JPH05506538A - 電子加速器の電子ビームを制御する方法と電子加速器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電子加速器の電子ビームを制御する方法と電子加速器本発明は、電子加速器の中 で、電子源から出る電子が、グリッド窓を通って加速空間の中へ入り、加速空間 から冷却リブを具備する第一次窓を通って電子加速器の外へ通り抜け、又電子加 速器の中で、電子はグリッド窓と第一次窓との間で生じさせられる加速電位差に よって加速させられる、その電子加速器内の電子ビームを制御する方法に関する 。

本発明は、電子源と、グリッド窓と、冷却リブを有する第一次窓とを具備し、電 子源から出る電子はグリ・ノド窓を通って加速空間の中へ入り、加速空間から第 一次窓を通って電子加速器の外へ通り抜け、且つ電子は、グリ・ノド窓と第一次 窓との間で生じさせられる加速電位差によって加速させられる電子加速器にも関 する。

電子加速器は、種々の電子ビームの応用に対し通常の１００乃至８００ｋｅＶの エネルギーを持つ電子を作り出していた。その様な応用は、重合による被覆の硬 化技術、煙道ガスの精製、滅菌、等を答む。十分にむらのない結果を伴う妥当な 効果を得るために、工業用の装置は、通常動いている織′物材料（ｍａｔｅｒｉ ａｌ　ｗｅｂ）の表面、或いはガス煙道内を流れるガスに向けられるむらのない 電子ビームを必要とする。実際は、電子ビームの能力は、１０乃至１００ｋＷの 範囲内である。

電子の生成は真空中で起り、約０．０１ｍｍの厚さを有する薄い窓を通って加速 器の内側真空空間を通過するので、電子の能力のかなりの割合、即ち電子がそれ らを通過する時電子効率の約３乃至１５％が窓で消散させられる。窓は、通常長 狭型で、且つ普通はチタンから出来ている。長狭型窓の開口部の目的は、出る電 子をカーテン状の電子ビームにすることである。

現在使用されている電子ビーム装置では、通常装置内側の窓の後ろに銅製の冷却 格子或いは冷却リブを具備し、その格子或いはリブは水で内部を冷却される。こ の方法で、内部で多量の熱エネルギーが現れる薄い窓は、十分に低い温度に維持 されることが可能である。広く使用される技術で電子が一方の開口部から他方の 開口部までに加速され、冷却リブが、窓の正面の開口部底部に具備されるとき、 常に幾らかの電子は少なくともリブ及び窓の面積の割合に応じて、冷却リブにぶ つかる。加速電位差の力線が開口部の縁部に配置されるにもかかわらず、弱い力 線はこの効果を更に強調する。装置の総出力における電子の冷却リブにぶつかる 比率は約２５乃至３５％であり、これは相当に高い割合である。多くの電子ビー ム応用はかなり多くの量のエネルギーを消費するので、エネルギーのほぼ３分の １の損失は、その応用を考慮すると非常に重大であり、法外に大きく且つ効率的 な冷却機械を必要とし、運転費をかなり高くする。

英国特許第１．１７９．２７７号明細書は、従来の技術の１つの通常の解決案を 開示しており、それは上記のように冷却リブが第一次窓に対して設けられ、電子 がそのリブにぶつかるものである。続いて、米国特許第４．４９１．７５６号明 細書は、リブを上手く成形することによってどの様に電子の冷却リブに対するぶ つかりが減らされ得るかを開示する。しかし、この公開の解決案では、依然とし て幾らかの電子が冷却リブにぶつかるので、上記の問題を起こす。

ドイツ特許公報第ＤＥ　ＯｆｆｅｎｌｅＢｕｎｇｓｓｃｈｒｉ自３０２０８０９ 号明細書は、自冷０レンズ構成が、冷却リブの間を電子に通らせる企てに使用さ れて、電子がリブにぶつかることを防ぐ解決案を開示する。陰極、第１及び第２ の多孔板、等の如き互いに依存する幾つかの構成要素が、正確に寸法どりされ且 つ配置されなければならない場合には特にこの解決案は実現するのが非常に複雑 で難しい。実際、この解決案は実現するのに非常に難しく、且つ費用がかかる。

更に、レンズ構成は電子放射の焦点合わせをする結果として、窓の中心部分が過 熱しやすい。

本発明の目的は、上記の欠点を回避し、それによって電子加速器の窓を冷却する ために必要とされる出力が減少させられ得る方法及び装置を提供することである 。本発明の方法は、グリッド窓と第一次窓との間の中程に延在する想像の対称面 に関して反転対称の電荷が、グリ・ノド窓と第一次窓との間に形成され、グロツ ド窓上の均等な分布が、第一次窓上の均等な分布として反影されることを特徴と する。

本発明の根本的な着想は、窓が加速空間の中へ入るというものであり、要するに 、グリッド窓が第一次窓の冷却リブに対して鏡像関係を有することで、鏡対称冷 却リブとその鏡像との間に出来て、グリッド窓から第一次窓の対応する点まで直 接に電子を通し、そのために電子が第一次窓へ近付く際（こ冷却リブに全くぶつ からない。

本発明の装置は、電界制御手段が、第一次窓に面するグリッド窓の表面上に具備 され、電界制御手段及び第一次窓の冷却リブは、形がグリッド窓と第一次窓との 間の中程に延在する想像の対称面に関して反転対称であることを特徴とする。

本発明の根本的な着想は、グリッド窓の側部に電界制御手段を配置し、制御手段 と第一次窓の冷却リブとが反転対称であり、その結果鏡対称が冷却リブと制御手 段との間に形成され、グリッド窓から第一次窓へ電子を直接に通すことである。

本発明は添付図面でより一層詳細に説明される。

図１は、グリッド窓の長手方向から見た本発明の電子加速器の断面図である。

図２は、−列になったグリッド窓の長手方向から見た本発明の電子加速器の断面 図である。

図１及び２は真空チャンバの外壁１と、図で示されるように、その中央部でグロ ー・フィラメント２１が締付けられる長い管状空間であり得る電子発生器２とを 具備する電子加速器を示す。電子発生器から出る電子３は、グロー・フィラメン ト２ｍと平行なグリッド窓４まで移動させられ、グリッド窓を通過した後で電子 ３は加速器空間へ入る。通常、銅製の支持構造５はグリッド窓の下に配置される 。その様な支持構造はそれ自体公知であり従ってあまり詳細には説明されないで あろう。支持構造は電子の通過のための開口部を具備する。本発明において、電 界制御手段５！はグリッド窓４の下に設けられ、好ましくは支持構造５に取り付 けられる。電界制御手段５！はグリッド窓の下の単一の開口部をグロー・フィラ メントと平行に或いはそれを横切って、真っ直ぐに或いは斜めにの何れかで、グ リッド窓の一方の縁部から他方まで夫々に延在し得て、窓を横断する幾つかの開 口部に分割する。更に電子は電界制御手段５！の間を通された後、その上に通常 は銅製の支持構造７が配置されている第−決意６に向って移動する。

支持構造はそれ自体公知であり、従ってあまり詳細には説明されないであろう。

支持構造７は冷却リブ７１を具備する。形状的に、冷却リブ７！及び電界制御手 段５１は、グリッド窓４と第−決意６との間の中程に延在する想像面Ｓに関して 互いの鏡像であり、その結果、電界８は鏡対称にそれらの間に作られる。電子が グリッド窓及び互いに隣接する電界制御手段５ａの間を通過する時には、電子の グリッド窓の通過に較べ、電子は正確に反転対称に第−決意を通過する。即ち、 入って来る及び出ていく電子の通路は、電界制御手段ガ及び冷却リブ７エと同じ 様に、反転対称である。実用的な理由のために、グリッド窓と対応する第−決意 は、しばしば斜めに配置され、その結果冷却リブも窓を斜めに横切って配置され なければならない。しかし、電界制御手段５！及び冷却リブが、グリッド窓４と 第−決意６との間の面Ｓに関して反転対称に配置されるならば、これには実用上 の重要性が全くない。

本発明は例示方法により上記で及び添付図面で説明されその例に全く限定されな い。本発明は、グリッド窓へ向う広幅ビーム、或いはグリッド窓の表面を横切っ て連続的に通り抜ける狭幅の電子ビームのような、電子を出す低電圧電子銃のよ うな、あらゆる種類の電子発生器を具備する電子加速器に応用されることができ る。冷却リブ及び電界制御手段がグリッド窓及び第−決意と平行に且つそれらの 間に延在する面に関して反転対称に配置されるならば、実用上それらは如何なる 形状にもなり得る。冷却リブの高さＣと、電界制御手段の高さａと、それらの間 の距離すとを適切に選択することによって、力線はグリッド窓の間でほぼ真っ直 ぐに延在するようにされることができ、それによって、それが第−決意の表面に ぶつかるより前に、それらはレンズとして作用せず、且つ電子ビームを集中或い は分散させない。

ＦＩＧ、２ 要約書 電子加速器の電子ビームを制御する方法と電子加速器。

本方法では、反転対称の電荷がグリッド窓（４）と第−決意（６）との間で形成 されて、グリッド窓（４）を通つって加速空間の中へ通る電子は、同じ様に第− 決意から出るように方向付けられる。電界制御手段（５１）は、電子加速器内で 第−決意（６）の方向に面するグリッド窓（４）の表面に具備され、電界制御手 段（５ａ）と第−決意（６）の冷却リブ（７ａ）とは、形状が反転対称である。

国際調査報告 績ユニーー＾ニーに汽ゴ／ＦＩ　９１１００１５３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子加速器の中で電子源（２）から出る電子（３）が、グリッド窓（４）を 通って加速空間の中へ、そしてその加速空間から、冷却リプ（７ａ）を具備する 第一次窓（６）を通って電子加速器の外側に通過させられ、且つその電子加速器 の中で電子（３）が、グリッド窓（４）と第一次窓（６）との間で発生させられ る加速電位差によって加速させられるように電子加速器内で電子ビームを制御す る方法であり、グリッド窓（４）と第一次窓（６）との間の中程に延在する想像 の対称面（Ｓ）に関して反転対称の電荷が、グリッド窓（４）と第一次窓（６） との間に形成され、グリッド窓上の均等な分布が第一次窓の均等な分布に反映さ れることを特徴とする電子加速器内で電子ビームを制御する方法。 ２．第一次窓（６）の方向に面するグリッド窓（４）の表面に電界制御手段５ａ を具備することによってその反転対称の電荷が形成され、電界制御手段（５ａ） と第一次窓（６）の冷却リブ（７ａ）とが、形状で対称面（Ｓ）に関して反転対 称であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．電界制御手段（５ａ）と冷却リブ（７ａ）との高さ（ａ、ｃ）とそれらの間 の距離（ｂ）とは、電子がグリッド窓（４）と第一次窓（６）との間をほぼ直線 状に且つ平行に移動する様なものであることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．電子源（２）と、グリッド窓（４）と、冷却リプ（７ａ）を備えた第一次窓 （６）とを具備し、それによって電子源（２）から出る電子（３）が、グリッド 窓（４）を通って加速空間の中へ、そして加速空間から、冷却リブ（７ａ）を具 備する第一次窓（６）を通って電子加速器の外側に通過させられ、その電子（３ ）はグリッド窓（４）と第一次窓（６）との間で発生させられる加速電位差によ って加速させられる電子加速器であり、電界制御手段（５ａ）が第一次窓（６） の方向に面するグリッド窓（４）の表面に具備され、第一次窓（６）の冷却リブ （７ａ）が形状的にグリッド窓（４）と第一次窓（６）との間の中程に延在する 想像の対称面（Ｓ）に関して反転対称であることを特徴とする電子加速器。 ５．冷却リプ（７ａ）及び電界制御手段（５ａ）が、夫々、第一次窓（６）とグ リッド窓（４）とに関して斜めに延在するように配置されることを特徴とする請 求項４記載の電子加速器。