), joka ympäröi lankaa siten, että lanka sijaitsee kuoren muodostamassa pitkänomaisessa syvennyksessä (6), elimet (7) elektronien kiihdyttämiseksi sekä kammion (1], johon lanka sitä ympäröivine kuorineen on sijoitettu ja jonka seinämässä on elektroneja läpäisevä ikkuna [4), jonka läpi elektro-niverho on ohjattavissa, tunnettu siitä, että lankaa (2) ympäröivä kuori (3) on syvennyksen (6) kummallakin reunalla muodostettu kiihdytyselektrodiksi (7), joka on saatettavissa negatiiviseen pontentiaa1iin kammion (1) seinämään nähden, ja että syvennys muodostaa langasta emittoituneiden elektronien diffuusiotilan, jonka alueella on muotoi1 tavissa olevia osia (7,9), joiden avulla elektronien pääsy kiihdyttävään sähkökenttään ja sen myötä syntyvän elektroniverhon (5) intensiteetti ovat säädettävissä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiihdytyselektrodeina (7) toimivat syvennyksen (6) reunat ovat elastista, muotoiltavissa olevaa ainetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että syvennyksen (6) pohjalla on kaksi rinnakkaista uloketta (9), joiden väliin lanka (2) on sijoitettu niin, että ulokkeet toimivat lisäelektrodeina, jotka säätävät langasta emittoituneiden elektronien pääsyä syvennyksen muodostamaan diffuusiot!laan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että 1isäelektrodeina toimivat ulokkeet (9) ovat elastista, muotoiltavissa olevaa ainetta.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, t u n-n e t t u siitä, että kuori (3) käsittää liikkuvia osia (10) joiden avulla on mahdollista muuttaa syvennyksen (6) muotoa 8 70346 ja/tai elektrodien (7) keskinäistä etäisyyttä ja siten säätää elektronien pääsyä kiihdyttävään sähkökenttään, ja että kuori on kytketty kammion (1) ulkopuolelle mekanismilla (10,11), joka mahdollistaa kuoren osien liikuttelun laitteen ollessa toiminnassa. 70346 9