FI71854C

FI71854C - Electron current stabilizer.

Info

Publication number: FI71854C
Application number: FI802835A
Authority: FI
Inventors: Stanislav Petrovich Dmitriev; Gennady Ivanovich Razin
Original assignee: Dmitriev Stanislav P; Razin Gennady I
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1987-02-09
Also published as: FI71854B; FI802835A

Description

KUULUTUSJULKAISU n * o c λ «tSHi Β (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT / I 00 4 c (45) ».n-:r.tty -, v , (51) Kv.lk.>t.CI.* H 01 J 37/24 // H 05 H 5/00 §υφ|ν||_.ρ||^1_^|^0 (21) Patenttihakemus — Patencansökning 802835 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 1 0.09.80 (Η) (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 10.03*80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 11.03 *82ANNOUNCEMENT n * oc λ «tSHi Β (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT / I 00 4 c (45)» .n-: r.tty -, v, (51) Kv.lk.> t.CI. * H 01 J 37 / 24 // H 05 H 5/00 §υφ | ν || _.ρ || ^ 1_ ^ | ^ 0 (21) Patent application - Patencansökning 802835 (22) Filing date - Ansökningsdag 1 0.09.80 (Η) (23) Starting date - Giltlghetsdag 10.03 * 80 (41) Has become public - Blivit offentlig 11.03 * 82

Patentti, ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 31.10.86Patent, and the National Board of Registration Date of display and publication. - 31.10.86

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71)(72) Gennady Ivanovich Razin, Kirovsky prospekt, 44/16, kv. 18,Patent and registration authorities in the United States and other public authorities (86) Kv. application - Int. ansökan (32) (33) (31) Privilege claimed - Begärd priority (71) (72) Gennady Ivanovich Razin, Kirovsky Prospekt, 44/16, kv. 18,

Leningrad, Stanislav Petrovich Dmitriev, ulitsa Michurinskaya, 19, kv. 23, Leningrad, USSR(SU) (74) Oy Kolster Ab (54) Elektronivirran stabi1 ointi1 aite -Leningrad, Stanislav Petrovich Dmitriev, ulitsa Michurinskaya, 19, kv. 23, Leningrad, USSR (SU) (74) Oy Kolster Ab (54) Electron current stabilization device -

Stabi1 iseringsanordning för elektronström Tämä keksintö kohdistuu kiihdytintekniikkaan sekä erityisesti elektronisäteen virran stabilisoinnin laitteisiin. On tunnettua, että varattujen hiukkasten säteen virran suuruus kiihdyttimissä, mitkä on suunniteltu teolliskäyttöön on perustekijä, mikä määrittelee säteilyannoksen suuruuden tämän kiihdyttimen säteilytyskentässä. Kun käsitellään ainetta varattujen hiukkasten säteellä, esim. elektronisäteellä, sille saadaan tietyt ennakolta määritellyt ominaisuudet säteilyannoksesta riippuen. Säteilyannoksen epästabiilisuus johtaa poikkeamaan ja hajontaan säteilytetyn aineksen ominaisuuksissa ennakolta määritellyistä ohjearvoista lukien. Jotta voitaisiin aikaansaada säteily-tysannoksen stabiilisuus on hyvin tärkeätä, että stabilisoidaan elektronisäteen virta.This invention relates to accelerator technology and in particular to electron beam current stabilization devices. It is known that the magnitude of the beam current of charged particles in accelerators, which are designed for industrial use, is a fundamental factor that determines the magnitude of the radiation dose in the irradiation field of this accelerator. When a substance is treated with a beam of charged particles, e.g. an electron beam, it acquires certain predetermined properties depending on the radiation dose. The instability of the radiation dose results in deviation and scattering from the predetermined guide values in the properties of the irradiated material. In order to achieve radiation dose stability, it is very important to stabilize the electron beam current.

Elektronisäteen virran suuruus säädetään yleisesti muuttamalla katodin emissiovirtaa muuttamalla joko katodin hehkuvirtaa tai sähkökentän intensiteettiä kiihdytysputken katodin ympärillä.The magnitude of the electron beam current is generally controlled by changing the emission current of the cathode by changing either the glow current of the cathode or the intensity of the electric field around the cathode of the accelerator tube.

Alalla tunnetaan jo elektronisäteen virran stabilisointilaite (vertaa artikkelia kirjoittanut Akoulov V.V. sekä muut "Promishlennie uskoriteli serii "Elektron" dlja radiatsionnoi himii" esipanos lehdestä 2 71854 NIIEFA N:o D-198, Leningrad, 1974, siyu 11) mihin sisältyy ferroreso-nanssissa oleva jännitteen säädin kytkettynä kiihdyttimen suurjännitteen muuntajan toisiokäämitykseen, mikä on suunniteltu syöttämään kiih-dytysputken katodin hehkua ja sisältyy säädettävissä oleva autotranfor-maattori kytkettynä ferroresonanssissa olevan säätimen ulostuloon. Autotransformaattorin ulostuloon on liitettynä katodin hehkumuuntajan primäärikäämitys, ja säädetään autotransformaattoria suunnaltaan vaihdettavissa olevan sähkömoottorin avulla, mistä akseli on yhdistetty eristävän palkin välityksellä autotransformaattorin liukukoskettimeen. Elektronisäteen virran suuruutta säätävä käyttäjä käynnistää suunnaltaan muutettavissa olevan moottorin.An electron beam current stabilizing device is already known in the art (compare the article by Akoulov VV and other "Promishlennie uskoriteli serii" Elektron "dlja radiatsionnoi himii" prelude from Journal 2 71854 NIIEFA No. D-198, Leningrad, 1974, Siyu 11) which includes ferroreso-n a voltage regulator connected to the secondary winding of the high voltage transformer of the accelerator, which is designed to supply the cathode glow of the accelerator tube and includes an adjustable autotransformer connected to the output of the regulator in ferroresonance. Connected to the output of the autotransformer is the primary winding of the cathode filament transformer, and the autotransformer is controlled by a rotatable electric motor, from which the shaft is connected via an insulating beam to the sliding contact of the autotransformer. The user, who adjusts the amount of current in the electronic beam, starts a motor that can be changed in direction.

Edellä mainittu laite aikaansaa huomattavan alhaisen säteen virran stabiilisuustason koska ensinnäkin ferroresonanssissa olevilla jännitteen säätimillä on alhainen stabiilisuus kun esiintyy jännitteen muutoksia syötön piirissä, toiselta puolen riippuvaisuus katodin hehkun jännitteen ja katodin lämpötilan välillä on monimuotoinen (hehku-piirin vastus ja tämän johdosta hehkun virta saattaa vaihdella toiminnan aikana, mikä johtaa muutoksiin katodin lämpötilassa, mikä taas sitten puolestaan aikaansaa muutoksia hehkupiirin vastusarvossa jne. ) kun taas on tunnettua, että katodin emissiovirta riippuu täsmällisesti katodin lämpötilasta ja kolmanneksi emissio-ominaisuuksien aktivoidulta katodilta häviämisen takia tämän katodin vanhentumisen johdosta.The above mentioned device provides a significant low beam current of dimensional stability because firstly BY ferroresonanssissa voltage regulator which has low stability when there are voltage changes to pass circuit, from the other side of the dependence of the cathode glow voltage and the cathode of the temperature is broad (the filament of the resistance and consequently the glow current may vary depending on the operation which results in changes in the cathode temperature, which in turn then causes changes in the resistance value of the incandescent circuit, etc.) while it is known that the cathode emission current depends exactly on the cathode temperature and third on the loss of emission characteristics from the activated cathode due to aging.

Sitä paitsi edellämainittu laite ei pysty automaattiseen säteen virran säätöön ja täten saattaa kulua huom attavan suuri ajanjakso säteen yirran muutoshetkestä siihen hetkeen, jolloin toteutetaan säätö, minkä aikana säteilyn annos ei vastaa annettua arvoa, mikä täten jättää osan käsitellystä aineesta ilman haluttua ominaisuutta.In addition, the above-mentioned device is not capable of automatically adjusting the beam current, and thus a considerable period of time may elapse from the moment of the beam current change to the moment when the adjustment is performed, during which the radiation dose does not correspond to the given value.

Alalla tunnetaan jo elektronisäteen virran stabilisointilaite (vertaa Japanin patenttia n:o 34.514 julkaistu 1974), mikä sisältää tyristoria käyttävän virran stabilisoijän asetettuna katodin hehkupii-riin. Tämän säteen virtaa säätää tässä laitteessa, mikä on samankaltainen kuin edellä mainittu, henkilö joka saattaa toimintaa virran stabilisoi-jan eristävän tangon avulla, mikä on kytketty suunnaltaan vaihdettavissa olevan sähkömoottorin akseliin. Tämän patentin mukainen laite 3 71854 aikaansaa paremman säteen virran stabiilisuuden, koska hehkun virta eikä hehkun jännite määrää tämän katodin lämpötilan ja tämän johdosta säteen virtamäärän. Säteen virran stabiilisuus ei kuitenkaan vielä ole riittävä koska ihminen osallistuu tähän säätöprosessiin.An electron beam current stabilizer is already known in the art (cf. Japanese Patent No. 34,514, published 1974), which includes a thyristor-operated current stabilizer placed in the cathode glow circuit. The current of this beam is controlled in this device, which is similar to the above, by a person who actuates by means of an insulating rod of a current stabilizer, which is connected to the shaft of a rotatable electric motor. The device 3 71854 according to this patent provides better beam current stability because the current of the glow and not the voltage of the glow determines the temperature of this cathode and consequently the amount of beam current. However, the stability of the beam current is not yet sufficient because man is involved in this adjustment process.

Alalla tunnetaan myös vielä elektronisäteen virran stabilisointi-laite (vertaa US patenttia n:o 3. 293.483, julkaistu vuonna 1966) mihin sisältyy valoherkkä osa liitettynä kiihdytysputken katodille tämän säätäessä säteen virtaa ja sisältyy valolähde, mikä säätää tätä valoherkkää osaa. Tämä valoherkkä osa valmistetaan valovastuksesta. Kiih-dytysputken katodi on kytketty toisiokäämityksen välityksellä hehku-muuntajaan sekä valovastuksen kautta kiihdytyksen jännitteen syöttö-lähteen negatiiviseen ulostuloon. Kiihdytyksen jännitteen syöttöläh-teen negatiivinen ulostulo on myös yhdistetty kiihdytysputken modulaattoriin, mikä on sijoitettu katodin lähelle. Hehkumuuntajän primääri-käämitys on kytketty yleisesti erääseen kiihdyttimen jännitteen syöttö-lähteen suurjännitteen muuntajan toisiokäämityksistä.Also known in the art is an electron beam current stabilizing device (cf. U.S. Patent No. 3,293,483, issued 1966) which includes a photosensitive portion connected to the cathode of the accelerator tube as it adjusts the beam current and includes a light source that adjusts this photosensitive portion. This photosensitive part is made of a photoresistor. The cathode of the acceleration tube is connected via a secondary winding to the glow transformer and via a photoresistor to the negative output of the supply source of the acceleration voltage. The negative output of the acceleration voltage supply source is also connected to an accelerator tube modulator located near the cathode. The primary winding of the incandescent transformer is generally connected to one of the secondary windings of the high voltage transformer of the accelerator voltage supply source.

Mukana on laitteet tässä osassa sen valon intensiteetin tai spektrikokoomuksen säätämiseksi, mikä lähtee tästä valolähteestä tämän salliessa valovastuksen vastusmäärän asettamisen siten, että jännitteen eroitus katodin ja kiihdytysputken modulaattorin välillä tämän kiihdyttävän jännitteen tietyllä määritellyllä arvolla vastaa ennakolta määriteltyä säteen virtamäärää.Included in this section are devices for adjusting the intensity or spectral composition of the light emitted from this light source, allowing the amount of photoresistor resistance to be set so that the voltage difference between the cathode and the accelerator modulator at a predetermined value of this accelerating voltage corresponds to a predetermined beam current.

Tämä tarvittava virran arvo ylläpidetään automaattisesti sen tosiasian johdosta, että kun säteen virta poikkeaa tarvittavasta arvosta jännitteen putoama valovastuksella ja tämän johdosta jännitteen ero katodin ja modulaattorin välillä muuttuu, jolloin muutokselle jännitteen eroituksessa on tunnusomaista tämän säteen virran poikeamamäärän pienentyminen, minkä kyseinen muutos aikaansaa.This required current value is automatically maintained due to the fact that when the beam current deviates from the required value by a voltage drop across the photoresistor and as a result the voltage difference between the cathode and modulator changes, the change in voltage separation is characterized by a decrease in this beam current deviation.

Myöskään tämän patentin mukainen laite ei kykene aikaansaamaan riittävää elektronisäteen virran stabilisointia, mikä perustuu ensinnäkin ennenkaikkea valon säteilyn itensiteetin ja spektrikoomuksen alhaiseen stabilisuuteen kuten myöskin erilaisten interferenssien vaikutukseen lähetetyssä analogisessa valomerkissä. Valon säteilyn epästabiilisuus johtaa epästabiilisuuteen valovastuksen valomäärässä.The device according to this patent is also not able to provide sufficient electron beam current stabilization, which is based primarily on the low stability of the light radiation intensity and the spectral coma as well as the effect of various interferences in the transmitted analog light signal. Instability of light radiation leads to instability in the amount of light in the light resistor.

4 718544,71854

Koska valon syöttölähde ei ole asennettuna säätöpiiriin, minkä valo-vastus kiihdytysputken katodi ja modulaattori muodostavat on säädön virhe verrannollinen vaihteluun tämän valolähteen parametreissä. Säteen virran stabilisoinnin tarkkuus pienentyy myöskin koska esiintyy huomattava lämpötilan epästabiilisuus valovastuksen vastusmäärässä, mikä on lähes noin 0,5 - 3 % astetta kohden kun taas kiihdyttimen lämpötila saattaa vaihdella sen toiminnan aikana niinkin paljon kuin 30 -40 astetta .Since the light supply source is not installed in the control circuit, which light-resistor accelerator tube cathode and modulator constitute, the control error is proportional to the variation in the parameters of this light source. The accuracy of beam current stabilization is also reduced due to the considerable temperature instability in the amount of photoresist resistance, which is almost about 0.5 to 3% per degree while the accelerator temperature can vary as much as 30 to 40 degrees during operation.

Sitä paitsi riippuu stabilisoinnin tarkkuus tässä laitteessa säteen virran määrästä ja nimittäin pienentyy säteen virran suuruuden kasyaessa, mikä selittyy siitä toisiasiasta, että mitä suurempi on se kiihdytysjännitteen osuus, mikä valovastuksessa putoaa arvoltaan, sitä korkeampi on stabilisoinnin tarkkuus. Kun on tarpeen lisätä säteen virtaa tulisi käyttäjän pienentää valovastuksen vastusmäärää muuttamalla valon vaikutustasoa, mikä täten pienentää kiihdytysjännitteen osuutta yaloyastuksella, jolloin tämän seurauksena säteen virran stabiilisuus alenee.Moreover, the stabilization accuracy in this device depends on the amount of beam current, and namely decreases as the amount of beam current increases, which is explained by the fact that the higher the acceleration voltage that drops in light resistance, the higher the stabilization accuracy. When it is necessary to increase the beam current, the user should reduce the amount of resistance of the light resistor by changing the effect level of the light, thus reducing the proportion of the acceleration voltage at the yalooyast, thereby reducing the beam current stability.

Edelleen tämän lisäksi säteen virran lisäykseen liittyy myös ylimääräinen lämpötilan epästabiilisuus säteen virrassa, mikä on peräisin lämmön vapautumisesta yalovastuksella kun säteen virta kulkee sen kautta. Täten esim. jotta voitaisiin saavuttaa stabilisoinnin tarkkuus kertaluokaltaan noin useita prosentteja tulisi jännitteen putoaman valovastuksella olla noin 2 - 5 % kiihdytysjännitteestä. Tämä ei muodosta huomattavampaa valovastuksen kuumentamista kun valon säteen virta on suuruudeltaan esim. 100 mikroamppeeria, koska valovastuksen kehittämä teho ei ylitä muutamaa wattia, kun taas tehoa määrältään noin useita kilowatteja vapautuu valovastuksessa kun säteen virta on suuruudeltaan esim. 100 milliampeeria ja kiihdytyksen jännite on suuruudeltaan esim 500 kilovolttia. Koska lämmön poistaminen suuren jännitteen alueelta kiihdyttimessä aikaansaa vaikeuksia kuumenee tämä valovastus voimakkaasti, jolloin sen vastusarvo vaihtelee huomattavasti, mikä johtaa jännitteen putoaman muuttumiseen valovastuksen yli ja tämän mukana säteen virran muuttumisiin, toisin sanoen epästabiilisuuteen säteen virtamäärässä.Furthermore, in addition to this, the increase in the beam current is also associated with additional temperature instability in the beam current, which results from the release of heat by the yaw resistor as the beam current passes through it. Thus, for example, in order to achieve a stabilization accuracy of the order of about several percent, the light drop of the voltage drop should be about 2 to 5% of the acceleration voltage. This does not constitute a significant heating of the photoresistor when the light beam current is e.g. 100 microamperes, because the power generated by the photoresistor does not exceed a few watts, while about several kilowatts of power is released in the photoresistor when the beam current is e.g. 100 milliamperes and the acceleration voltage is e.g. 500 kilovolts. Since the removal of heat from the high voltage range in the accelerator causes difficulties, this photoresistor heats up strongly, varying its resistance value considerably, resulting in a change in voltage drop across the photoresistor and with it changes in beam current, i.e. instability in beam current.

US patentin n:o 3. 293. 483 mukaista laitetta ei myöskään voida käyttää voimakkaiden säteen virtamäärier stabilisoimiseksi nykyaikaisissa suurtehoisissa kiihdyttimissä, mitkä on suunniteltu teollisiin käyttöihin, koska kaikki nykyisin tunnetut valovastukset kykenevät päästämään läpi virtamääriä vain ylittäen useita milliamppeereja ja 5 71854 sallittavissa olevat jännitteet eivät ylitä kymmeniä voltteja. Nykyaikaisissa kiihdyttimissä maksimimääräiset säteen virrat saavuttavat määrän satoja milliamppeereja ia jännite modulaattorissa katodi n verrattuna saattaa olla useita kilo voitteja. Tämän johdosta tavittaisiin jotta voitaisiin stabilisoida cälläisiä säteen virtoja yllämainitussa laitteessa ainakin useita satoja valovastuksia kytkettynä rinnakkain ja sarjaan, jolloin tällä olisi huomattava ulottuvuus ja se vaatisi suuren pinta-alan suurella jännitteellä, missä tila on äärimmäisen rajoitettua.Also, the device of U.S. Patent No. 3,293,483 cannot be used to stabilize powerful beam current meters in modern high power accelerators designed for industrial applications because all currently known photoresistors are capable of passing currents only in excess of several milliamps and not exceeding 5,71854 exceed tens of volts. In modern accelerators, the maximum beam currents reach hundreds of milliamperes and the voltage in the modulator compared to the cathode n can be several kilo wins. As a result, at least several hundred light resistors connected in parallel and in series would be achieved in order to stabilize such beam currents in the above-mentioned device, which would have a considerable dimension and would require a large surface area at a high voltage where space is extremely limited.

Sitä paitsi on US patentin n:o 3.293.483 mukaiselle laitteelle tunnusomaista huomattava hitaus valovastuksen hitauden johdosta, niin että aika tarvittavan vastusarvon asettamisen hetkestä siihen hetkeen, jolloin säteen virta saavuttaa tarvittavan arvon saattaa olla niinkin pitkä, että osa käsiteltävänä olevaa ainesta säteilytetään alennetulla annoksella ja se joudutaan täten hylkäämään.In addition, the device of U.S. Patent No. 3,293,483 is characterized by considerable slowness due to the slowness of the photoresistor, so that the time from setting the required resistance value to the moment when the beam current reaches the required value may be so long that some of the material is irradiated. it must therefore be rejected.

Tämän keksinnön ensisijainen tarkoitus on aikaansaada elektroni-säteen virran stabilisoinnin laite, missä stabilisoinnin tarkkuus lisääntyy koska poistetaan valovastuksen osan ja samoin valolähteen parametrien vaihtelujen vaikutus kuten myöskin säteen virran suuruuden vaikutus tämän stabilisoinnin tarkkuuteen nähden.It is a primary object of the present invention to provide an electron beam current stabilizing device in which the stabilization accuracy is increased by eliminating the effect of variations in the photoresist portion and light source parameter variations as well as the beam current magnitude relative to this stabilization accuracy.

Pitäen tätä ensisijaista tarkoitusta mielessä on aikaansaatu elektronisäteen virran stabilisoinnin laite käytettäväksi kiihdytys-putkessa, missä on hehkukatodi kytkettynä hehkumuuntajaan, mitä syötetään eräästä suurjännitteen muuntajan toisiokäämityksistä kiihdytyksen jännitteen syöttölähteessä. tämän laitteen sisältäessä valoherkän osan kytkettynä kiihdytysputken katodille niin että säädetään säteen virtaa sekä valolähteen millä säädetään tätä valoherkkä osaa, jolloin tämän keksinnön mukaisesti tämä laite lisäksi käsittää ilmai-sinosan, mikä toimii säteen viraan poikkeaman perusteella ennakolta määritellystä arvosta lukien, sahahammasjännitteen muotoilijan kytkettynä suurjännitteen muuntajaan tämän aikaansaadessa jaksottaisen sahahammasjännitteen, missä tasaisesti kaltevat osuudet on muotoiltu alkamaan siitä hetkestä, jolloin jännite suurjännitteen muuntajassa ylittää nollakohdan, yhteenlaskimen, minkä toinen sisääntulo on yh- 6 71854 distetty ilmaisinosan ulostuloon ja minkä toinen siääntulo on kytketty sahahammasjännitteen muotoilijan ulostuloon, kynnysarvon osan kytkettynä yhteenlaskimen ulostuloon sekä differentiaattorin kytkettynä kynnysarvon osan ulostuloon jotta muotoillaan sähköisiä ohjaus-pulsseja kun sahahammasjännitteen tasaisesti kaltevat osuudet ylittävät kynnysarvon osan kynnysarvotason tämän yhteenlaskimen ulostulossa valolähteen ollessa yhdistetty differentiaattorin ulostuloon niin että muunnetaan sähköiset ohjauspulssit valopulsseiksi kun taas valoherkkä osa on muodostettu valotyristorista, mikä on asetettu hehkumuuntajän primäärikäämityksen piiriin.With this primary purpose in mind, an electron beam current stabilizing device for use in an accelerator tube having an incandescent cathode connected to an incandescent transformer supplied from one of the secondary windings of a high voltage transformer at an acceleration voltage supply source is provided. wherein this device includes a photosensitive portion connected to the cathode of the accelerator tube so as to control the beam current and the light source thereby adjusting said photosensitive portion, the device further comprising an indicator portion according to the present invention operating on a beam current deviation from a predetermined value; providing a periodic sawtooth voltage, wherein the uniformly inclined portions are shaped to begin from the moment the voltage in the high voltage transformer exceeds zero, an adder having a second input connected to the output of the detector portion and having a second input connected to the sawtooth output a differentiator connected to the output of a portion of the threshold value to form electrical control pulses when the uniformly inclined portions of the sawtooth voltage exceed the threshold a part of the threshold level at the output of this adder, the light source being connected to the output of the differentiator so as to convert the electrical control pulses into light pulses while the photosensitive part is formed of a light thyristor placed in the primary winding of the incandescent transformer.

Säteen virran stabilisoinnin tarkkuus ehdotetussa laitteessa lisääntyy sen tosiasian vaikutuksesta, että valolähde on kytketty säätöpiiriin, mikä vaikuttaa valoherkkään osaan säteen virran poikkeaman suuruuden ennakolta määritellystä arvosta nähden mukaisesti, mikä tällä ilmaisinosalla havaitaan. Valolähteen läsnäolo säätöpiirissä saa oleellisesti jäämään pois parametrien epästabiilisuuden vaikutuksen tämän stabilisoinnin kokonaistarkkuuteen nähden.The accuracy of the beam current stabilization in the proposed device is increased by the fact that the light source is connected to the control circuit, which affects the photosensitive portion according to a predetermined value of the beam current deviation as detected by this detector portion. The presence of a light source in the control circuit substantially eliminates the effect of parameter instability with respect to the overall accuracy of this stabilization.

Valotyristorin käyttäminen valoherkkänä osana sallii valoherkän osan vastusarvon epästabiilisuuden vaikutuksen poistamisen vaikuttamasta säteen virran stabilisoinnin tarkkuuteen, koska säteen virran säätäminen toteutetaan tämän keksinnön mukaan ei suinkaan valoherkän osan vastusarvon muutoksella vaan muuttamalla niiden aikavälien kestoaikojen suhdetta, mitkä vastaavat sammutettuna olon ja Hipaistuna olon aikavälejä valoherkälle osalle.The use of a light thyristor as a photosensitive part allows the effect of the photosensitivity of the photosensitive part to be removed from affecting the beam current stabilization accuracy, because the beam current

Tämä ehdotettu laite pystyy aikaansaamaan käytännöllisesti katsoen minkä tahansa tarvittavan stabilisoinnin tarkkuuden riippumatta säteen virran suuruudesta, kunhan vain lisätään asiaankuuluvia osien kertoimia, mitkä tämän säätöpiirin muodostavat.This proposed device is capable of providing virtually any required stabilization accuracy regardless of the magnitude of the beam current, as long as the relevant component coefficients that make up this control circuit are added.

On kohtuullista, että kynnysarvon osan kynnysarvon taso on sellainen, että säteen virran puuttuessa muotoillaan differentiaat-torilla sähköiset ohjauspulssit niinä hetkinä, jolloin valotyristorin jännite kohoaa saavuttaen sen arvon, mikä sallii valotyristorin laukaisun jälkeen virtamäärän, mikä on yhtä suuri kuin sen pitovirta kulkemaan siitä läpi.It is reasonable that the threshold level of a portion of the threshold value is such that in the absence of beam current, the differentiator generates electrical control pulses at times when the photoresistor voltage rises to a value that allows a current equal to its holding current to flow through it.

7 71854 Tämä pienentää aikaa kiihdyttimen kytkentähetkestä lukien siihen hetkeen verrattuna, jolloin säteen virta saavuttaa tarvittavan arvonsa.7 71854 This reduces the time from the moment the accelerator is switched on compared to the moment when the beam current reaches its required value.

On myös kohtuullista, että laitteeseen sisältyy diodisilta asetettuna hehkumuuntajän primäärikäämityksen piirin valotyristorin ollessa asetettu tämän diodisillan lävistäjälle, jolloin hehkumuun-tajan syöttäminen vaihtojännitteellä vapaana tasakomponentista sallii täten hehkumuuntajän sydänosan vakinaisen magnetisoitumisen välttämisen .It is also reasonable that the device includes a diode bridge mounted on the primary winding circuit of the incandescent transformer with the photoresistor of the diode bridge placed on the diagonal of this diode bridge, whereby supplying the incandescent transformer with AC voltage free of DC component thus avoids permanent magnetization.

Tähän laitteeseen saattaa sisältyä zener diodi kytkettynä sarjaan valotyristorin kanssa.This device may include a zener diode connected in series with a light thyristor.

Kun käytetään zener diodia voidaan sen ajan vaikutus, mikä on tarpeen valotyristorin regeneroimiseksi laitteen käytön jälkeen poistaa, mikä sallii laitteen soveltamisen kiihdyttimissä, joilla on korkeampi syöttötaajuus.When a zener diode is used, the effect of the time required to regenerate the light thyristor after use of the device can be eliminated, allowing the device to be applied to accelerators with a higher supply frequency.

Seuraavassa oleva selitys kohdistetaan tämän keksinnön mukaisiin suoritusmuotoihin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:The following description is directed to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on kaaviokuvaanto elektronisäteen virran stabilisointi-laitteesta tämän keksinnön mukaan.Figure 1 is a schematic illustration of an electron beam current stabilizing device according to the present invention.

Kuyio 2 on toinen suoritusmuoto valotyristorin kytkennästä laitteen hehkumuuntajän, mikä oli esitetty kuviossa 1.Kuyio 2 is another embodiment of the connection of a photoresistor to the glow converter of the device, which was shown in Fig. 1.

Kuviot 3a - 3j ovat aikadiagrammoja havainnollistaen laitteen toimintaa, mikä on keksinnön mukainen.Figures 3a to 3j are time diagrams illustrating the operation of the device according to the invention.

Elektronisädettä muotoillaan kiihdytysputkessa 1 (kuvio 1) minkä kiihdytyskenttä aikaansaadaan kiihdytysjännitteen syöttölähteelllä, mihin sisältyy suurjännitteen muuntaja 2, missä on useita toisiokäämi-tyksiä, joista käämitys 3 on suunniteltu aikaansaamaan kiihdytysjännitteen ja käämitys 4 on suunniteltu syöttämään hehkumuuntajaa 5, mikä on kytketty kiihdytysputken 1 katodille 6. Kukin käämityksistä 3 on yhdistetty erilliseen tasasuuntaajaan 7 kaikkien tasasuuntaajien 7 ollessa yhdistetty sarjaan, jotta aikaansaataisiin tarvittava kiihdytys-jännite.An electron beam is formed in an accelerator tube 1 (Fig. 1) whose acceleration field is provided by an accelerator voltage supply source including a high voltage transformer 2 having a plurality of secondary windings, the winding 3 being designed to supply Each of the windings 3 is connected to a separate rectifier 7, all rectifiers 7 being connected in series in order to provide the required acceleration voltage.

Kiihdytysputken 1 katodi 6 on yhdistetty sähköisesti kiihdytys-jännitteen syöttölähteen negatiiviseen johtimeen 8. Positiivinen johdin 9 kiihdytysjännitteen syöttölähteestä kytkettynä sähköisesti viimeiseen kiihdytyksen elektrodiin (mitä ei ole esitetty) kiihdytysputkesta 1, 8 71854 on maadoitettu yastuksen 10 kautta, millä on alhainen yastusmäärä ja mitä käytetään elektronisäteen virran mittaamiseen.The cathode 6 of the acceleration tube 1 is electrically connected to the negative conductor 8 of the acceleration voltage supply source. The positive conductor 9 from the acceleration voltage supply source electrically connected to the last acceleration electrode (not shown) from the acceleration tube 1, 8 71854 is grounded via to measure current.

Säteen virtaa säädetään valoherkän osan avulla, mitä tämän keksinnön mukaisesti edustaa vaiotyrjstori 11 asennettuna hehkumuunta-jan 5 primäärikäämityksen piirin. Tämän keksinnön mukaisesti toteutetaan elektronisäteen virran säätö muuttamalla hehkukatodin 6 virta-määrää, mikä toteutetaan muuttamalla niitä aikavälejä kunkin puoli-aallon puitteissa suurjännitteen muuntajan 2 jännitteessä , jolloin yalotyristori 11 pidetään johtavassa tilassaan.The beam current is controlled by means of a photosensitive part, which according to the present invention is represented by a rotation thyristor 11 mounted in the primary winding circuit of the incandescent transformer 5. According to the present invention, the electron beam current control is realized by changing the amount of current of the glow cathode 6, which is realized by changing the time intervals within each half-wave in the voltage of the high voltage transformer 2, keeping the thyristor 11 in its conductive state.

Tämän keksinnön mukaisesti sisältyy laitteeseen edelleen ilmai-sinosa 12, mikä toimii säteen virran poikkeaman perusteella tietystä ennakolta määritellystä arvosta, yhteenlaskuosa 13, sahanhammasjännitteen muotoilija 14, kynnysarvon osa 15, differentiaattori 16 ja valolähde, millä säädetään valotyristorin 11 konduktanssia.According to the present invention, the apparatus further includes a detector portion 12 which operates based on the deviation of the beam current from a predetermined value, a summing portion 13, a sawtooth voltage shaper 14, a threshold portion 15, a differentiator 16 and a light source to control the photoconductor 11 conductance.

Ilmaisinosa 12 toimii säteen virran poikkeaman perusteella ennakolta määritellyltä arvosta ja on järjestetty vertailupiirillä 17, minkä toinen sisääntulo on yhdistetty vastukseen 10 ja toinen on yhdistetty vertailun jännitteen syöttölähteeseen 18. Sisääntulo sahahammasjännitteen muotoilijaan on kytketty muuntajalle 2, esimerkkitapauksessa pienen jännitteen käämitykseen 3 muuntajasta 2, vaikkakin periaatteessa on mahdollista kytkeä sahahammasjännitteen muotoilija 14 muuntajan 2 pri-määrikäämitykseen 19. Sahahammasjännitteen muotoilijan 14 kytkeminen muuntajan 2 toisiokäämityksen yli on kuitenkin paljon edullisempaa sen tosiasian johdosta, että tällä poistetaan vaiheen siirron vaikutus muuntajan 2 primääri- ja toisiojännitteen välillä, mikä esiintyy kuin kiihdyttimen kuormaa muutetaan.The detector part 12 operates on the basis of the beam current deviation from a predetermined value and is arranged in a reference circuit 17, one input of which is connected to resistor 10 and the other to reference voltage supply source 18. The input to sawtooth voltage shaper is connected to transformer 2, exemplary low voltage winding 3 it is possible to connect the sawtooth voltage shaper 14 to the primary winding 19 of the transformer 2. However, connecting the sawtooth voltage shaper 14 over the secondary winding of the transformer 2 is much more advantageous due to the fact that it eliminates the phase shift effect between the primary and secondary voltages of the transformer 2.

Sahahammasjännitteen muotoilija 14 sisältää esimerkkitapauksessa kaksivaiheisen tasasuuntaajan 20, kynnysarvon osan 21 liitettynä tasasuuntaajan 20 ulostuloon sekä sahahammasjännitteen generaattorin 22, mikä käynnistetään merkeillä saatuna kynnysarvon osan 21 ulostulosta. Sahahammasjännitteen taajuus aikaansaatuna muotoilijalla 14 on kaksinkertainen muuntajan 2 käämityksien jännitteeseen verrattuna, tasaisesti kaltevien osuuksien tästä sahahammasjännitteestä muotoilun alkaessa 9 71854 niinä hetkinä, jolloin jännite muuntajan 2 käämityksissä ylittää nolla-kohdan.In the exemplary case, the sawtooth voltage shaper 14 includes a two-phase rectifier 20, a threshold portion 21 connected to the output of the rectifier 20, and a sawtooth voltage generator 22 which is triggered by the output of the threshold portion 21. The frequency of the sawtooth voltage provided by the shaper 14 is twice the voltage of the windings of the transformer 2, with uniformly sloping portions of this sawtooth voltage at the beginning of shaping 9 71854 at times when the voltage in the windings of the transformer 2 exceeds zero.

Ilmaisinosan 12 ulostulo on yhdistetty toiseen yhteenlaskuosan 13 sisääntuloista mistä toinen sisääntulo on yhdistetty sahahammasjännitteen muotoilijan 14 ulostuloon, tämän yhteenlaskimen 13 ollessa valmistettu joko vastuksista tai operaatiovahvistimen pohjalta.The output of the detector section 12 is connected to one of the inputs of the summing section 13, the second input of which is connected to the output of the sawtooth voltage shaper 14, this summing 13 being made either of resistors or on the basis of an operational amplifier.

Yhteenlaskimen 13 sisääntulo on liitetty kynnysarvo-osan 15 ulostuloon, minkä kynnysarvon taso valitaan siten, että järjestetään säteen virran puuttuessa minimijännite yhteenlaskuosan 13 ulostuloon olemaan alle kynnysarvon tason ja maksimijännite olemaan yli kynnysarvon tason.The input of the adder 13 is connected to the output of the threshold section 15, the threshold level of which is selected so that in the absence of beam current the minimum voltage at the output of the summing section 13 is arranged below the threshold level and the maximum voltage above the threshold level.

Kynnysarvon osan 15 ulostuloon on kytkettynä differentiaattori 16, millä muotoillaan ne sähköiset ohjauspulssit, joiden siirtymä niihin hetkiin verrattuna, jolloin jännite muuntajassa 2 ylittää nolla-kohdan määräytyy säteen virran poikkeaman arvon ja etumerkin mukaisesti ennakolta määriteltyyn arvoon verrattuna. Kuten tullaan osoittamaan alempana tämän laitteen toiminnan selityksen yhteydessä muotoillaan nämä ohjauspulssit kun kynnysarvon tason kynnysarvon osassa 15 ylittää tasaisesti kaltevat osuudet sahahammasjännitteessä, mikä on aikaansaatu yhteenlaskimen 13 ulostuloon vastaten tämän sahahampaan nousu-osuutta, toisin sanoen nousureunasta ulostulon merkissä kynnysarvon osasta 15 saatuna. Pulssit muotoiltuna differentiaattorilla 16 niinä hetkinä, jolloin kynnysarvon taso ylittyy sahahammasjännitteen jyrkillä osuuksilla vastaten sahahampaan alentumisosuutta, toisin sanoen jälkireunoista ulostulon merkissä kynnysarvon osalla 15 eivät muodosta toimintapulsseja eikä niitä tässä laitteessa käytetä hyväksi.A differentiator 16 is connected to the output of the threshold part 15, which shapes the electrical control pulses whose displacement with respect to the moments when the voltage in the transformer 2 exceeds zero is determined according to the beam current deviation value and sign compared to a predetermined value. As will be shown below in connection with the description of the operation of this device, these control pulses are formed when the threshold level in the threshold portion 15 exceeds uniformly sloping portions in the sawtooth voltage provided at the output of the adder 13 corresponding to the ascending portion of this sawtooth, i.e. from the rising edge to the output portion 15. The pulses shaped by the differentiator 16 at the moments when the threshold level is exceeded by steep portions of the sawtooth voltage corresponding to the sawtooth lowering portion, i.e. from the trailing edges at the output mark by the threshold portion 15 do not generate operating pulses and are not utilized in this device.

Differenttiaattorin 16 ulostuloon on yhdistettynä valolähde, mitä edustetaan valoa emittoivilla diodeilla 23 ja mitä on esitetty kuviossa 1 yhtenä valoa emittoivana diodina. Nämä valoa emittoivat diodit 23 muuntavat sähköiset ohjauspulssit differentiaattorin 16 ulostulosta valopulsseiksi, mitkä laukaisevat vaJotyristorin 11 näitten valoa emittoivien diodien 23 lukumäärän määräytyessä siitä valon määrän intensiteetistä, mikä tarvitaan valotyristorin 11 laukaisemiseen. Voidaan myös käyttää salamalamppua tai laseria valolähteinä valoa emittoivien diodien 23 sijaan.Connected to the output of the differentiator 16 is a light source, represented by light emitting diodes 23 and shown in Figure 1 as a single light emitting diode. These light emitting diodes 23 convert the electrical control pulses from the output of the differentiator 16 into light pulses which trigger the light thyristor 11 as the number of these light emitting diodes 23 is determined by the intensity of the amount of light required to trigger the light thyristor 11. It is also possible to use a flash lamp or a laser as light sources instead of light emitting diodes 23.

10 71 8 5 410 71 8 5 4

Valopulsseja lähetetään valoa emittoivista diodeista 23 valo-tyristorille 11 pitkin valoputkea 24 mikä esimerkkitapauksessa on joustava valojohdin valmistettuna lasikuidusta tai on orgaanisesta lasista valmistettu tanko.Light pulses are sent from the light emitting diodes 23 to the light thyristor 11 along the light tube 24 which in the exemplary case is a flexible light guide made of fiberglass or is a rod made of organic glass.

Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti kynnysarvon taso kynnysarvon osassa 15 on sellainen, että säteen virran puuttuessa sähköinen ohjauspulssi muotoutuu differentiaattorilla 16 niihin hetkiin , jolloin jännite valotyristorilla 11 nousee saavuttaen sen arvon, millä valotyristorin virtamäärä tulee yhtä suureksi kuin mitä on sen oma pitovirta. Tässä tapauksessa kun kiihdytin kytketään päälle säteen virran ollessa nollan on valotyristori 11 johtavana käytännöllisesti katsoen koko puolijakson aikana muuntajan 2 jännitteestä, jolloin tuodaan täyden puoliaallon sinimuotoinen jännite hehkumuuntajaan 5 ja katodin hehkun virta on maksimiarvossaan ylittäen nimellisarvon, mikä tarvitaan ennakolta määritellyn säteen virran ylläpitämiseen. Tämän johdosta kiihdytysputken 1 katodi 6 kuumentuu nopeammin kuin mitä se kuumentuisi nimellisarvon mukaisella hehkun virralla ja säteen virta saavuttaa nopeammin ennakolta määritellyn arvon.According to one embodiment of the present invention, the threshold level in the threshold portion 15 is such that in the absence of beam current, an electrical control pulse is formed by the differentiator 16 until the voltage at the photoresistor 11 rises to a value at which the photistor has a holding current. In this case, when the accelerator is turned on when the beam current is zero, the photistor thyristor 11 conducts virtually the entire half cycle of the transformer 2 voltage, supplying a full half-wave sinusoidal voltage to the incandescent transformer 5 and the cathode glow current is at its maximum value above the nominal value. As a result, the cathode 6 of the accelerator tube 1 heats up faster than it would heat up with a nominal glow current, and the beam current reaches a predetermined value faster.

Tämän keksinnön sen suoritusmuodon mukaisesti, mikä on esitettynä kuviossa 1 asetetaan valotyristosi 11 suoraan suurjännitteen muuntajan 2 toisiokäämityksen 4 ja hehkumuuntajan 5 primäärikäämityksen väliin. Tässä tapauksessa valotyristoria 11 ei laukaista joka puolijaksolla sinimuotoista jännitettä vaan joka toisella puolijaksolla. Jotta järjestettäisiin hehkuvirta kulkemaan jokaisella puolijaksolla sinimuotoista jännitettä voidaan asettaa diodi 25, mikä kuviossa 1 on esitetty katkoviivoilla, rinnakkain ja suunnaltaan vastakkaiseksi valotyristorin 11 johtavuudelle. Molemmissa tapauksissa sekä diodin 25 kera ja ilman sitä saa hjehkumuunta ja 5 jännitteen epäsymmetrisenä nollatasoon verrattuna. On kohtuullista, että muuntajan 5 sydänosa tehdään jaetuksi, jotta estettäisiin sen kyllästyminen kun sitä magnetisoidaan hehkuvirran tasakomponentilla.According to the embodiment of the present invention shown in Fig. 1, your light thyrist 11 is placed directly between the secondary winding 4 of the high voltage transformer 2 and the primary winding of the incandescent transformer 5. In this case, the light thyristor 11 does not trigger a sinusoidal voltage every half cycle but every other half cycle. In order to arrange the glow current to flow in each half-cycle, a sinusoidal voltage can be set by the diode 25, which is shown in broken lines in Fig. 1, in parallel and in the opposite direction to the conductivity of the photoresistor 11. In both cases, both with and without the diode 25, the voltage conversion and 5 voltage are obtained asymmetrical with respect to the zero plane. It is reasonable that the core part of the transformer 5 is made divided in order to prevent its saturation when it is magnetized by the direct component of the glow current.

Tämän keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti, mikä selvimmin on esitettynä kuviossa 2, on hehkumuuntajan 5 primäärikäämi-tys kytketty muuntajan 2 käämitykseen 4 diodisillan 26 välityksellä valotyristorin 11 ollessa asetettu tämän diodisillan 26 lävistäjälle. Diodisilta 26 tasasuuntaa valotyristorille 11 tuotavan jännitteen niin että viimemainittu Hipaistaan kerran kullakin puolijaksolla muuntajan 2 jännitettä ja hehkuvirta on muodoltaan symetrinen nollatasoon verrattuna.According to another embodiment of the present invention, which is most clearly shown in Fig. 2, the primary winding of the incandescent transformer 5 is connected to the winding 4 of the transformer 2 via a diode bridge 26 with a light thyristor 11 placed on the diagonal of this diode bridge 26. The diode bridge 26 rectifies the voltage applied to the light thyristor 11 so that the latter is de-energized once in each half-cycle the voltage of the transformer 2 and the glow current is symmetrical with respect to the zero plane.

u 71854and 71854

Siinä tapauksessa,, jolloin syötön taajuus kiihdytys jännitteen syöttölähteestä on suhteellisen korkea, ollen esim. 400 jaksoa sekunnissa saattaa tapahtua, että aikayäli valotyristorin 11 iritikytkemi-sen hetkestä lukien seurauksena sen virran pienentymisestä kunkin puoli- jakson lopussa sinimuotoista jännitettä iih.n hetk n nähden, jolloin se laukaistaan valopulssilla seuraavan puolijakson alussa on pienempi kuin mitä on se aika, mikä tarvitaan valotyristorin 11 regeneroimi-seksi, jolloin tämä aika ei ole riittävän pitkä, jotta valotyristori 11 irtikytkettäisiin, mikä tekee siitä säätämättömän. Jotta tämä estettäisiin on kytketty zener diodi 27 diodisillan 27 lävistäjälle sarjaan valotyristorin 11 kanssa, jolloin diodilla 27 on sellainen stabilisoin-nin jännite, että valotyristorin 11 jännite puuttuu ajanjakson verran, mikä on ainakin yhtä suuri kuin tämän regeneroitumisen aika, mistä seurauksena ne aikavälit, jolloin valotyristori 11 on sammutettuna nyt kasvavat. Sama vaikutus voidaan saada asettamalla kaksi napaisuudeltaan vastakkaista zener diodia muuntajan 2 käämityksen 4 piirin sarjakyt-kettynä diodisillan 26 kanssa. Koska zener diodin stabilisoimisen jännite valitaan olemaan useita kertoja pienempi kuin mitä on hehkun syötön maksimijännite sen käyttäminen ei vaikuta paljoa tehon kulutukseen.In the case where the supply frequency acceleration from the voltage supply source is relatively high, being e.g. 400 cycles per second, it may occur that the time interval from the moment the photistor thyristor 11 is switched off as a result of its current decrease at the end of each half cycle is sinusoidal. wherein it is triggered by a light pulse at the beginning of the next half cycle is less than the time required to regenerate the photoresistor 11, wherein this time is not long enough for the photoresistor 11 to be disconnected, making it unregulated. To prevent this, a zener diode 27 is connected to the diagonal of the diode bridge 27 in series with the light thyristor 11, the diode 27 having a stabilization voltage such that the voltage of the light thyristor 11 is absent for a period at least equal to the time of this regeneration. the light thyristor 11 is switched off now growing. The same effect can be obtained by placing two zener diodes of opposite polarity in series with the diode bridge 26 of the circuit 4 of the winding 4 of the transformer 2. Since the stabilization voltage of the zener diode is chosen to be several times lower than what is the maximum voltage of the glow supply, its use does not affect the power consumption much.

Tämän keksinnön mukainen laite toimii seuraavaan tapaan.The device according to the present invention operates in the following manner.

Kun suurjännitteen muuntaja 2 (kuvio 1) kytketään vaihtovirtaa syöttävään voimaverkkoon aikaansaadaan jännite 28 (kuvio 3a)sen toisio-käämitykseen 3 ja tämä tasasuunnataan tasasuuntaajalla 7 ja syötetään kiihdytysputken 1 katodille 6. Jännite aikaansaatuna muuntajan 2 toisiokäämitykseen 4 syötetään diodisillan 26(kuvio 2) sekä hehkumuun-tajan 6 primäärikäämityksen kautta valotyristorille 11. Mikäli valon pulssit puuttuvat on valotyristori 11 sammutettuna ja sen jännite on muodoltaan tasasuunnattu sinimuotoinen jännite 29 (kuvio 3b) jännitteen hehkumuuntajan 5 primäärikäämityksessä (kuvio 2) ja tämän johdosta katodin hehkuvirran ollessa nollasuuruisen. Täten katodi 6 ei ole e tikutettuna eikä se emittoi elektroneja edes kiihdytysjännitteen läsnäollessa.When the high voltage transformer 2 (Fig. 1) is connected to the AC power supply, a voltage 28 (Fig. 3a) is applied to its secondary winding 3 and this is rectified by a rectifier 7 and fed to the cathode 6 of the accelerator tube 1. The voltage applied to the secondary winding 4 of the transformer 2 through the primary winding of the incandescent transformer 6 to the photoresistor 11. If the light pulses are absent, the photistor 12 is turned off and its voltage is rectified sinusoidal voltage 29 (Fig. 3b) in the primary winding of the incandescent transformer 5 (Fig. 2). Thus, the cathode 6 is not dipped and does not emit electrons even in the presence of an acceleration voltage.

Jännite muuntajan 2 pienen potentiaalin käämityksestä 3 (kuvio 1 ) tuodaan muotoilijaan 14, minkä ulostulosta aikaanssadaan jaksottain sahahammasjännite 30 (kuvio 3c), tämän muuttuessa samavai-heisesti tasasuunnatun sinijännitteen 29 (kuvio 3) kanssa ja mihin sisältyy tasaisen kaltevat osuudet vastaten tämän sahahampaan nousuosuutta 12 71 85 4 sekä jyrkät osuudet vastaten sahahammasjännitteen sammutusta, tämän sahahamraasjännitteen ollessa tyypiltään joko lineaarisesti nousevan tai lineaarisesti laskevan.A voltage from the low potential winding 3 of the transformer 2 (Fig. 1) is applied to the shaper 14, the output of which periodically produces a sawtooth voltage 30 (Fig. 3c), which changes in phase with the rectified sinusoidal voltage 29 (Fig. 3) and includes flat sloping sections 71 85 4 and steep sections corresponding to the extinction of the sawtooth voltage, this sawtooth voltage being of either a linearly rising or a linearly decreasing type.

Vertailupiiri 17 (kuvio 1) aikaansaa virhejännitteen 31 (kuvio 3d) mikä on suuruudeltaan yhtä suuri kuin eroitus syöttölähteen (18) (kuvio 1) vertailun jännitteen sekä sen jännitteen välillä, minkä aikaansaa vastuksessa 10 kiihdytysjännitteen syöttölähteen kuormi-tusvirta, mikä on käytännöllisesti katsoen yhtä suuri kuin säteen yirta. Säteen virran puuttuessa on virhejännitteellä 31 maksimiarvonsa, mikä on yhtä suuri kuin vertailun jännite, kuten on esitettynä vasem-m3ssa puoliskossa kuviota 3d.The comparator circuit 17 (Fig. 1) provides an error voltage 31 (Fig. 3d) which is equal to the difference between the reference voltage of the supply source (18) (Fig. 1) and the voltage provided by the load current of the acceleration voltage supply source in the resistor 10, which is practically equal to large as a beam yirta. In the absence of beam current, the error voltage 31 has its maximum value, which is equal to the reference voltage, as shown in the left half of Fig. 3d.

Virhejännite 31 lisätään sahahammasjännitteeseen 30 (kuvio 3c) yhteenlaskimessa 13 (kuyio 1J ja se tuodaan kynnysarvo-osan 15 sisääntuloon. Jännite yhteenlaskuosan 13 ulostulossa on ilmaistuna viitenumerolla 32 ja on se esitettynä kuviossa 3e. Kynnysarvon osa 15 (kuyio 1). toimii jännitteen 32 (kuvio 3e) ylittäessä tietyn kynnysarvotason, mikä on esitettynä katkoviivalla 33 ja se aikaansaa merkin muodoltaan suorakaidepulsseina (kuvio 3f).The error voltage 31 is added to the sawtooth voltage 30 (Fig. 3c) in the adder 13 (kuyio 1J) and applied to the input of the threshold section 15. The voltage at the output of the adder section 13 is indicated by reference numeral 32 and is shown in Fig. 3e. Fig. 3e) when exceeding a certain threshold level, which is shown by dashed line 33 and provides a signal in the form of rectangular pulses (Fig. 3f).

Kuten jo mainittiin yllä niin jotta kiihdytettäisiin katodin 6 kuumentamista (kuvio 1) ja tämän johdosta jotta pienennettäisiin sitä aikaa, mikä on tarpeen säteen virralle saavuttamaan ennakolta määritelty arvo valitaan kynnysarvon osan 15 kynnysarvotaso siten, että tasaisesti kaltevat osuudet sahahammasjännitteessä 32 (kuvio 3e) yhteenlaskuosan 13 (kuvio 1) ulostulosta ylittävät tämän kynnysarvon tason sinimuotoisen jännitteen 28 (kuvio 3a) kunkin puolijakson alussa kun yalotyristorin 11 (kuvio 2) jännite saavuttaa sen arvon, millä sen virta on yhtä suuri kuin pitovirta.As already mentioned above, in order to accelerate the heating of the cathode 6 (Fig. 1) and consequently to reduce the time required for the beam current to reach a predetermined value, the threshold level of the threshold part 15 is selected so that the uniformly inclined portions in the sawtooth voltage 32 (Fig. 3e) (Fig. 1) from the output of this threshold level exceed the sinusoidal voltage 28 (Fig. 3a) at the beginning of each half cycle when the voltage of the yalothyristor 11 (Fig. 2) reaches a value at which its current is equal to the holding current.

Differentiaattori 16 (kuvio 1) muuntaa kynnysarvon osan 15 (kuvio 1) suorakaidepulssit 34 (kuvio 3f) lyhyiksi pulsseiksi 35 (kuvio 3g) mitkä tuodaan valoa emittoiville diodeille 23 (kuvio 1).The differentiator 16 (Fig. 1) converts the rectangular pulses 34 (Fig. 3f) of the threshold part 15 (Fig. 1) into short pulses 35 (Fig. 3g) which are applied to the light emitting diodes 23 (Fig. 1).

Näiden positiivisten pulssien 35 (kuvio 3g) vaikutuksen alaisena, mitkä on muodostettu seurauksena kynnysarvon osan 15 pulssien 34 (kuvio 3f) nousureunojen differentoinnista (kuvio 1), emittoivat valoa 13 71 854 emittoivat diodit 23 pulsseja 36 (kuvio 3 h), joiden asema ajan funktiona sinimuotoisen jännitteen 28 (kuvio 3a) kullakin puolijak-solla tuo tietoa säteen virran poikkeamasta ennakolta määriteltyyn arvoon verrattuna. Negatiiviset pulssit 35 (kuvio 3 g) muodostettuna kynnysarvon osan 15 pulssien 34 (kuvio 3f) jälkireunoista (kuvio 1) eivät vaikuta valoa emittoiviin diodeihin 23.Under the influence of these positive pulses 35 (Fig. 3g), which are formed as a result of the differentiation of the rising edges of the pulses 34 (Fig. 3f) of the threshold part 15 (Fig. 1), light emitting diodes 13 71 854 emitting diodes 23 pulses 36 (Fig. 3 h) as a function of the sinusoidal voltage 28 (Fig. 3a) at each half-cycle provides information about the deviation of the beam current from the predetermined value. The negative pulses 35 (Fig. 3 g) formed from the trailing edges of the pulses 34 (Fig. 3f) of the threshold portion 15 (Fig. 1f) do not affect the light emitting diodes 23.

Nämä valopulssit 36 (kuvio 3h) laukaisevat valotyristorin 11 (kuvio 2 ) kunkin sinimuotoisen jännitteen puolijakson alussa tämän yalotyristorin 11 pysyessä johtavana käytännöllisesti katsoen koko sinimuotoisen jännitteen puolijakson kuluessa ja tämä sammutetaan kun Virta hehkumuuntajan 5 primäärikäämityksessä tulee yhtä suureksi kuin mitä on valotyristorin 11 pitovirta. Kun valotyristori 11 laukaistaan laskee jännite siinä käytännöllisesti katsoen nollaan ja kaikki jännitteestä, mikä on kehitetty muuntajan 2 kämmityksessä 4 syötetään nyt hehkumuuntajan 5 primäärikämmitykseen (valotyristorin 11 jännite ilmaistaan viitenumerolla 37 kuviossa 3i). Tästä seurauksena hehkuosan virta 38 (kuvio 3j) kulkee käytännöllisesti katsoen sinimuotoisen jännitteen koko puolijakson ajan, niin että tämän virran keskimääräinen arvo on oleellisesti korkeampi kuin mitä on nimellismääräinen hehku virta, mikä tarvitaan ylläpitämään siinä ennakolta määritelty virran taso. Katodia 6 (kuvio 1) hehkutetaan voimakkaasti ja kun on saavutettu tietty lämpötila se alkaa emittoimaan elektroneja, mitkä muotoillaan kiihdytysputkella 1 säteeksi.These light pulses 36 (Fig. 3h) trip the photoresistor 11 (Fig. 2) at the beginning of each sinusoidal voltage half cycle, this yalystyrist 11 remaining conductive for virtually the entire sinusoidal voltage half cycle and this is turned off when the current in the primary winding of the incandescent 5 is equal to 11. When the photoresistor 11 is tripped, the voltage therein drops to virtually zero and all of the voltage generated in the heater 4 of the transformer 2 is now fed to the primary heating of the incandescent transformer 5 (the voltage of the photistor 12 is indicated by reference numeral 37 in Fig. 3i). As a result, the current 38 of the glow section (Fig. 3j) travels virtually the entire half cycle of the sinusoidal voltage, so that the average value of this current is substantially higher than the nominal glow current required to maintain a predetermined current level therein. The cathode 6 (Fig. 1) is strongly annealed and when a certain temperature is reached it begins to emit electrons, which are shaped by the acceleration tube 1 into a beam.

Kuormituksen virta kiihdytysjännitteen syöttölähteestä on käytännöllisesti katsoen yhtä suuri kuin säteen virta ja kulkee se vastuksen 10 kautta aikaansaaden siinä jännitehäviön. Sitä mukaa kun kuormituksen virta kasvaa pienentyy virhejännite 31 (kuvio 3d) pienentäen tämän seurauksena jännitettä 32 (kuvio 3e) yhteenlaskuosan 13 (kuvio 1) ulostulossa ja ne hetket, jolloin tämä jännite ylittää kynnysarvotason 33 (kuvio 3e) kyinysarvolaitteesta 15 (kuvio 1)siirtyvät oikealle päin niihin ajanhetkiin verrattuna, jolloin sinimuotoinen jännite 28 (kuvio 3e) ylittää nollakohdan. Tämän seurauksena myös valon pulssit 36 (kuvio 3h) siirtyvät oikealle päin, jolloin valotyristori 11 Hipaistaan myöhemmin kullakin sinimuotoisen jännitteen puolijaksolla ja hehkun virta 38 kulkee ainoastaan osan sinimuotoisen jännitteen 14 71 854 puolijakscn aikana kuten on esitettynä oikealla puolella kuviosta 3j, toisin sanoen hehkuvirran keskimääräinen arvo pienentyy.The load current from the acceleration voltage supply source is virtually equal to the beam current and passes through the resistor 10, causing a voltage drop therein. As the load current increases, the error voltage 31 (Fig. 3d) decreases, consequently decreasing the voltage 32 (Fig. 3e) at the output of the summing section 13 (Fig. 1) and the moments when this voltage exceeds the threshold level 33 (Fig. 3e) move from the value device 15 (Fig. 1). to the right compared to the times when the sinusoidal voltage 28 (Fig. 3e) exceeds zero. As a result, the light pulses 36 (Fig. 3h) also move to the right, whereby the light thyristor 11 is subsequently energized at each half-cycle of the sinusoidal voltage and the glow current 38 passes only during half of the sinusoidal voltage 14 71 854 as shown on the right side of Fig. 3j. decreases.

Valopussien 36 (kuvio 3h) siirtyminen jatkuu kunnes hehkuvirran 38 (kuvio 3j) keskimääräinen arvo saavuttaa sen arvon, millä ylläpidetään ennakolta määritelty säteen virta.The transition of the light bags 36 (Fig. 3h) continues until the average value of the glow current 38 (Fig. 3j) reaches the value at which the predetermined beam current is maintained.

Mikäli kiihdyttimen toiminnan aikana säteen virta kasvaa ja ylittää ennakolta määritellyn arvon muuttuu virhejännite 31 (kuvio 3d) aikaansaatuna ilmaisevalla osalla 12 (kuvio 1) merkiltään ja jännite 32 (kuyio 3e) yhteenlaskuosan 13 (kuvio 1) ulostulossa saattaa pienentyä sellaiselle tasolle, että se ei enää ylitä kynnysarvon osan 15 (kuvio 1) kynnysarvon tasoa 33 (kuvio 3e). Tässä tapauksessa valon pulsseja 36 (kuvio 3h) ei emittoida, valotyristori 11 (kuvio 2) pysyy sammutettuna ja virta hehkukatodin 6 piirissä lakkaa kulkemasta kunnes säteen virta pienentyy takaisin ennakolta määritellylle tasolle.If during the operation of the accelerator the beam current increases and exceeds a predetermined value, the error voltage 31 (Fig. 3d) provided by the detecting part 12 (Fig. 1) changes in sign and the voltage 32 (Fig. 3e) at the output of the summing section 13 (Fig. 1) decreases to such a level that no longer exceed the threshold level 33 (Figure 3e) of the threshold portion 15 (Figure 1). In this case, the light pulses 36 (Fig. 3h) are not emitted, the light thyristor 11 (Fig. 2) remains off, and the current in the filament cathode 6 ceases to flow until the beam current decreases back to a predetermined level.

Kun valotyristori 11 on asetettuna hehkumuuntajan 5 primääri-käämityksen piiriin ilman diodisiltaa 26 kuten selvimmin esitetään kuviossa 1, toimii laite samanlaiseen tapaan, paitsi että valotyristori 11 Hipaistaan toisen puoliaallon kuluessa kultakin jaksolta vaihtovirta jännitettä .When the photoresistor 11 is placed in the primary winding circuit of the incandescent transformer 5 without the diode bridge 26 as clearly shown in Fig. 1, the device operates in a similar manner, except that the photoresistor 11 is energized during the second half-wave for each period of AC voltage.

Tätä keksintöä voidaan käyttää laajalti elektronikiihdyttimissä, mitkä on suunniteltu säteilyttämään erilaisia aineita. Kun lisätään kiihdyttimen säteen virran stabiilisuutta aikaansaadaan keksinnöllä parempi säteilyannosten stabiilisuus ja tämän johdosta vähemmän hajontaa säteilyyn aineen ominaisuuksiaa. Sitä paitsi johtuen sen ajan pienentymisestä, mikä tarvitaan ennakolta määritellyn arvon saavuttamiseen säteen virrassa sallii tämän keksinnön käyttäminen kiihdyttimen käyttökertoimen lisäämisen ja täten kiihdyttimen tehokkuuden lisäämisen ainesten käsittelyyn elektronisäteellä.The present invention can be widely used in electronic accelerators designed to irradiate various substances. By increasing the current stability of the accelerator beam, the invention provides better radiation dose stability and, as a result, less dispersion of the properties of the substance into the radiation. Moreover, due to the reduction in the time required to reach a predetermined value in the beam current, the use of the present invention allows to increase the utilization factor of the accelerator and thus increase the efficiency of the accelerator for processing materials with an electron beam.

Claims

An electron beam current stabilizing device for use with an acceleration tube having a glow cathode coupled to a glow transformer (5) measured from one of the secondary windings (4) of a high voltage transformer (2) by an accelerating voltage source, said device comprising a light sensitive element coupled to a the cathode (6) of the acceleration tube (1) for adjusting the electron beam current and a light source for controlling the photosensitive element, characterized in that it further comprises a sensing element (12) which is sensitive to electron beam current deviations from the predetermined value, a say tooth voltage (14). ) coupled to the high voltage transformer (2) and providing periodic sawtooth voltage, whereby evenly sloping portions thereof are formed initially from the instant that the voltage in the high voltage transformer (2) passes zero, an adder (13) whose input is connected to the output element (12) and whose second entrance cow position to the output of the tooth tooth former (14), a threshold element (15) coupled to the output of the adder (13), and a differentiator (16) coupled to the output of the threshold element (15) for forming the electric drive pulses as the evenly sloping portions of the equal the threshold level of the threshold element (15) at the output of the adder (13), the light source being coupled to the output of the differentiator (16) for converting the electric drive pulses into light pulses, while the photosensitive element is produced as a phototyristor (11) inserted into the primary winding transformer (5).

2. Device according to claim 1, characterized in that the threshold level in the threshold element (15) has such a value that in the absence of electron beam current, the electric drive pulses of the differentiator (16) are formed at the instant when the voltage in the phototyristor (11) rises. of the value, which, upon release of the phototyristor (11), allows the current equal to the pour current therein to flow through.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a diode bridge (26) inserted into the primary winding circuit of the filament transformer (5), wherein the phototyristor