FR2492587A1 - ELECTRONIC CANON DISCHARGED IN A GAS WITH COLD CATHODE - Google Patents
ELECTRONIC CANON DISCHARGED IN A GAS WITH COLD CATHODE Download PDFInfo
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION SE RAPPORTE AUX APPAREILS DE DECHARGE LUMINESCENTE. ELLE A POUR OBJET UN CANON ELECTRONIQUE A DECHARGE DANS UN GAZ AVEC CATHODE FROIDE 2, DANS LEQUEL LA REALISATION DE LA SURFACE INTERNE 7 DE L'ENSEMBLE ANODIQUE 6 ASSURE LA FIABILITE DE FONCTIONNEMENT DU CANON ELECTRONIQUE ET L'AUGMENTATION DE SA PUISSANCE. EN PARTICULIER, UNE PARTIE DE LA SURFACE INTERNE 7 DE L'ENSEMBLE ANODIQUE 6, ORIENTEE VERS LA SURFACE NON EMETTRICE DE LA CATHODE 2, EST DISPOSEE PAR RAPPORT A LA CATHODE 2 A UNE DISTANCE PLUS PETITE QUE LA DISTANCE MINIMALE NECESSAIRE A L'AMORCAGE DE LA DECHARGE LUMINESCENTE ENTRE ELLES ET UNE AUTRE PARTIE 8 DE CETTE SURFACE INTERNE QUI EST ORIENTEE VERS LE PLASMA 9 DE LUEUR NEGATIVE DE LA DECHARGE LUMINESCENTE EST CONSTITUEE PAR TROIS SURFACES 12, 13 ET 14 D'UN CORPS DE REVOLUTION DISPOSEES SUCCESSIVEMENT DANS LA DIRECTION DE PROPAGATION DU RAYONNEMENT ELECTRONIQUE 20.THE PRESENT INVENTION RELATES TO LUMINESCENT DISCHARGE APPARATUS. ITS OBJECT IS AN ELECTRONIC CANNON A DISCHARGE IN A GAS WITH COLD CATHODE 2, IN WHICH THE REALIZATION OF THE INTERNAL SURFACE 7 OF THE ANODIC ASSEMBLY 6 ENSURES THE OPERATING RELIABILITY OF THE ELECTRONIC CANNON AND THE INCREASE OF ITS POWER. IN PARTICULAR, PART OF THE INTERNAL SURFACE 7 OF THE ANODIC ASSEMBLY 6, ORIENTED TOWARDS THE NON-EMITTING SURFACE OF CATHODE 2, IS ARRANGED IN RELATION TO CATHODE 2 AT A DISTANCE SMALLER THAN THE MINIMUM DISTANCE NECESSARY FOR STARTING OF THE LUMINESCENT DISCHARGE BETWEEN THEM AND ANOTHER PART 8 OF THIS INTERNAL SURFACE WHICH IS ORIENTED TOWARDS THE NEGATIVE LUMINESCENT DISCHARGE 9 OF THE LUMINESCENT DISCHARGE IS CONSTITUTED BY THREE SURFACES 12, 13 AND 14 OF A REVOLUTION BODY PROVIDED AS FOLLOWS ELECTRONIC RADIATION PROPAGATION 20.
Description
La présente invention concerne les appareils à décharge luminescente à cathode froide, et a notamment pour objet un canon électronique à décharge dans un gaz avec cathode froide. The present invention relates to cold cathode glow discharge apparatus, and particularly relates to a gas discharge electronic gun with a cold cathode.
L'invention peut être utilisée pour des buts industriels et des recherches scientifiques lors de la création d'installations technologiques à rayons cathodiques. The invention can be used for industrial purposes and scientific research during the creation of cathode ray technology installations.
On connait bien un canon électronique à décharge dans un gaz avec cathode froide comprenant une chambre reliée par l'intermédiaire de canaux à des dispositifs d'admission et d'évacuation du gaz. Au cours du fonctionnement du canon le gaz est amené à l'intérieur de la chambre par les dispositifs précités et y est maintenu sous une pres sion prédéterminée, A l'intérieur de la chambre est monté un système d'électrodes comportant une anode tubulaire ouverte des deux côtés, une cathode plate disposée près d'une extrémité de l'anode et une électrode de commande réalisée sous la forme d'une plaque avec un orifice à travers lequel et au moyen duquel passe le rayon electronique et par l'application correspondante du potentiel se réalise la stabilisation ou la commande du courant du rayonnement électro- nique. A gas discharge electron gun with a cold cathode is well known, including a chamber connected via channels to gas intake and evacuation devices. During the operation of the barrel, the gas is brought into the chamber by the above-mentioned devices and is held therein under a predetermined pressure. Inside the chamber is mounted an electrode system comprising an open tubular anode. on both sides, a flat cathode arranged near an end of the anode and a control electrode made in the form of a plate with an orifice through which and by means of which the electronic beam passes and by the corresponding application potential is achieved by stabilizing or controlling the current of the electronic radiation.
L'électrode de commande est disposée entre la cathode et l'anode. La distance entre l'extrémité de l'anode et la cathode, ainsi qu'entre l'extrémité de l'anode et l'electrode de commande est plus petite que la distance mi nimale nécessaire pour assurer l'amorçage de la décharge entre ces électrodes. Une partie de la surface interne de l'anode éloignée de la cathode est orientée vers le plasma de lueur négative de la décharge luminescente et sert de canal pour la sortie du rayonnement électronique hors des limites de l'espace de décharge en direction de la cible. The control electrode is disposed between the cathode and the anode. The distance between the end of the anode and the cathode, as well as between the end of the anode and the control electrode, is smaller than the minimum distance needed to initiate the discharge between these anodes. electrodes. A portion of the inner surface of the anode remote from the cathode is directed to the glow discharge negative plasma and serves as a channel for the output of the electron radiation out of the discharge space to the target .
Un changement des conditions à l'intérieur de la chambre dans laquelle est disposé ce dispositif, et, en particulier, un changement du vide ou de la composition du gaz, un changement de.la position et de la focalisation du rayonnement électronique, provoqu nt un changement des paramètres électriques de la décharge luminescente et un changement de la géométrie du rayonnement électronique a lieu. A change in the conditions inside the chamber in which this device is arranged, and, in particular, a change in the vacuum or in the composition of the gas, a change in the position and focus of the electronic radiation, provokes a change in the electrical parameters of the glow discharge and a change in the geometry of the electron radiation takes place.
Une telle influence des conditions sur le fonctionnement du canon électronique est due à ce que le canal d'introduction du gaz dans l'espace de décharge est mis en communication avec la chambre dans laquelle sont installées les électrodes du canon. C'est pourquoi, au cours du fonctionnement, un changement de composition ou de pression du gaz dans la chambre entraîne aussi un changement de ces pa ramètres dans le canon, ce qui exerce une influence sur la stabilité de son fonctionnement.L'introduction dans la construction du canon d'électrodes complémentaires de commande, ainsi que l'application d'une différence de potentiel entre l'anode et l'électrode de commande en vue de compenser l'influence du changement de conditions dans la chambre rend plus complexe la construction du canon électronique et peut influencer négativement sur la fiabilité de son fonctionnement, ce qui est la conséquence de l'instabilité de la décharge entre l'électrode de commande et l'anode, surtout aux niveaux élevés de la pression du gaz. Such an influence of the conditions on the operation of the electron gun is due to the fact that the channel for introducing the gas into the discharge space is put in communication with the chamber in which the electrodes of the barrel are installed. Therefore, during operation, a change in composition or pressure of the gas in the chamber also causes a change of these parameters in the barrel, which influences the stability of its operation. The introduction into the construction of the complementary control electrode barrel, as well as the application of a potential difference between the anode and the control electrode to compensate for the influence of the change of conditions in the chamber, makes it more difficult to construction of the electronic cannon and can negatively influence the reliability of its operation, which is the consequence of the instability of the discharge between the control electrode and the anode, especially at high levels of gas pressure.
On connaît un canon électronique à décharge dans un gaz avec cathode froide (voir, par exemple, le brevet d'invention de Grande Bretagne NO 1 461 415, cl.HOl j 37/06 publié en 1977), comprenant un ensemble cathodique dont la cathode a une surface émettrice plane ou concave, et un ensemble anodique.L'ensemble anodique a-une surface cylindrique englobant la partie non émettrice de la cathode une surface plane disposée en face de la surface émettrice de la cathode et pourvue d'un orifice pour le passage du rayonnement électronique hors de l'espace de décharge vers la cible et une surface cylindrique contiguë à l'orifice et poursuivant la direction de propagation du rayonnement électronique à une distance plus grande à la largeur mini male de l'orifice, La surface cylindrique encerclant la partie non émettrice de la cathode et la partie plane de la surface de l'ensemble anodique sont éloignées de la surface cathodique d'une distance plus petite que la distance minimale nécessaire à 1' amorçage de la décharge luminescente entre ces surfaces.Une partie de la surface interne contiguë à l'orifice est orientée vers le plasma de la lueur négative et sert de canal pour la sortie du rayonnement électronique hors de la limite de l'espace de décharge. Cependant, les paramètres de la décharge luminescente dans le canon sont choisis de façon à assurer le croisement du rayonnement électronique avec le plasma de la lueur négative de la décharge luminescente dans les limites du volume limité par la surface contiguë à l'orifice de l'anode. Afin de commander les paramètres électroniques du canon et de les stabiliser, l'anode est reliée au point médian d'un diviseur de tension branché entre la cathode et la cible pièce à traiter).En appliquant et en changeant le potentiel négatif à l'anode par rapport à la cible on obtient l'amorçage et la décharge luminescente avec la cathode creuse entre l'anode et la cible servant de source supplémentaire d'électrons. A cold-cathode gas discharge electron gun is known (see, for example, British Patent No. 1,461,415, published in 1977), including a cathode assembly of which cathode has a planar or concave emitting surface, and an anode assembly.The anode assembly has a cylindrical surface including the non-emitting portion of the cathode a flat surface disposed opposite the emitting surface of the cathode and provided with an orifice for the passage of the electronic radiation out of the discharge space to the target and a cylindrical surface contiguous to the orifice and continuing the direction of propagation of the electron radiation at a greater distance to the minimum width of the orifice, cylindrical surface encircling the non-emitting portion of the cathode and the flat portion of the surface of the anode assembly are spaced from the cathode surface by a distance smaller than the minimum distance n This part of the inner surface contiguous to the orifice is oriented towards the plasma of the negative glow and serves as a channel for the output of the electron radiation out of the limit of the beam. discharge space. However, the parameters of the glow discharge in the barrel are chosen so as to ensure the crossing of the electronic radiation with the plasma of the glow of the glow discharge within the limits of the volume limited by the surface contiguous to the orifice of the anode. In order to control the electronic parameters of the gun and to stabilize them, the anode is connected to the midpoint of a voltage divider connected between the cathode and the target part to be treated). By applying and changing the negative potential to the Anode with respect to the target is obtained the initiation and the glow discharge with the hollow cathode between the anode and the target serving as additional source of electrons.
L'amenée du gaz est réalisée directement dans la chambre dans laquelle sont disposées les électrodes du cahon et la cible, à travers le canal pratiqué dans la paroi de la chambre. Les paramètres de la décharge dans le canon sont influencés par les conditions existant à l'intérieur de la chambre dans laquelle ce canon est installé, tandis que la connexion de l'anode avec le point médian du diviseur de tension rend le fonctionnement du canon moins fiable. En outre, l'introduction du gaz de travail dans la chambre dans laquelle se trouvent le canon et la cible rend instable le fonctionnement du canon, ce qui est la conséquence du changement de la composition du gaz et du dérèglement de la rigidité électrique de la distance de décharge.La réalisation de la surface orientée vers le plasma sous la forme d'une surface cylindrique avec une section transversale invariable diminue la gamme de fonctionne- ment des paramètres de la décharge luminescente dans le canon et empêche d'augmenter sa puissance. Ainsi, l'augmentation de la puissance du canon, résultant du rapprochement du plasma et de la surface émettrice de la cathode, provoque une élargissement de la zone émettrice de la surface de la cathode, une augmentation du diamètre du rayonnement électronique et une augmentation de la puissance obtenue sur l'anode, due à l'interception par l'anode d'électrons du rayonnement électronique lui-même et d'électrons qui ont subi une diffusion lors de leur mouvement dans l'espace de décharge. The supply of gas is carried out directly in the chamber in which are arranged the cahon electrodes and the target, through the channel formed in the wall of the chamber. The parameters of the discharge in the barrel are influenced by the conditions existing inside the chamber in which this gun is installed, while the connection of the anode with the midpoint of the voltage divider makes the operation of the gun less reliable. In addition, the introduction of the working gas into the chamber in which the barrel and the target are located makes the operation of the barrel unstable, which is the consequence of the change in the composition of the gas and the disruption of the electrical rigidity of the gun. The realization of the plasma-oriented surface in the form of a cylindrical surface with an invariable cross-section decreases the operating range of the glow discharge parameters in the barrel and prevents its increase in power. Thus, the increase in the power of the barrel, resulting from the approximation of the plasma and the emitting surface of the cathode, causes a widening of the emitting zone of the surface of the cathode, an increase of the diameter of the electronic radiation and an increase of the power obtained on the anode, due to the interception by the electron anode of the electron radiation itself and electrons which have been scattered during their movement in the discharge space.
On s'est donc proposé de mettre au point un canon électronique à decharge dans un gaz avec cathode froide, dans lequel la réalisation de la surface interne de l'ensemble anodique assurerait la fiabilité de fonctionnement du canon électronique à décharge dans un gaz et l'augmentation de sa puissance. It has therefore been proposed to develop an electronic discharge gun in a gas with a cold cathode, in which the realization of the internal surface of the anode assembly would ensure the reliable operation of the gas discharge electron gun and the increase of its power.
Le problème est résolu à l'aide d'un canon électronique à décharge dans un gaz avec cathode froide comprenant un ensemble cathodique, dont la cathode a une surface émettrice, et un ensemble anodique dont une partie de la surface interne est orientée vers la surface non'énettrice de la cathode et est disposée par rapport à la cathode à une distance plus petite que la distance minimale nécessaire à l'amorgage de la décharge luminescente entre elles, une autre partie de la surface interne étant orientée vers le plasma de lueur négative de la décharge luminescente et comportant un canal pour la sortie du rayonnement électronique en dehors de l'espace de décharge du canon vers la cible, caractérisé, selon l'invention, en ce que la partie de la surface interne de l'ensemble anodique qui est orientée vers le plasma de lueur négative de la décharge luminescente, est réalisée sous la forme de surfaces disposées successivement dans la direction de propagation du rayonnement électronique suivant un corps de réyolution formant une cavité reliée à un canal servant à mesurer la pression du gaz dans l'espace de décharge et ayant une section transversale qui diminue dans la direction de propagation du rayonnement électronique de façon que la dimension transversale de la limite du plasma de la lueur négative de la décharge luminescente varie conformément à la dimension longitudinale de la zone de la chute cathodique du potentiel lors d'un changement de paramètres de la décharge luminescente, ce qui permet de maintenir constante la position du point focal du rayonnement électronique et de la surface annulaire formant la cavité annulaire reliée au canal d'introduction du gaz dans l'espace de décharge, à la partie inférieure de laquelle est fixé par sa partie inférieure un manchon disposé dans la zone du point focal du rayonnement électronique et dont le diamètre interne est plus grand que celui du rayonnement électronique à son point focal et la partie supérieure de la surface externe du manchon étant disposée par rapport à la surface annulaire à une distance plus petite que la lon gueur moyenne de libre parcours des molécules du gaz envoyé vers la cathode et de la surface formant le canal pour la sortie du rayonnement électronique hors de l'espace de décharge du canon. The problem is solved using a cold cathode gas discharge electron gun comprising a cathode assembly, the cathode of which has an emitting surface, and an anode assembly of which a portion of the inner surface is oriented towards the surface. cathode non-denier and is disposed relative to the cathode at a distance smaller than the minimum distance necessary for the luminescent discharge to be lined with each other, with another portion of the inner surface facing the negative glow plasma of the glow discharge and having a channel for the output of the electron radiation outside the discharge space of the barrel towards the target, characterized, according to the invention, in that the part of the inner surface of the anode assembly which is oriented towards the negative glow plasma of the glow discharge, is made in the form of surfaces arranged successively in the ray propagation direction electronic assembly according to a cavity forming body forming a cavity connected to a channel for measuring the pressure of the gas in the discharge space and having a cross section which decreases in the direction of propagation of the electronic radiation so that the transverse dimension of the The glow discharge negative plasma glow limit varies in accordance with the longitudinal dimension of the cathodic drop zone of the potential at a glow discharge parameter change, which allows the position of the focal point of the glow discharge to be kept constant. electronic radiation and the annular surface forming the annular cavity connected to the gas introduction channel in the discharge space, the lower part of which is fixed by its lower part a sleeve disposed in the zone of the focal point of the electronic radiation and whose internal diameter is larger than that of the electron beam n focal point and the upper portion of the outer surface of the sleeve being disposed relative to the annular surface at a distance smaller than the average free-run length of the gas molecules sent to the cathode and the surface forming the channel for the output of the electronic radiation out of the discharge space of the barrel.
I1 est rationnel que la surface formant canal pour la sortie du rayonnement électronique soit recouverte d'une lentille magnétique dont le plan focal est disposé entre les extrémités inférieures et supérieures du manchon, ce qui est nécessaire pour diminuer les dimensions du canon et la quantité de métal pour sa construction, de même que pour améliorer la focalisation du faisceau électronique. It is rational that the channel surface for the output of the electronic radiation is covered with a magnetic lens whose focal plane is disposed between the lower and upper ends of the sleeve, which is necessary to reduce the size of the barrel and the amount of metal for its construction, as well as to improve the focus of the electron beam.
Afin d'augmenter sensiblement la puissance, d'assurer la stabilité de fonctionnement du canon et de réduire ses dimensions transversales, il est rationnel aussi de réaliser des parois- doubles de l'ensemble anodique et de disposer entre ces parois suivant une spirale , les con duits du canal d'introduction du gaz dansl'espace de décharge et du canal de mesure de la pression de gaz dans l'espace de décharge dont les surfaces externcs forment, ensemble avec la surface interne des parois des canaux pour le refroidissement de l'ensemble anodique au moyen d'un agent classique d'échange thermique. In order to increase substantially the power, to ensure the stability of operation of the barrel and to reduce its transverse dimensions, it is also rational to make double walls of the anode assembly and to arrange between these walls in a spiral, the the ducts of the gas introduction channel in the discharge space and the gas pressure measuring channel in the discharge space, the outer surfaces of which together with the internal surface of the channel walls for cooling the gas anode assembly by means of a conventional heat exchange agent.
L'utilisation de l'invention permetd'=lever la stabilité des propriétés électrono-optiques de la décharge dans le canon, d'assurer la constance de la géométrie du rayonnem,ent électronique, d'élargir la gamme de travail des pressiorsdu gaz dans l'espace de décharge et de réduire ou d'exclure entièrement la dépendance des paramètres de la décharge dans le canon vis à vis des conditions existant à l'intérieur de la chambre dans laquelle est introduit le rayonnement électronique. En outre, l'utilisation du canon électronique de décharge de gaz avec cathode froide suivant l'invention permet de diminuer les dimensions du canon électronique sans altérer la focalisation du rayonnement électronique et d'élever considérablement la puissance du canon. The use of the invention makes it possible to lift the stability of the electro-optical properties of the discharge in the barrel, to ensure the constancy of the geometry of the electron beam, to expand the range of work of gas pressers in the discharge space and to reduce or completely exclude the dependence of the parameters of the discharge in the barrel with respect to the conditions existing inside the chamber into which the electronic radiation is introduced. In addition, the use of the electronic gas discharge gun with cold cathode according to the invention makes it possible to reduce the dimensions of the electron gun without altering the focus of the electronic radiation and to considerably increase the power of the gun.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée ultérieure de mode de réalisation concrèts en se référant au dessin annexé dont la Fig.Unique représente une vue d'ensemble du canon électronique à cathode froide. Other features and advantages of the present invention will be better understood from reading the following detailed description of concrete embodiments with reference to the accompanying drawing in which the Fig.Unique represents an overview of the cold cathode electronic cannon.
Le canon électronique représenté comprend un ensemble cathodique 1 composé d'une cathode 2, qui s'appuie contre un isolateur 3. La cathode 2 a une surface émettrice concave 4 et une surface non émettrice 5. L'ensemble anodique 6 comprend une surface interne dont une partie 7 est orientée vers la surface non émettrice 5 de la cathode 2, tandis que l'autre partie 8 est orientée vers le plasma 9 de lueur négative de la décharge luminescente. L'ensemble anodique 6 est pourvu aussi d'un canal 10 pour la sortie du rayonnement électronique hors des limites de l'espace de décharge en direction d'une cible 11. The electron gun shown comprises a cathode assembly 1 composed of a cathode 2, which bears against an insulator 3. The cathode 2 has a concave emitting surface 4 and a non-emitting surface 5. The anode assembly 6 comprises an inner surface of which one part 7 is oriented towards the non-emitting surface 5 of the cathode 2, while the other part 8 is oriented towards the plasma 9 of negative glow of the glow discharge. The anode assembly 6 is also provided with a channel 10 for the output of the electronic radiation outside the limits of the discharge space towards a target 11.
La partie 7 de la surface interne de l'ensem- ble anodique 6 est éloignéede la surface non émettrice 5 de la cathode 2 d'une distance plus petite que la distance minimale nécessaire à 1' amorçage de la décharge luminescente -entre l'ensemble d'anode 6 et la cathode 2. The portion 7 of the inner surface of the anode assembly 6 is spaced from the non-emitting surface 5 of the cathode 2 by a distance smaller than the minimum distance necessary for the initiation of the glow discharge-between the assembly. anode 6 and the cathode 2.
Une partie 8 de la surface interne de l'ensemble anodique 6 est orientée vers le plasma 9 de lueur négative de la décharge luminescente et est réalisée sous la forme de trois surfaces 12, 13,et 14 d'un corps de révolution disposées successivement dans la direction de la propagation du rayonnement électronique. A portion 8 of the inner surface of the anode assembly 6 is oriented towards the plasma 9 of the negative glow of the glow discharge and is made in the form of three surfaces 12, 13, and 14 of a body of revolution arranged successively in the direction of the propagation of the electronic radiation.
La surface 12 forme une cavité qui est mise en communication avec un canal 15 pour la mesure de la pression du gaz dans l'espace de décharge à travers un orifice 16. The surface 12 forms a cavity which is communicated with a channel 15 for measuring the pressure of the gas in the discharge space through an orifice 16.
La coupe transversale de la surface 12 diminue dans le sens de la propagation du rayonnement électronique de façon que la dimension transversale de la limite 17 du plasma 9 de lueur négative change conformément à la dimension longitudinale 18 de la zone de chute du potentiel cathodique. Cela permet de meintenir constante la position du point focal 19 du rayonnement électronique 20. Ainsi, on parvient à diminuer ou à exclure entièrement l'augmentation de la puissance apparaissant dans l'ensemble anodique 6 lors de l'augmentation de la puissance dans le rayonnement électronique 20.The cross-section of the surface 12 decreases in the direction of propagation of the electron radiation so that the transverse dimension of the boundary 17 of the negative-glow plasma 9 changes in accordance with the longitudinal dimension 18 of the drop zone of the cathode potential. This makes it possible to keep constant the position of the focal point 19 of the electronic radiation 20. Thus, it is possible to reduce or totally exclude the increase in power appearing in the anode assembly 6 during the increase of the power in the radiation. electronic 20.
La surface 13 forme une cavité annulaire 21 dans laquelle la pression du gaz amené dans le canon par le canal 22 pour l'amenée du gaz mis en communication par l'orifice 23 avec la cavité 21 se stabilise. A la partie inférieure de la surfacé 13 est fixé à la partie inférieure d'un manchon 24, qui est diposé dans la zone du point focal 19 du rayonnement électronique 20. The surface 13 forms an annular cavity 21 in which the pressure of the gas fed into the barrel by the channel 22 for the supply of the gas placed in communication by the orifice 23 with the cavity 21 is stabilized. At the bottom of the surface 13 is attached to the lower part of a sleeve 24, which is disposed in the area of the focal point 19 of the electronic radiation 20.
Afin de diminuer la puissance dégagée sur l'ensemble d'anode 6 par le rayonnement électronique 20 et par les électrons qui ont subi la diffusion dans le gaz remplissant l'espace de décharge, le diamètre du manchon 24 est plus grand que celui du rayonnement au point focal 19. In order to decrease the power generated on the anode assembly 6 by the electron radiation 20 and by the electrons which have undergone diffusion in the gas filling the discharge space, the diameter of the sleeve 24 is larger than that of the radiation at the focal point 19.
La partie superieure de la surface externe du manchon 24 est éloignée de la surface annulaire 13 et de la surface 12 d'une distance plus petite que la longueur moyenne du libre parcours des molécules de gaz en formant un jeu 25 au travers duquel le gaz est amené en direction de la cathode 2. Ceci rend impossible la pénétration de la décharge dans la cavité 21 et l'on obtient une intensité suffisante du courant de gaz sortant du jeu 25 directement vers l'espace de décharge du canon, son mélange efficace et une stabilité élevée des paramètres de la décharge dans le canon au cours de son fonctionnement. The upper part of the outer surface of the sleeve 24 is remote from the annular surface 13 and the surface 12 by a distance smaller than the average free path length of the gas molecules by forming a clearance 25 through which the gas is brought to the cathode 2. This makes it impossible to penetrate the discharge into the cavity 21 and a sufficient intensity of the gas stream leaving the clearance 25 is obtained directly to the discharge space of the gun, its effective mixing and a high stability of the parameters of the discharge in the barrel during its operation.
La surface cylindrique 14 forme le canal pour la sortie du rayonnement électronique 20 hors de l'espace de décharge. The cylindrical surface 14 forms the channel for the output of the electronic radiation 20 out of the discharge space.
A l'extérieur le canal 10 est recouvert d'une lentille magnétique 26. La position ontimale de la lentille 26 sera obtenue dans le cas où le point focal 19 du rayonnement électronique 20 coincidera à peu près avec le plan focal de la lentille magnétique 26 sur une distance focale minimale de la lentille magnétique 26. Un changement de cette position conduit à une altération de la focalisation du rayonnement électronique 20 sur la cible 11 ou bien à une augmentation des dimensions géométriques du canal 10 pour la sortie du rayonnement. Outside the channel 10 is covered with a magnetic lens 26. The ideal position of the lens 26 will be obtained in the case where the focal point 19 of the electronic radiation 20 will coincide approximately with the focal plane of the magnetic lens 26 at a minimum focal distance of the magnetic lens 26. A change in this position leads to an alteration of the focus of the electronic radiation 20 on the target 11 or to an increase in the geometric dimensions of the channel 10 for the radiation output.
Afin d'augmenter la puissance du canon, l'ensemble d'anode 6 est pourvu d'un système de refroidissement forcé. A cet effet, les parois de l'ensemble d'anode 6 sont doubles et, entre ces parois, sont disposés, suivant une spirale, les conduits du canal 22 pour l'introduction du gaz dans l'espace de décharge et du canal 15 pour la mesure de la pression du gaz dansl'espace de décharge, les surfaces externes de ceux-ci formant ensemble avec la surface interne des parois des canaux 27 servant à refroidir l'ensemble anodique 6 par un agent classique d'échange thermique 28 (par exemple de l'eau). Grâce aux canaux 27, la vitesse du du courant d'agent d'échange thermique 28 augmente et l'ef-ficacité de refroidissement de l'ensemble anodique 6 devient plus élevée. L'ensemble anodique 6 est muni de raccords 29 pour l'introduction et l'évacuation de l'agent d'échange thermique 28. In order to increase the power of the barrel, the anode assembly 6 is provided with a forced cooling system. For this purpose, the walls of the anode assembly 6 are double and, between these walls, are arranged in a spiral, the ducts of the channel 22 for the introduction of gas into the discharge space and the channel 15 for measuring the pressure of the gas in the discharge space, the external surfaces thereof together with the inner surface of the walls of the channels 27 for cooling the anode assembly 6 by a conventional heat exchange agent 28 ( for example water). With the channels 27, the speed of the heat exchange agent stream 28 increases and the cooling efficiency of the anode assembly 6 becomes higher. The anode assembly 6 is provided with connectors 29 for introducing and evacuating the heat exchange agent 28.
Le canon électronique de décharge de gaz à cathode froide fonctionne de la manière suivante. The cold cathode gas discharge electron gun operates as follows.
Lors de l'introduction du gaz à partir du dispositif d'introduction du gaz (non représenté sur la figure) en suivant le canal 22 pour l'introduction du gaz dans'.l'es- pace de décharge du canon en arrivant dans l'espace par l'orifice 23, la cavité 21et le jeu 25 existant entre le manchon 24 et la surface 13 , il se crée dans ledit espace une pression nécessaire de gaz. Ladite pression est contrô- lée au moyen-d'un appareildemesureduvide (non représenté sur la figure), qui est relié au canal 15 pour la mesure de la pression de gaz dans l'espace de décharge. Ensuite entre l'ensemble cathodique 1 et l'ensemble anodique 6 est appliquée une différence requise de potentiel.Dans ces conditions dans l'espace de décharge du canon électronique à décharge dans un gaz s'amorce une décharge luminescente de haute tension dans laquelle la présence de deux zones est caractéristique la zone du plasma 9 de lueur négative de la décharge luminescente remplissant la cavité de l'ensemble anodique 6 limitée par les surfaces 12, 13 et 14 et une zone de la chute du potentiel cathodique disposée entre la limite 17 du plasma 9 de lueur négative de la décharge luminescente et la surface émettrice 4 de la cathode 2 et ayant une dimension 18 longitudinale relativement petite. Dans les limites de cette zone est concentrée pratiquement toute la différence de potentiel appliquée entre la cathode 2 de l'ensemble cathodique 1 et l'ensemble anodique 6.En même temps, dans l'espace entre la surface non émettrice 5 de la cathode 2 et lasurface 7 de l'ensemble anodique 6 avec l'isolateur 3 la décharge n'a pas lieu, ce qui est dû à une faible distance entre ces surfaces
La zone de la chute du potentiel cathodique, délimitée par la limite 17 du plasma de lueur négative, par la surface émettrice 4 et par une partie de la surface non émettrice 5 de la cathode 2 adjacente à ladite surface 4, représente un système iono-électronique combiné où sous i-'effet du bombardeent par les ions du plasma 9 de lueur négative et par les particules neutres rapides la surface émettrice rigide 4 de la cathode 2 émet des électrons. Avec cela, la limite 17 du plasma 9 de lueur négative fait oriffi- ce d'une surface émettant des ions positifs.Les ions en se déplaçant à partir de la limite 17 du plasma 9 de lueur négative subissent une recharge grâce à laquelle se forment des particules neutres rapides et créent une répartition nécessaire de la densité du courant suivant-la-surface émettrice 4 de la cathode 2.During the introduction of the gas from the gas introduction device (not shown in the figure) along the channel 22 for the introduction of the gas into the discharge space of the gun when arriving in the the space through the orifice 23, the cavity 21 and the clearance 25 existing between the sleeve 24 and the surface 13, there is created in said space a necessary gas pressure. Said pressure is controlled by means of a fluid instrument (not shown in the figure), which is connected to the channel 15 for the measurement of the gas pressure in the discharge space. Then, between the cathode assembly 1 and the anode assembly 6, a required difference of potential is applied. Under these conditions in the discharge space of the gas discharge electron gun, a high-voltage glow discharge is initiated in which the the presence of two zones is characteristic of the region of the plasma 9 of negative glow of the glow discharge filling the cavity of the anode assembly 6 limited by the surfaces 12, 13 and 14 and a zone of the fall of the cathodic potential disposed between the limit 17 negative glow plasma 9 of the glow discharge and the emitting surface 4 of the cathode 2 and having a relatively small longitudinal dimension 18. Within the limits of this zone is concentrated substantially all the potential difference applied between the cathode 2 of the cathode assembly 1 and the anode assembly 6. At the same time, in the space between the non-emitting surface 5 of the cathode 2 and the surface 7 of the anode assembly 6 with the insulator 3 the discharge does not take place, which is due to a small distance between these surfaces
The zone of the fall of the cathodic potential, delimited by the limit 17 of the negative glow plasma, by the emitting surface 4 and by a part of the non-emitting surface 5 of the cathode 2 adjacent to said surface 4, represents an ionospheric system. combined electron where under the effect of the bombarde by the ions of the negative-glow plasma 9 and by fast neutral particles the rigid emitting surface 4 of the cathode 2 emits electrons. With this, the limit 17 of the negative-glow plasma 9 has a surface emitting positive ions. The ions moving from the limit 17 of the negative-glow plasma 9 are recharged by means of which they form. fast neutral particles and create a necessary distribution of the density of the current following the emitting surface 4 of the cathode 2.
Les trajectoires des électrons dans le rayonnement sont déterminées par la configuration du champ électrique dans les limites de la couche cathodique, surtout à proximité de la surface émettrice 4 de la cathode 2, tandis que les trajectoires des ions sont déterminées par la repartition du champ électrique à proximité de la limite 17 du plasma 9 de lueur négative. The trajectories of the electrons in the radiation are determined by the configuration of the electric field within the confines of the cathode layer, especially near the emitting surface 4 of the cathode 2, while the trajectories of the ions are determined by the distribution of the electric field near the limit 17 of the plasma 9 of negative glow.
Cependant, lors d'un changement des paramètres de la décharge, la configuration de la limite 17 du plasma 9 de lueur négative change et, par conséquent, les trajectoires des ions positifs et la configuration du champ électrique à l'intérieur de la couche cathodique changent elles aussi, ce qui peut conduire à un abaissement indésirable du rendement du canon électronique. However, upon a change in the discharge parameters, the configuration of the negative glow plasma boundary 17 changes, and therefore, the positive ion trajectories and the electric field configuration within the cathodic layer. also change, which can lead to an undesirable lowering of the output of the electron gun.
Etant donné que la section transversale de la partie 12 de la surface interne 8 de l'ensemble anodique 6 diminue dans la direction de propagation du rayonnement électronique 20 de façon que la dimension transversale de la limite 17 du plasma 9 de lueur négative change en fonction de la dimension longitudinale 18 de la zone de chute du potentiel cathodique afin que la position du point focal 19 reste pratiquement constante, baisement indésirable du rendement du canon de à un changement de la géométrie du rayonnement électronique 20, surtout àproximité du manchon 24, n'a pas lieu lors d'un changement des paramètres de la décharge luminescente dans les limites de la gamme de travail. Since the cross section of the portion 12 of the inner surface 8 of the anode assembly 6 decreases in the direction of propagation of the electronic radiation 20 so that the transverse dimension of the boundary 17 of the plasma 9 of negative glow changes according to the longitudinal dimension 18 of the drop zone of the cathode potential so that the position of the focal point 19 remains substantially constant, undesirable kissing of the output of the gun due to a change in the geometry of the electronic radiation 20, especially close to the sleeve 24, n This does not occur when the glow discharge parameters are changed within the range of the working range.
Le rayonnement électronique 20 sorti des limites de l'espace de décharge et se dispersant après la passage du manchon 24 est focalisé à- l'aide de la lentille magnétique 26 et ayant franchi le canal 10 de sortie du rayonnement électronique sans toucher la surface interne 14, il atteint la cible 11. The electron radiation exiting the limits of the discharge space and dispersing after the passage of the sleeve 24 is focused with the aid of the magnetic lens 26 and having passed the output channel of the electronic radiation without touching the inner surface 14, he reaches the target 11.
Dans le but d'augmenter la puissance du canon et d'élever la stabilité de son fonctionnement (surtout, aux régimes non calculés) on introduit dans les canaux 27 et on évacue ensuite ces canaux, un agent classique 28 d'échange thermique (notamment l'eau? par l'intermédiaire des raccords 29. In order to increase the power of the gun and increase the stability of its operation (especially at uncomputed speeds) is introduced into the channels 27 and then evacuated these channels, a conventional agent 28 heat exchange (including water through fittings 29.
Ainsi, la présente invention permet d'augmenter la sûreté et la stabilité de fonctionnement des canons électroniques à décharge dans un gaz avec décharge luminescente de haute tension et de rendre leur puissance plus grande. Thus, the present invention makes it possible to increase the safety and the operating stability of the electronic discharge guns in a gas with high voltage glow discharge and to make their power greater.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8022388A FR2492587A1 (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | ELECTRONIC CANON DISCHARGED IN A GAS WITH COLD CATHODE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8022388A FR2492587A1 (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | ELECTRONIC CANON DISCHARGED IN A GAS WITH COLD CATHODE |
Publications (2)
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|---|---|
| FR2492587A1 true FR2492587A1 (en) | 1982-04-23 |
| FR2492587B1 FR2492587B1 (en) | 1983-05-27 |
Family
ID=9247087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8022388A Granted FR2492587A1 (en) | 1980-10-20 | 1980-10-20 | ELECTRONIC CANON DISCHARGED IN A GAS WITH COLD CATHODE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2492587A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0289577A1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-11-09 | Anatech Ltd | Dynamic electron emitter. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2273368A1 (en) * | 1974-05-27 | 1975-12-26 | Philips Nv |
-
1980
- 1980-10-20 FR FR8022388A patent/FR2492587A1/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2273368A1 (en) * | 1974-05-27 | 1975-12-26 | Philips Nv |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| EXBK/75 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0289577A1 (en) * | 1986-11-13 | 1988-11-09 | Anatech Ltd | Dynamic electron emitter. |
| EP0289577A4 (en) * | 1986-11-13 | 1991-04-24 | Anatech Ltd. | Dynamic electron emitter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2492587B1 (en) | 1983-05-27 |
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