JPH11271500A - Beam generator - Google Patents
Beam generatorInfo
- Publication number
- JPH11271500A JPH11271500A JP10092413A JP9241398A JPH11271500A JP H11271500 A JPH11271500 A JP H11271500A JP 10092413 A JP10092413 A JP 10092413A JP 9241398 A JP9241398 A JP 9241398A JP H11271500 A JPH11271500 A JP H11271500A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- flange
- current
- vacuum
- current supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はビーム発生装置に係
り、例えば電子線照射装置等に用いられる高電流の熱電
子発生源の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam generator, and more particularly, to a structure of a high-current thermoelectron source used for an electron beam irradiation device or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】今、世界的に問題となっている大気汚染
による地球の温暖化や酸性雨等は、例えば火力発電所等
から排出される燃焼排ガス中に存在する、ＳＯｘ、ＮＯ
ｘ等の成分に起因していると考えられる。これらのＳＯ
ｘ、ＮＯｘ等の有害成分を除去する方法として、燃焼排
ガスに電子ビ−ムを照射することによって、脱硫・脱硝
（ＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害成分の除去）を行うことが実
施されている。2. Description of the Related Art Global warming and acid rain caused by air pollution, which have become a problem worldwide, are present in combustion exhaust gas discharged from, for example, thermal power plants and the like.
It is thought to be due to components such as x. These SO
As a method of removing harmful components such as x and NOx, desulfurization and denitration (removal of harmful components such as SOx and NOx) is performed by irradiating combustion exhaust gas with an electron beam.
【０００３】図３は、かかる用途に用いられるビーム発
生装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直
流高電圧を発生する電源装置１０と、電子線を燃焼排ガ
スに照射するビーム発生装置１１と、その装置１１の電
子線の照射出口である照射窓１５に沿って設けられた燃
焼排ガスの流路１９とから主として構成されている。例
えばチタン等の薄膜からなる照射窓１５から外部に放出
された電子線は、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ2）、水蒸気
（Ｈ2Ｏ）などの分子を照射することにより、これらは
非常に酸化力の強い、ＯＨ、Ｏ、ＨＯ2等のラジカルと
なる。そしてこれらのラジカルが、ＳＯｘ及びＮＯｘ等
の有害成分を酸化し、中間生成物である硫酸と硝酸とを
生成する。これらの中間生成物は、あらかじめ投入して
おいたアンモニアガス（ＮＨ3）と反応し、硫安及び硝
安となり、肥料の原料として回収される。従って、この
ような排ガス処理システムにおいては、燃焼排ガス中か
ら有害なＳＯｘ、ＮＯｘ等の成分を除去することができ
ると共に、その副生品として有用な硫安・硝安等の肥料
の原料として回収することができる。FIG. 3 shows an example of a beam generator used for such an application. The apparatus for treating flue gas includes a power supply device 10 for generating a high DC voltage, a beam generator 11 for irradiating the flue gas with an electron beam, and an irradiation window 15 which is an electron beam irradiation outlet of the device 11. It is mainly composed of the provided flue gas flow path 19. The electron beam emitted to the outside from the irradiation window 15 made of, for example, a thin film of titanium or the like is extremely oxidized by irradiating molecules such as oxygen (O 2 ) and water vapor (H 2 O) in the combustion exhaust gas. It becomes a strong radical such as OH, O, and HO 2 . These radicals oxidize harmful components such as SOx and NOx, and generate sulfuric acid and nitric acid as intermediate products. These intermediate products react with ammonia gas (NH 3 ) charged in advance to become ammonium sulfate and ammonium nitrate, and are collected as raw materials for fertilizer. Therefore, in such an exhaust gas treatment system, it is possible to remove harmful components such as SOx and NOx from the combustion exhaust gas and to collect them as raw materials for fertilizers such as ammonium sulfate and ammonium nitrate which are useful as by-products. Can be.
【０００４】ここで、ビーム発生装置１１は、熱電子フ
ィラメント等の熱電子発生源１２と、その熱電子発生源
１２より放出された電子を加速する加速管１３と、その
加速管にて形成された高エネルギーの電子線に磁界を印
加することでそのビーム径を制御するフォーカス用電磁
石１６と、そのビーム径が制御された電子線に磁界を印
加することで偏向する走査用電磁石１７とから主に構成
されている。熱電子発生源１２と加速管１３、それに外
囲器１８ａに囲まれた容器内は高真空雰囲気下に保持さ
れている。また外囲器内の熱電子発生源１２と加速管１
３の外壁と外囲器１８ｂに囲まれた空間は電気的絶縁性
を有するガス、例えばＳＦ6（六フッ化硫黄）やＣＯ2が
高気圧状態で封入されている。形成された高エネルギー
の電子線は、走査用電磁石１７により磁界を印加するこ
とで、偏向、走査され、照射窓１５より排ガスの流路１
９の所定の範囲に出射される。Here, the beam generator 11 is formed by a thermoelectron source 12 such as a thermoelectron filament, an acceleration tube 13 for accelerating electrons emitted from the thermoelectron source 12, and the acceleration tube. A focusing electromagnet 16 that controls the beam diameter by applying a magnetic field to the high-energy electron beam, and a scanning electromagnet 17 that deflects by applying a magnetic field to the electron beam whose beam diameter is controlled. Is configured. The inside of the container surrounded by the thermionic electron source 12, the accelerating tube 13, and the envelope 18a is maintained in a high vacuum atmosphere. The thermoelectron generation source 12 and the acceleration tube 1 in the envelope
A space surrounded by the outer wall 3 and the envelope 18b is filled with an electrically insulating gas, for example, SF 6 (sulfur hexafluoride) or CO 2 at a high pressure. The formed high-energy electron beam is deflected and scanned by applying a magnetic field by the scanning electromagnet 17, and is discharged from the irradiation window 15 through the exhaust gas channel 1.
9 is emitted to a predetermined range.
【０００５】図４は、従来の熱電子発生源の構造を示
す。熱電子発生源１２は、基本的には真空中で熱電子を
発生させる熱電子発生材料と、その熱電子発生材料を加
熱するヒータと、そのヒータを加熱するための直流もし
くは交流電源などのエネルギー供給源と、真空容器内に
配置されたヒータと大気側にあるエネルギー供給源とを
結ぶ電流供給端子等のコネクタ２４とから構成されてい
る。通常、熱電子発生源においては、例えばタングステ
ン、タンタル等の材料を使用すると、ヒータと熱電子発
生材料とがフィラメント２２として共通の材料となり、
タングステン、タンタル等からなるフィラメント２２に
交流あるいは直流電流を通電し、所定の温度まで昇温す
ることにより十分な量の熱電子を発生することができ
る。FIG. 4 shows the structure of a conventional thermoelectron source. The thermoelectron generating source 12 basically includes a thermoelectron generating material for generating thermoelectrons in a vacuum, a heater for heating the thermoelectron generating material, and energy such as a DC or AC power supply for heating the heater. It is composed of a supply source and a connector 24 such as a current supply terminal for connecting a heater arranged in the vacuum vessel and an energy supply source on the atmosphere side. Normally, in a thermoelectron generation source, if a material such as tungsten or tantalum is used, the heater and the thermoelectron generation material become a common material as the filament 22,
A sufficient amount of thermoelectrons can be generated by applying an AC or DC current to the filament 22 made of tungsten, tantalum, or the like and raising the temperature to a predetermined temperature.
【０００６】フィラメント２２に電流を通電する電流供
給端子２４は、真空容器２１中の真空を保持する真空フ
ランジ２３に、碍子２５などの絶縁体を介して真空フラ
ンジ２３に挿通するように固着されている。フィラメン
ト２２が十分な熱電子を発生するためには、タングステ
ン、タンタルなどの材料を使用した場合には、フィラメ
ント２２の温度を２０００℃〜３０００℃の温度に加熱
することが必要である。真空フランジ２３の電流供給端
子２４を支持する碍子２５は、通常セラミック碍子が用
いられ、これをコバール合金（米国ウェスティングハウ
ス社の商標）等を介して、ステンレス鋼等からなる真空
フランジ２３に銀ロウ付けにより固定する。コバール合
金は、セラミックとステンレス鋼との熱膨張係数が比較
的近いので良好な真空封止ができるが、その使用温度は
３５０℃以下が推奨されている。このためセラミック碍
子の固定部が、３５０℃以上に昇温すると、真空度の悪
化、電気的絶縁の悪化等の問題が懸念されてくる。A current supply terminal 24 for supplying a current to the filament 22 is fixed to a vacuum flange 23 for holding a vacuum in the vacuum vessel 21 so as to be inserted through the vacuum flange 23 via an insulator such as an insulator 25. I have. In order for the filament 22 to generate sufficient thermoelectrons, it is necessary to heat the filament 22 to a temperature of 2000 to 3000 ° C. when a material such as tungsten or tantalum is used. As the insulator 25 supporting the current supply terminal 24 of the vacuum flange 23, a ceramic insulator is usually used. The insulator 25 is connected to the vacuum flange 23 made of stainless steel or the like via a Kovar alloy (trademark of Westinghouse, USA) or the like. Fix by attaching. The Kovar alloy can perform good vacuum sealing because the thermal expansion coefficients of ceramic and stainless steel are relatively close to each other, but its use temperature is recommended to be 350 ° C. or lower. For this reason, when the temperature of the fixing portion of the ceramic insulator rises to 350 ° C. or higher, there are concerns about problems such as deterioration of the degree of vacuum and deterioration of electrical insulation.
【０００７】電流供給端子２４の外部側の接続端子２４
ａ，２４ｂには、通常Ａｌ合金製のヒートシンク（冷却
機構）である冷却フィン２６が固定されている。従っ
て、従来の熱電子発生源の動作は次の通りである。まず
真空容器２１の内部を真空排気し、高真空状態として、
電流供給端子２４ａ，２４ｂの間に交流電流を供給す
る。これによりフィラメント２２が加熱され、熱電子を
生成する。一方の電流供給端子２４ｂには、負の高電圧
が印加されており、真空容器２１内に生成した熱電子を
加速管側に誘導する電界が形成されている。これにより
熱電子は加速管内で加速・収束され、これにより電子線
が形成される。例えば上述した排ガス処理用の電子線照
射装置においては、高電流の電子線が用いられるため、
電流供給端子２４ａ，２４ｂには、一例として１ｋＶＡ
程度のフィラメント加熱のための電力が供給される。こ
のため、フィラメント２２で発生した熱は、電流供給端
子２４を伝わり、フランジ２３に碍子２５を通して伝熱
し、フランジ２３の温度を上昇させる。そして、電流供
給端子２４ａ，２４ｂにそれぞれ固定された冷却フィン
２６に伝熱し、そのフィン部分を介して外部に放熱され
る。このため、電流供給端子２４ａ，２４ｂが冷却され
る。A connection terminal 24 on the outside of the current supply terminal 24
A cooling fin 26 which is a heat sink (cooling mechanism) usually made of an Al alloy is fixed to a and 24b. Therefore, the operation of the conventional thermoelectron source is as follows. First, the inside of the vacuum vessel 21 is evacuated to a high vacuum state,
An alternating current is supplied between the current supply terminals 24a and 24b. As a result, the filament 22 is heated to generate thermoelectrons. A negative high voltage is applied to one of the current supply terminals 24b, and an electric field for inducing thermoelectrons generated in the vacuum vessel 21 toward the acceleration tube is formed. Thereby, the thermoelectrons are accelerated and converged in the accelerating tube, thereby forming an electron beam. For example, in the above-described electron beam irradiation apparatus for treating exhaust gas, since a high-current electron beam is used,
The current supply terminals 24a and 24b have, for example, 1 kVA
Power is supplied for a degree of filament heating. For this reason, the heat generated in the filament 22 is transmitted through the current supply terminal 24, is transmitted to the flange 23 through the insulator 25, and increases the temperature of the flange 23. Then, heat is transferred to the cooling fins 26 fixed to the current supply terminals 24a and 24b, respectively, and is radiated to the outside through the fin portions. Thus, the current supply terminals 24a and 24b are cooled.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このように、係る従来
の熱電子発生源の構造においては、フィラメント２２で
多量に発生する熱は、電流供給端子２４ａ，２４ｂに固
定された冷却フィン２６より放散しているため、フラン
ジ部分の温度が上昇する、又フィラメント２２で発生し
た熱が冷却フィン２６側に逃げるため、フィラメント２
２が冷却され、投入電力当たりの熱電子の発生効率が低
下するという問題があった。As described above, in the conventional structure of the thermionic electron source, a large amount of heat generated in the filament 22 is radiated from the cooling fin 26 fixed to the current supply terminals 24a and 24b. As a result, the temperature of the flange portion rises, and the heat generated in the filament 22 escapes to the cooling fin 26 side.
2 is cooled, and there is a problem that the generation efficiency of thermoelectrons per input electric power is reduced.
【０００９】又、真空容器２１を純水によって冷却する
方法が多くの熱電子発生源に用いられている。これは、
真空容器２１の外周に純水による冷却配管２７を配設
し、これに純水供給装置２８より純水を冷却水として供
給するものである。しかしながら、この場合には冷却媒
体である純水が電気的な絶縁体と見なせる程度まで不純
物を取り除く必要があり、この純水の冷却装置が必要で
あり、係る冷却装置の付加は、装置の大型化、複雑化の
要因となっている。[0009] A method of cooling the vacuum vessel 21 with pure water is used for many thermoelectron sources. this is,
A cooling pipe 27 made of pure water is provided on the outer periphery of the vacuum vessel 21, and pure water is supplied to the cooling pipe 27 from a pure water supply device 28 as cooling water. However, in this case, it is necessary to remove impurities to such an extent that pure water as a cooling medium can be regarded as an electrical insulator, and a cooling device for the pure water is required. It is a factor of complexity and complexity.
【００１０】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、フィラメントに供給した熱による真空容器の圧力
の悪化を防止すると共に、フィラメントに供給した電力
により良好な効率で熱電子を発生することができるビー
ム発生装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the pressure of a vacuum vessel from deteriorating due to heat supplied to a filament and generates thermoelectrons with good efficiency by the power supplied to the filament. It is an object of the present invention to provide a beam generating device capable of performing the above-described operations.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のビーム発生装置
は、真空容器内に配設されたフィラメントと、該フィラ
メントに電流を供給すると共に該フィラメントを支持す
る電流供給端子と、該電流供給端子を前記真空容器外に
挿通するように碍子を介して支持するフランジと、前記
フィラメントに電流を供給して加熱することにより発生
する熱電子を加速する電極とを備えたビーム発生装置に
おいて、前記フランジに冷却機構を固設したことを特徴
とする。According to the present invention, there is provided a beam generating apparatus comprising: a filament provided in a vacuum vessel; a current supply terminal for supplying a current to the filament and supporting the filament; A beam generator comprising: a flange for supporting the filament through an insulator so as to be inserted outside the vacuum vessel; and an electrode for accelerating thermoelectrons generated by supplying an electric current to the filament and heating the filament. A cooling mechanism is fixedly mounted on the vehicle.
【００１２】上記本発明によれば、フランジに冷却フィ
ン等の冷却機構を固設したことから、フランジに伝熱さ
れる熱を冷却フィンから外部に放散することができ、こ
れによりフランジの温度を低減することができる。従っ
て、フィラメントに供給した熱による真空容器の圧力の
悪化が防止される。又、電流導入端子に直接冷却フィン
が固設されていないことから、電流供給端子の冷却を防
止することができ、これにより、フィラメントに導入す
る電力に対する熱電子の発生効率を向上させることがで
きる。According to the present invention, since the cooling mechanism such as the cooling fin is fixed to the flange, the heat transferred to the flange can be radiated to the outside from the cooling fin, thereby reducing the temperature of the flange. can do. Therefore, deterioration of the pressure of the vacuum container due to the heat supplied to the filament is prevented. Further, since the cooling fin is not directly fixed to the current introduction terminal, it is possible to prevent the current supply terminal from being cooled, thereby improving the efficiency of generating thermoelectrons with respect to the electric power introduced into the filament. .
【００１３】又、前記ビームは、電子ビームであること
を特徴とする。これにより、電子線照射装置等におい
て、真空容器内の真空度の低下を招くことなく、良好な
効率で高電流の電子ビームの生成が行える。Further, the beam is an electron beam. Thus, in an electron beam irradiation device or the like, a high-efficiency high-current electron beam can be generated without lowering the degree of vacuum in the vacuum vessel.
【００１４】又、前記フィラメントにより放出される熱
電子は、前記電極により加速されてガス分子又は原子と
衝突し、これにより前記ガス分子又は原子をイオン化し
て、イオンビームを生成することを特徴とする。これに
よりイオンビームの発生源としても、同様にフィラメン
トに対する投入電力に対して良好な効率で高電流のイオ
ンビームを形成することができる。又、生成したイオン
ビームに電子を付加することにより、中性原子線を形成
することもできる。The thermoelectrons emitted by the filament are accelerated by the electrode and collide with gas molecules or atoms, thereby ionizing the gas molecules or atoms to generate an ion beam. I do. As a result, also as a source of the ion beam, a high-current ion beam can be similarly formed with good efficiency with respect to the power supplied to the filament. Also, by adding electrons to the generated ion beam, a neutral atomic beam can be formed.
【００１５】本発明の熱電子の発生方法は、真空容器内
のフィラメントに電流を供給する電流供給端子を碍子を
介して挿通するフランジを備え、該フランジに冷却機構
を取り付け、前記フィラメントで発生する熱を前記電流
供給端子及び碍子を経てフランジから前記冷却機構に伝
熱して、これにより放熱しつつ、前記フィラメントに電
流を供給して加熱することにより熱電子を発生すること
を特徴とする。The method for generating thermoelectrons according to the present invention comprises a flange through which a current supply terminal for supplying a current to a filament in a vacuum vessel is inserted through an insulator, and a cooling mechanism is attached to the flange to generate the thermoelectrons. It is characterized in that heat is transferred from the flange to the cooling mechanism via the current supply terminal and the insulator, and heat is generated by supplying a current to the filament and heating while radiating heat.
【００１６】上記本発明によれば、フィラメントで発生
する熱は、電流供給端子を経て碍子及びフランジから冷
却フィンに伝熱して、これにより放熱されるので、フラ
ンジの温度の上昇を防止することができる。これにより
真空容器の一部分が過度に加熱され、真空容器内の真空
圧力の悪化が防止される。又、電流供給端子が碍子を介
してフランジに接続され、冷却フィンに直接接続されて
いないので、フィラメントに生じる熱が冷却フィンに逃
げ難くなり、これによりフィラメントの熱効率が向上
し、熱電子の発生効率を向上することができる。According to the present invention, the heat generated in the filament is transferred from the insulator and the flange to the cooling fin through the current supply terminal and is radiated by the heat, thereby preventing the temperature of the flange from rising. it can. Thereby, a part of the vacuum vessel is excessively heated, and the vacuum pressure in the vacuum vessel is prevented from being deteriorated. In addition, since the current supply terminal is connected to the flange via the insulator and is not directly connected to the cooling fin, heat generated in the filament does not easily escape to the cooling fin, thereby improving the thermal efficiency of the filament and generating thermoelectrons. Efficiency can be improved.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、各図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態の熱電子発
生源を備えたビーム発生装置を示す。このビーム発生装
置１１は、電子線源１２と、加速電極２９と、フォーカ
ス用及び走査用電磁石１６，１７等を備え、加速されて
走査用電磁石１７の磁場により走査された電子線が照射
窓部１５より放出される構成は、図３に示すものと同様
である。FIG. 1 shows a beam generating apparatus provided with a thermionic electron source according to an embodiment of the present invention. The beam generating device 11 includes an electron beam source 12, an accelerating electrode 29, focusing and scanning electromagnets 16 and 17, and the like. The configuration released from 15 is the same as that shown in FIG.
【００１９】この熱電子発生源１２においては、真空容
器２１内に配設されたフィラメント２２と、そのフィラ
メントに電流を供給する電流供給端子２４とを支持する
フランジ２３に、冷却機構である冷却フィン２３を固設
している。冷却フィン２６は、例えばネジ止めにより、
フランジ２３に密着して固定され、フランジ２３に生じ
る熱を外気に放散する。この放熱フィン２６の固定に際
して、放熱フィン２６は電流供給端子２４ａ，２４ｂを
支持する碍子２５に接触しないように、離隔して配置さ
れる。In the thermoelectron source 12, a cooling fin as a cooling mechanism is provided on a flange 23 supporting a filament 22 provided in a vacuum vessel 21 and a current supply terminal 24 for supplying a current to the filament. 23 are fixed. The cooling fin 26 is screwed, for example,
It is fixed in close contact with the flange 23 and dissipates heat generated in the flange 23 to the outside air. When fixing the heat radiation fins 26, the heat radiation fins 26 are arranged apart from each other so as not to contact the insulator 25 supporting the current supply terminals 24a and 24b.
【００２０】例えば１０Ｖ、１００Ａ程度の電力容量を
有する交流電源３１により通電して、真空中で加熱され
たフィラメント２２からは熱電子が放出される。フラン
ジ２６及び交流電源３１、更に冷却フィン２６は高電圧
電源３０から大地電位に対して高電圧の負電位が印加さ
れている。このため放出された熱電子ｅは負電荷を有す
るため、大地電位の方向に加速される。この際、熱電子
がビームとなり、そのビームの形状は、加速電極２９に
適宜電圧を印加するように接続されたブリーダ抵抗３４
の値、及び負の印加電圧、ビーム電流の大きさ等によっ
て決まってくる。For example, thermoelectric electrons are emitted from the filament 22 heated in a vacuum by being energized by an AC power supply 31 having a power capacity of about 10 V and 100 A, for example. The flange 26, the AC power supply 31, and the cooling fins 26 are applied with a high voltage negative potential with respect to the ground potential from the high voltage power supply 30. For this reason, the emitted thermoelectrons e have negative charges and are accelerated in the direction of the ground potential. At this time, the thermoelectrons become a beam, and the shape of the beam is adjusted by a bleeder resistor 34 connected to apply an appropriate voltage to the acceleration electrode 29.
And the magnitude of the negative applied voltage, beam current, etc.
【００２１】ビームは加速管部を出てフォーカス用電磁
石１６によりその径が収束され、更に走査用電磁石１７
により偏向され、走査される。走査されたビームは、真
空容器１８ａの終端にあるチタンなどの合金による照射
窓１５を通過し、電子ビームとして、例えば燃焼排ガス
等に照射される。この真空容器内は、ターボ分子ポンプ
などの真空ポンプ３３により排気され、高真空に保持さ
れる。The beam exits the accelerating tube portion, and its diameter is converged by the focusing electromagnet 16.
Is deflected and scanned. The scanned beam passes through an irradiation window 15 made of an alloy such as titanium at the end of the vacuum vessel 18a, and is irradiated as an electron beam to, for example, combustion exhaust gas. The inside of this vacuum container is evacuated by a vacuum pump 33 such as a turbo molecular pump and is kept at a high vacuum.
【００２２】熱電子を発生する際、フィラメント２２に
は数十〜数百Ａの電流が流れフィラメント２２が加熱さ
れる。フィラメント２２に生じた熱は、電流供給端子２
４及び碍子２５を介して真空フランジ２６に流れ、これ
により放熱フィン２６から放散される。この実施の形態
においては、従来冷却フィンを電流導入端子に接続して
いたところを、真空フランジに直接接続することとした
ものである。これにより真空フランジ２３の熱は速やか
に冷却フィン２６より外部に放散され、真空フランジの
不要な加熱を防ぐことになる。これにより真空フランジ
の温度が上昇しないため、電流導入端子の損傷などによ
る真空破壊の弊害が防止され、又真空フランジ及びその
周囲の真空容器の過熱が防止され、これにより真空度が
悪化することが防止される。When generating thermoelectrons, a current of several tens to several hundreds A flows through the filament 22 to heat the filament 22. The heat generated in the filament 22 is supplied to the current supply terminal 2
The gas flows into the vacuum flange 26 via the insulator 4 and the insulator 25, and is thereby radiated from the heat radiation fins 26. In this embodiment, the portion where the cooling fin is conventionally connected to the current introducing terminal is directly connected to the vacuum flange. As a result, the heat of the vacuum flange 23 is quickly radiated to the outside from the cooling fins 26, thereby preventing unnecessary heating of the vacuum flange. As a result, the temperature of the vacuum flange does not rise, thereby preventing the negative effect of vacuum breakage due to damage to the current introduction terminal, and preventing the vacuum flange and the surrounding vacuum vessel from being overheated, thereby deteriorating the degree of vacuum. Is prevented.
【００２３】更に、従来の電流供給端子が放熱フィンに
より冷却されるという問題が無くなるため、フィラメン
ト２２への電力供給による温度上昇が効率的に行われ、
効率的に熱電子を発生することができる。即ち一例とし
て、従来の冷却構造では十分な熱電子の発生に必要な投
入電力量が１ｋＶＡ程度であったものが、本発明の冷却
構造では０．７ｋＶＡ程度で十分である。又、このよう
にフィラメントに投入する必要電力量が低減することと
相まって、真空容器への熱の伝達が低減するため、熱電
子発生時の真空度の劣化は、従来と比較して１桁以上改
善される。Further, since the conventional problem that the current supply terminal is cooled by the radiating fins is eliminated, the temperature rise due to the power supply to the filament 22 is efficiently performed,
Thermal electrons can be generated efficiently. That is, as an example, the input power required for generating sufficient thermoelectrons in the conventional cooling structure is about 1 kVA, but in the cooling structure of the present invention, about 0.7 kVA is sufficient. In addition to the reduction in the amount of electric power required to be supplied to the filament, the transfer of heat to the vacuum vessel is reduced. Be improved.
【００２４】図２は、上述の熱電子発生源１２で発生さ
せた熱電子ｅを、アルゴン、又はキセノン等のガスを配
管３３から導入したプラズマ発生空間３２にて、ガスと
衝突させて、ガスをイオン化させ、プラズマＰを発生
し、イオンビームの発生源としたものである。この場合
には、イオン源側に正の高電圧を印加し、生成したイオ
ンのプラズマ空間３２に正電圧を与えることで、イオン
を加速して、イオンビームとすることができる。更に、
このイオンビームの下流側に電子を付与する空間を設
け、この空間を通過させることによりイオンに電子を付
加して中性粒子に変換し、高速原子線として照射対象物
に照射するようにしてもよい。FIG. 2 shows that the thermoelectrons e generated by the above thermoelectron source 12 collide with the gas in a plasma generation space 32 into which a gas such as argon or xenon is introduced from a pipe 33. Is ionized to generate plasma P, which is used as a source of an ion beam. In this case, by applying a high positive voltage to the ion source side and applying a positive voltage to the plasma space 32 of the generated ions, the ions can be accelerated to form an ion beam. Furthermore,
A space for imparting electrons is provided downstream of the ion beam, and electrons are added to the ions by passing through the space to convert the ions into neutral particles. Good.
【００２５】上述の熱電子発生源１２によれば、フィラ
メント２２を支持する真空フランジ２３の温度が上昇し
ないので、真空フランジ及び真空容器の温度の過昇が防
止され、このため、従来必要であった真空容器に対する
純水冷却装置等も不要となり、大幅な装置構成の簡略化
が図れる。しかしながら、特に真空容器の温度上昇を防
止したいような場合には、純水冷却装置をそのまま付け
加えるようにしても勿論よい。According to the above-mentioned thermoelectron generating source 12, since the temperature of the vacuum flange 23 supporting the filament 22 does not increase, the temperatures of the vacuum flange and the vacuum vessel are prevented from rising excessively. Also, a pure water cooling device or the like for the vacuum vessel is not required, and the configuration of the device can be greatly simplified. However, in particular, when it is desired to prevent the temperature of the vacuum vessel from rising, a pure water cooling device may be added as it is.
【００２６】尚、上記実施の形態においては、冷却機構
として冷却フィンを用いる例について述べたが、ヒート
シンク等の他の形式の冷却機構を用いてもよいのは、勿
論のことである。このように本発明の趣旨を逸脱するこ
となく、種々の変形実施例が可能である。In the above embodiment, an example in which cooling fins are used as the cooling mechanism has been described. However, it is a matter of course that another type of cooling mechanism such as a heat sink may be used. Thus, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フランジの温度上昇を防止し、真空度の悪化を防止する
ことができると共に、フィラメントに投入する電力に対
する熱電子の発生効率を向上させることができる。As described above, according to the present invention,
The temperature rise of the flange can be prevented, the deterioration of the degree of vacuum can be prevented, and the generation efficiency of thermoelectrons with respect to the electric power supplied to the filament can be improved.
【図１】本発明の一実施の形態のビーム装置の概要を示
す一部透視の説明図である。FIG. 1 is a partially perspective explanatory view showing an outline of a beam apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】イオンビーム発生装置の要部を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a main part of the ion beam generator.
【図３】電子ビーム照射装置の概要を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of an electron beam irradiation device.
【図４】従来の熱電子発生源の一部透視の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory view of a perspective view of a part of a conventional thermoelectron source.
１２ 熱電子発生源 ２１ 真空容器 ２２ フィラメント ２３ フランジ ２４ 電流供給端子 ２５ 碍子 ２６ 放熱フィン ２９ 電極 ３０ 高電圧直流電源 ３１ 低電圧交流電源 ｅ 電子 Ｐ プラズマ Ａｒ+ アルゴンイオン Ｘｅ+ キセノンイオンDESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Thermionic electron source 21 Vacuum container 22 Filament 23 Flange 24 Current supply terminal 25 Insulator 26 Radiation fin 29 Electrode 30 High voltage DC power supply 31 Low voltage AC power supply e Electron P plasma Ar + Argon ion Xe + Xenon ion
Claims (4)
と、該フィラメントに電流を供給すると共に該フィラメ
ントを支持する電流供給端子と、該電流供給端子を前記
真空容器外に挿通するように碍子を介して支持するフラ
ンジと、前記フィラメントに電流を供給して加熱するこ
とにより発生する熱電子を加速する電極とを備えたビー
ム発生装置において、 前記フランジに冷却機構を固設したことを特徴とするビ
ーム発生装置。1. A filament provided in a vacuum vessel, a current supply terminal for supplying a current to the filament and supporting the filament, and an insulator for passing the current supply terminal out of the vacuum vessel. A beam generating apparatus comprising: a flange supported through the flange; and an electrode for accelerating thermoelectrons generated by supplying a current to the filament and heating the filament, wherein a cooling mechanism is fixed to the flange. Beam generator.
特徴とする請求項１に記載のビーム発生装置。2. The beam generator according to claim 1, wherein the beam is an electron beam.
子は、前記電極により加速されてガス分子又は原子と衝
突し、これにより前記ガス分子又は原子をイオン化し
て、イオンビームを生成することを特徴とする請求項１
に記載のビーム発生装置。3. The thermoelectrons emitted by the filament are accelerated by the electrode and collide with gas molecules or atoms, thereby ionizing the gas molecules or atoms to generate an ion beam. Claim 1
3. The beam generator according to claim 1.
する電流供給端子を碍子を介して挿通するフランジを備
え、該フランジに冷却機構を取り付け、前記フィラメン
トで発生する熱を前記電流供給端子及び碍子を経てフラ
ンジから前記冷却機構に伝熱して、これにより放熱しつ
つ、前記フィラメントに電流を供給して加熱することに
より熱電子を発生することを特徴とする熱電子の発生方
法。4. A flange for inserting a current supply terminal for supplying an electric current to a filament in a vacuum vessel through an insulator, a cooling mechanism is attached to the flange, and heat generated by the filament is supplied to the current supply terminal and the insulator. A method of generating heat electrons by supplying heat to the filament while heating the filament while transferring heat from the flange to the cooling mechanism through the flange.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09241398A JP3504494B2 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Beam generator |
| CNB991041380A CN1154150C (en) | 1998-03-20 | 1999-03-19 | Beam generation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09241398A JP3504494B2 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Beam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271500A true JPH11271500A (en) | 1999-10-08 |
| JP3504494B2 JP3504494B2 (en) | 2004-03-08 |
Family
ID=14053739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09241398A Expired - Fee Related JP3504494B2 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Beam generator |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504494B2 (en) |
| CN (1) | CN1154150C (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024557A (en) * | 2011-07-14 | 2013-02-04 | Hamamatsu Photonics Kk | Electron beam irradiation device |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4113032B2 (en) * | 2003-04-21 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | Electron gun and electron beam exposure apparatus |
| CN103198996B (en) * | 2013-03-18 | 2015-05-20 | 核工业理化工程研究院 | Vacuum device for controlling high frequency alternating magnetic field of high current electron beam |
| KR20230056063A (en) * | 2013-11-14 | 2023-04-26 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | Multi-electrode electron optics |
| CN105960087B (en) * | 2016-06-02 | 2018-04-06 | 燕山大学 | Confined plasma jet source under a kind of atmospheric pressure environment |
| CN109671602B (en) * | 2018-11-15 | 2021-05-21 | 温州职业技术学院 | Composite electron source based on thermionic discharge |
| KR102365372B1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-02-21 | 한국원자력연구원 | System for purifying air |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP09241398A patent/JP3504494B2/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-19 CN CNB991041380A patent/CN1154150C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013024557A (en) * | 2011-07-14 | 2013-02-04 | Hamamatsu Photonics Kk | Electron beam irradiation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1238551A (en) | 1999-12-15 |
| JP3504494B2 (en) | 2004-03-08 |
| CN1154150C (en) | 2004-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2995388B2 (en) | Ion generator and method for use in ion implanter | |
| JP6898753B2 (en) | Ion generator | |
| US10901329B2 (en) | EUV cleaning systems and methods thereof for an extreme ultraviolet light source | |
| JP2000054951A (en) | Electrostatic power unit | |
| JP3504494B2 (en) | Beam generator | |
| CA2011644C (en) | Vacuum switch apparatus | |
| JP2004530268A (en) | Ion source filament and method | |
| JPH0531260B2 (en) | ||
| JP6777746B2 (en) | electronic microscope | |
| JPH08102278A (en) | Device and method for generating ion beam | |
| JP3212442B2 (en) | How to reduce the amount of hydrogen adsorbed on diamond surface | |
| JP3077697B1 (en) | Ion source | |
| US1929124A (en) | Space current device | |
| JPH0758383A (en) | Low-temperature metal vapor laser | |
| JPH0665200B2 (en) | High-speed atomic beam source device | |
| JPH117913A (en) | Electron beam generator and method for cooling same | |
| JPH0418028B2 (en) | ||
| JP3498405B2 (en) | Ion source | |
| JP2526303B2 (en) | Linear filament type electron gun | |
| JP2875142B2 (en) | Ultra high vacuum heat treatment apparatus and heat treatment method | |
| Steiner | Development of a large insert gas ion thruster | |
| JP2000285838A (en) | Gas ionizing device | |
| JPH0750635B2 (en) | Particle source | |
| JPH11202099A (en) | Method for cleaning electron beam accelerator | |
| JPH0638391B2 (en) | X-ray exposure device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031209 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031210 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |