FI71854C - Stabiliseringsanordning foer elektronstroem. - Google Patents

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 *82

Patentti, ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - 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,

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

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.

Elektronisäteen virran suuruus säädetään yleisesti muuttamalla katodin emissiovirtaa muuttamalla joko katodin hehkuvirtaa tai sähkökentän intensiteettiä kiihdytysputken katodin ympärillä.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

4 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 .

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

7 71854 Tämä pienentää aikaa kiihdyttimen kytkentähetkestä lukien siihen hetkeen verrattuna, jolloin säteen virta saavuttaa tarvittavan arvonsa.

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 .

Tähän laitteeseen saattaa sisältyä zener diodi kytkettynä sarjaan valotyristorin kanssa.

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.

Seuraavassa oleva selitys kohdistetaan tämän keksinnön mukaisiin suoritusmuotoihin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 on kaaviokuvaanto elektronisäteen virran stabilisointi-laitteesta tämän keksinnön mukaan.

Kuyio 2 on toinen suoritusmuoto valotyristorin kytkennästä laitteen hehkumuuntajän, mikä oli esitetty kuviossa 1.

Kuviot 3a - 3j ovat aikadiagrammoja havainnollistaen laitteen toimintaa, mikä on keksinnön mukainen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

10 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.

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.

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.

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.

u 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.

Tämän keksinnön mukainen laite toimii seuraavaan tapaan.

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.

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.

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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

Valopussien 36 (kuvio 3h) siirtyminen jatkuu kunnes hehkuvirran 38 (kuvio 3j) keskimääräinen arvo saavuttaa sen arvon, millä ylläpidetään ennakolta määritelty säteen virta.

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.

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 .

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.

Claims (4)

71854

1. Elektronisäteen virran stabilisoinnin laite käytettäväksi kiihdytysputkessa, missä on hehkukatodi kytkettynä hehkumuuntajaan (5), mitä syötetään eräästä suurjännitteen muuntajan (2) toisiokäämi-tyksistä (4) kiihdytyksen jännitteen syöttölähteessä, tämän laitteen sisältäessä valoherkän osan kytkettynä kiihdytysputken (1) katodille (6) niin että säädetään säteen virtaa sekä valolähteen, millä säädetään tätä valoherkkää osaa, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää ilmaisinosan (12), mikä toimii säteen virran poikkeaman perusteella ennakolta määritellystä arvosta lukien, sahahammas. jännitteen muotoilijan (14) kytkettynä suurjännitteen muuntajaan (2) tämän aikaansaadessa jaksottaisen sahahammasjännitteen, missä tasaisesti kaltevat osuudet on muotoiltu alkamaan siitä hetkestä, jolloin jännite suurjännitteen muuntajassa (2) ylittää nollakohdan, yh-teenlaskimen (13) minkä toinen sisääntulo on yhdistetty ilmaisinosan (12) ulostuloon ja minkä toinen sisääntulo on kytketty sahahammasjännitteen muctoilijän (14) ulostuloon, kynnysarvon osan (15) kytkettynä yhteenlaskimen (13) ulostuloon sekä differentiaattorin (16) kytkettynä kynnysarvon osan (15) ulostuloon, jotta muotoillaan sähköisiä ohjauspulsseja kun sahahammasjännitteen tasaisesti kaltevat osuudet ylittävät kynnysarvon osan (15) kynnysarvotason tämän yhteenlaskimen (13) ulostulossa, valolähteen ollessa yhdistetty differentiaattorin (16)_ ulostuloon niin että muunnetaan sähköiset ohjauspulssit valopulsseiksi kun taas valoherkkä osa on muodostettu valotyristorista (11), mikä on asetettu hehkumuuntajän (5) primäärikäämityksen piiriin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kynnysarvon osan (15) kynnysarvon taso on sellainen, että säteen virran puuttuessa muotoillaan differentiaattorilla (16) sähköiset ohjauspulssit niinä hetkinä, jolloin valotyristorin (11) jännite kohoaa saavuttaen sen arvon, mikä sallii valotyristorin (11) laukaisun jälkeen virtamäärän, mikä on yhtä suuri kuin sen pitovirta kulkemaan siitä läpi. ie 71854

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen sisältyy diodisilta (26) asetettuna hehkumuuntajän (5) primäärikäämityksen piiriin, valotyristorin (11) ollessa asetettu tämän diodisillan (26) lävistäjälle.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen sisältyy zener diodi (27) kytkettynä sarjaan valotyristorin (11) kanssa. 71854 17