JP2618006B2 - Negative charge generator - Google Patents
Negative charge generatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アーク放電を利用して負電荷を発生させ
る負電荷発生装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative charge generation device that generates negative charges using arc discharge.
第４図は例えば「応用物理論文誌、61巻,No.11,5000
−5011頁,1987年６月１日発行（J.Appl.Phys.,Vol.61,p
p5000−5011,1 June1987）」に示された従来の負電荷発
生装置の構成図であり、内部にセシウムの入つたセシウ
ムリザーバ（１）を中心にして左右対称位置には第１お
よび第２のホロー陰極（２），（３）が設けられてい
る。真空容器（図示せず）内のこの第１のホロー陰極
（２）と第２のホロー陰極（３）との間には全体形状が
Ｕの字形状をしたコイル（４）が設けられている。コイ
ル（４）の中央部にはセシウムリザーバ（１）と連通し
ており電荷交換を行なうためのコンバータ（５）が設け
られている。この円板状をしたコンバータ（５）には対
面して円板状の陽極（６）が設けられている。この陽極
（６）はその中央部の孔（6a）から負電荷検知器（７）
の内部と通じるようになつている。また、第１のホロー
陰極（２）に対向しており先端部がコイル（４）内に臨
んでイングニツシヨン電極（８）が設けられている。FIG. 4 shows, for example, “Applied Physics Journal, Vol. 61, No. 11, 5000
-5011, published June 1, 1987 (J. Appl. Phys., Vol. 61, p.
p5000-5011, 1 June 1987), which shows a configuration of a conventional negative charge generation device, in which first and second symmetrical positions are centered on a cesium reservoir (1) containing cesium therein. Hollow cathodes (2) and (3) are provided. Between the first hollow cathode (2) and the second hollow cathode (3) in a vacuum vessel (not shown), a coil (4) having a U-shaped overall shape is provided. . At the center of the coil (4), there is provided a converter (5) that communicates with the cesium reservoir (1) and performs charge exchange. The disc-shaped converter (5) is provided with a disc-shaped anode (6) facing the disc-shaped converter (5). This anode (6) is connected to the negative charge detector (7) through the central hole (6a).
It is designed to communicate with the interior. In addition, an ingression electrode (8) is provided facing the first hollow cathode (2), with its tip facing the inside of the coil (4).
次に、上記構成の動作について説明する。まず、第１
のホロー陰極（２）と点線で示したイグニツシヨン電極
（８）との間に発生した放電は、実線で示した位置まで
イグニツシヨン電極（８）を引き下げられることにより
引き伸ばされる結果、第１のホロー陰極（２）と陽極
（６）との間にはアーク放電が発生する。また、第２の
ホロー陰極（３）と陽極（６）との間にもアーク放電が
発生し、第１のホロー陰極（２）と第２のホロー陰極
（３）との間にはＵ字形をしてアーク放電が形成され
る。Next, the operation of the above configuration will be described. First, the first
The discharge generated between the hollow cathode (2) and the ignition electrode (8) shown by the dotted line is extended by pulling down the ignition electrode (8) to the position shown by the solid line, and as a result, the first hollow cathode Arc discharge occurs between (2) and the anode (6). Also, arc discharge occurs between the second hollow cathode (3) and the anode (6), and a U-shape is formed between the first hollow cathode (2) and the second hollow cathode (3). To form an arc discharge.
この後、セシウムリザーバ（１）を加熱することによ
りセシウムリザーバ（１）内のセシウムは蒸発し、その
セシウム蒸気はコンバータ（５）に形成された孔（図示
せず）から放出され、コンバータ（５）の表面はセシウ
ム蒸気で覆われる。そして、負にバイアスされたコンバ
ータ（５）に水素陽イオンが衝突し、またコンバータ
（５）の表面に吸着されていた水素原子に水素陽イオン
やセシウム陽イオンが衝突する際、水素陽イオンや水素
原子はコンバータ（５）の表面でセシウム蒸気と電荷交
換を行なつて水素陰イオンとなる。この水素陰イオンは
陽極（６）の孔（6a）を通して負電荷検知器（７）に導
かれ、そこで検知される。Thereafter, by heating the cesium reservoir (1), the cesium in the cesium reservoir (1) evaporates, and the cesium vapor is released from a hole (not shown) formed in the converter (5), and the cesium vapor is discharged from the converter (5). ) Surface is covered with cesium vapor. When a hydrogen cation collides with the negatively biased converter (5) and collides with a hydrogen atom adsorbed on the surface of the converter (5), a hydrogen cation or The hydrogen atoms undergo charge exchange with cesium vapor on the surface of the converter (5) to become hydrogen anions. This hydrogen anion is led to the negative charge detector (7) through the hole (6a) of the anode (6), where it is detected.
従来の負電荷発生装置は以上のように構成されている
ので、コンバータ（５）やセシウムリザーバ（１）を備
え、またセシウムを蒸発させるためのヒータを使用しな
ければならず構造が複雑となり、また発生する負電荷は
水素やアルゴン等の気体に限られるなどの問題点があつ
た。Since the conventional negative charge generation device is configured as described above, the structure is complicated because a converter (5) and a cesium reservoir (1) must be provided, and a heater for evaporating cesium must be used. In addition, there is a problem that the generated negative charges are limited to gases such as hydrogen and argon.
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、コンバータやセシウムリザーバが不要で
簡単な構成で負電荷を発生できるとともに、金属の負電
荷を発生できる負電荷発生装置を得ることを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a negative charge generation device that can generate a negative charge with a simple configuration without a converter or a cesium reservoir and that can generate a metal negative charge. The purpose is to gain.
この発明に係る負電荷発生装置は、真空容器内に対向
して設けられた陰極および陽極と、この陽極および前記
陰極と接続され陽極と陰極との間にレーザ光により生じ
たアークから収縮アークを生じさせるアーク電源とを備
えたものである。The negative charge generation device according to the present invention is a cathode and an anode provided to face each other in a vacuum vessel, and a contraction arc is generated from an arc generated by laser light between the anode and the cathode connected to the anode and the cathode. And an arc power supply to be generated.
この発明においては、陽極と陰極との間にレーザ光に
より生じたアークから収縮アークを生じさせることによ
り、アーク空間内には陽極，陰極からの負電荷が発生す
る。In the present invention, a contraction arc is generated between the anode and the cathode by an arc generated by the laser light, so that negative charges from the anode and the cathode are generated in the arc space.
以下、この発明の実施例を図について説明する。第１
図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので、箱
状の真空容器（10）に絶縁支持部（11）で支持された一
対の導電部材（12），（15）が設けられ、導電部材（1
2），（15）の先端に銅製の陰極（14）と陽極（16）と
が対向して取り付けられている。また、真空容器（10）
には、その外部に固定したレーザ発生器（17）から放射
されるレーザ光を真空容器（10）の内部に導入するため
にレーザ光の透過窓（18）が設けられている。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First
FIGS. 2 and 3 show an embodiment of the present invention, in which a box-shaped vacuum vessel (10) is provided with a pair of conductive members (12) and (15) supported by an insulating support (11). , Conductive members (1
A copper cathode (14) and an anode (16) are attached to the tips of 2) and (15) so as to face each other. In addition, vacuum container (10)
Is provided with a laser light transmission window (18) for introducing laser light emitted from a laser generator (17) fixed outside thereof into the vacuum vessel (10).
真空容器（10）内にはアーク空間に生じた負電荷を引
き出すためのグリツド（13）が設けられている。グリツ
ド（13）はグリツド（13）にバイアス電圧を印加するた
めのバイアス電源（20）と接続されている。真空容器
（10）の周囲には陰極（14）とグリツド（19）との間に
磁界を生じさせ負電荷を収束させるコイル（21）が設け
られている。真空容器（10）のグリツド（19）と対向し
た側壁面には負電荷を蓄積するため凹状の蓄積部（22）
が形成されている。A grid (13) for extracting negative charges generated in the arc space is provided in the vacuum vessel (10). The grid (13) is connected to a bias power supply (20) for applying a bias voltage to the grid (13). A coil (21) for generating a magnetic field between the cathode (14) and the grid (19) to converge negative charges is provided around the vacuum vessel (10). A concave storage portion (22) for storing negative charges on the side wall surface of the vacuum vessel (10) facing the grid (19).
Are formed.
以下、上記実施例の動作について説明する。まず、レ
ーザ発生器（17）でレーザ光を発振させ、レンズ（19）
を用いて陰極（14）の表面にレーザ光を集光することに
より、陰極（14）の付近に放電を生じさせる。すると、
この放電により陽極（16）と陰極（14）との間にはアー
ク放電が生じる。そして、陰極（14）および陽極（16）
と接続されたアーク電源（23）から供給されるアーク電
流が小さいとき（一般に拡散アークと呼ばれる。）は陽
極（16）、陰極（14）の銅の負電荷がアーク空間に発生
しない。Hereinafter, the operation of the above embodiment will be described. First, laser light is oscillated by the laser generator (17), and the lens (19)
The laser beam is condensed on the surface of the cathode (14) by using to generate a discharge near the cathode (14). Then
This discharge causes an arc discharge between the anode (16) and the cathode (14). And the cathode (14) and anode (16)
When the arc current supplied from the arc power source (23) connected to the anode (16) is small (generally referred to as a diffusion arc), negative charges of copper of the anode (16) and the cathode (14) are not generated in the arc space.
しかしながら、発明者等の研究により、アーク電流が
十分に大きくなり陽極（16）から放射される陽極（16）
の銅蒸気や銅陽イオンの量が陰極（14）から放射される
陰極（14）の銅蒸気や銅陰イオンの量よりも多くなる
（この形態のアークは一般に収縮アークと呼ばれる。）
とアーク空間に負電荷である銅陰イオンが発生すること
が解つた。However, according to the research by the inventors, the arc current becomes sufficiently large and the anode (16) radiated from the anode (16)
The amount of copper vapor and copper cations of the cathode (14) is greater than the amount of copper vapor and copper anions of the cathode (14) emitted from the cathode (14) (this type of arc is generally called a contraction arc).
It was found that a negative copper anion was generated in the arc space.
例えば、陽極（16）、陰極（14）に外径20mmの銅を使
用し、陽極（16）と陰極（14）とのギヤツプ長さを4mm
にしてアーク電流として10〜20KAの電流を供給すること
により、アーク空間には負電荷である銅陰イオンが発生
した。こうして、陽極（16）と陰極（14）との間に発生
した負電荷は陰極（14）とグリツド（13）との間に陰極
（14）に対してグリツド（13）が正になるようにグリツ
ド（13）にバイアス電圧を印加することにより、アーク
空開から容易に負電荷を取り出すことができる。そし
て、取り出された負電荷はグリツド（13）を通過して蓄
積部（22）に蓄積される。For example, use copper with an outer diameter of 20 mm for the anode (16) and the cathode (14), and set the gap length between the anode (16) and the cathode (14) to 4 mm.
By supplying a current of 10 to 20 KA as an arc current, negatively charged copper anions were generated in the arc space. Thus, the negative charge generated between the anode (16) and the cathode (14) is applied between the cathode (14) and the grid (13) so that the grid (13) becomes positive with respect to the cathode (14). By applying a bias voltage to the grid (13), negative charges can be easily extracted from the arc opening. Then, the extracted negative charges pass through the grid (13) and are stored in the storage section (22).
なお、上記実施例ではレーザ光を陰極（14）の表面に
集光したものを示したが、陽極（16）の表面にレーザ光
を集光してもよい。また、第３図に示すようにレーザ光
の透過窓（18）を陰極（14）と対向して配置するととも
に陽極（16）を陰極（14）に対してグリツド（13）に対
向するように傾けて配置してもよい。また、上記実施例
では電極の金属の負イオンを生じさせる場合について説
明したが、あらかじめ電極にガスを吸蔵させておきて、
電極の金属の負イオンとともにガスの負イオンを発生さ
せることもできる。In the above embodiment, the laser beam is focused on the surface of the cathode (14). However, the laser beam may be focused on the surface of the anode (16). In addition, as shown in FIG. 3, the laser light transmission window (18) is arranged so as to face the cathode (14), and the anode (16) is arranged so as to face the grid (13) with respect to the cathode (14). You may arrange | position inclining. In the above embodiment, the case where negative ions of the metal of the electrode are generated has been described.
Negative ions of gas can be generated together with negative ions of metal of the electrode.
以上説明したように、この発明の負電荷発生装置は、
陽極と陰極との間にレーザ光により生じたアークからア
ーク電源を用いて収縮アークを生じさせるという簡単な
構成により、アーク空間に陽極，陰極からの負電荷を発
生させることができるという効果がある。As described above, the negative charge generation device of the present invention includes:
A simple configuration in which an arc power supply is used to generate a contraction arc from an arc generated by a laser beam between an anode and a cathode has an effect that negative charges from the anode and the cathode can be generated in the arc space. .
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例である負電荷発生装置の構
成図、第２図は第１図の負電荷発生装置の回路図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第４図は従来
の負電荷発生装置の一例を示す構成図である。 （10）……真空容器、（14）……陰極、（16）……陽
極、（17）……レーザ発生器、（23）……アーク電源。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a negative charge generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the negative charge generator of FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional negative charge generator. (10) Vacuum container, (14) Cathode, (16) Anode, (17) Laser generator, (23) Arc power supply. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
び陽極と、この陽極および前記陰極と接続され陽極と陰
極との間にレーザ光により生じたアークから収縮アーク
を生じさせ、陽極と陰極との間のアーク空間に陽極，陰
極からの負電荷を生じさせるアーク電源とを備えたこと
を特徴とする負電荷発生装置。A cathode and an anode provided opposite to each other in a vacuum vessel, and a contraction arc is generated from an arc which is connected to the anode and the cathode and is generated by a laser beam between the anode and the cathode. A negative charge generator, comprising: an anode and an arc power supply for generating a negative charge from the cathode in an arc space between the cathode and the cathode.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18464388A JP2618006B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Negative charge generator |
| US07/279,801 US4924102A (en) | 1987-12-25 | 1988-12-05 | Apparatus for generating negatively charged species |
| DE3843334A DE3843334C2 (en) | 1987-12-25 | 1988-12-22 | Device for generating negatively charged ions |
| DK720388A DK720388A (en) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | DEVICE FOR GENERATING NEGATIVELY LOADED COMPONENTS |
| NL8803157A NL192649C (en) | 1987-12-25 | 1988-12-23 | Device for generating negatively charged ions. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18464388A JP2618006B2 (en) | 1988-07-26 | 1988-07-26 | Negative charge generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237648A JPH0237648A (en) | 1990-02-07 |
| JP2618006B2 true JP2618006B2 (en) | 1997-06-11 |
Family
ID=16156822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18464388A Expired - Lifetime JP2618006B2 (en) | 1987-12-25 | 1988-07-26 | Negative charge generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2618006B2 (en) |
-
1988
- 1988-07-26 JP JP18464388A patent/JP2618006B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237648A (en) | 1990-02-07 |
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