JPS58169752A - ホロ−陰極放電装置 - Google Patents
ホロ−陰極放電装置Info
- Publication number
- JPS58169752A JPS58169752A JP57050209A JP5020982A JPS58169752A JP S58169752 A JPS58169752 A JP S58169752A JP 57050209 A JP57050209 A JP 57050209A JP 5020982 A JP5020982 A JP 5020982A JP S58169752 A JPS58169752 A JP S58169752A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hollow
- discharge
- emitter
- working gas
- orifice
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/025—Hollow cathodes
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明はホロー陰極放電装置に関する。特に、ホロー
陰極の長寿命・大電流化を特許とするホロー陰極構造を
提供する。
陰極の長寿命・大電流化を特許とするホロー陰極構造を
提供する。
近年、核融合用大容量イオン源の陰極に大電流化・擾寿
命化などに有利であるホロー陰極が使用されている。こ
のホロー−極の起動法を含め九構造として、第１図と第
２図に示すようなホローカノードー極放電装置がるる。
命化などに有利であるホロー陰極が使用されている。こ
のホロー−極の起動法を含め九構造として、第１図と第
２図に示すようなホローカノードー極放電装置がるる。
嬉１図はホロー状のエミッタ−１外部にヒータ２がある
場合、＠２図は棒状エミッター１の外部ヒータ２がある
場合である。まず、第１図は、ガスの流れは、ホロー状
エミッター１の内部を流れるために外部ヒータ材通常は
タンゲスチンの蒸着がエミッター外面に形成され、内面
には蒸着されないので寿命の低下は小さいが、作動ガス
は図に示す如くホロー状ヱミッタ−１の内部を流れるの
でエミッター内部の温度が低Ｆし、その結果熱電子放出
が低下し放電起動が困難となる。第３図にその温度の低
下の様子を示す。
場合、＠２図は棒状エミッター１の外部ヒータ２がある
場合である。まず、第１図は、ガスの流れは、ホロー状
エミッター１の内部を流れるために外部ヒータ材通常は
タンゲスチンの蒸着がエミッター外面に形成され、内面
には蒸着されないので寿命の低下は小さいが、作動ガス
は図に示す如くホロー状ヱミッタ−１の内部を流れるの
でエミッター内部の温度が低Ｆし、その結果熱電子放出
が低下し放電起動が困難となる。第３図にその温度の低
下の様子を示す。
したがって、エミッター内部にガスを流さない方が良い
ことがわかる。なお、点Ａはガス導入、点Ｂ［放電開始
、点Ｃは放′−停止の各々の時点を示す。また、放電時
にエミッター内部に形成されるプラズマの長さは第４図
に示すごとく高々ホロ−状エミッター１の直径（２０１
１１） １４度であるので、ホロー状工ｉツタ−１の長
さは直径ｉ７Ｍ贋にすればよいことがわかる。さらに同
一の大きさのエミッターから大電流を引き出す場合、な
るべく内部表面積を広くなる様な形状にすればよい。ま
た逆に同一電流を引き出すにしても表面積が大きい方が
、電流密度が小さくてすみ、したがって寿命が向上する
ことは明らかである。逆に、第２図のような構造では棒
状エミッター１の外部にヒータがあり、放電電流に関与
する熱電子放出はエミッター１の外面から取り出されて
いるためエミッタ外向にヒータ材が蒸着し、したがって
熱電子放出が低ｔし、結局寿命が短かくなる欠点を有す
る。
ことがわかる。なお、点Ａはガス導入、点Ｂ［放電開始
、点Ｃは放′−停止の各々の時点を示す。また、放電時
にエミッター内部に形成されるプラズマの長さは第４図
に示すごとく高々ホロ−状エミッター１の直径（２０１
１１） １４度であるので、ホロー状工ｉツタ−１の長
さは直径ｉ７Ｍ贋にすればよいことがわかる。さらに同
一の大きさのエミッターから大電流を引き出す場合、な
るべく内部表面積を広くなる様な形状にすればよい。ま
た逆に同一電流を引き出すにしても表面積が大きい方が
、電流密度が小さくてすみ、したがって寿命が向上する
ことは明らかである。逆に、第２図のような構造では棒
状エミッター１の外部にヒータがあり、放電電流に関与
する熱電子放出はエミッター１の外面から取り出されて
いるためエミッタ外向にヒータ材が蒸着し、したがって
熱電子放出が低ｔし、結局寿命が短かくなる欠点を有す
る。
これらの欠点を鑑み、加熱用ヒータの寿命化。
ホロー陰極エミッターの長寿命化を有する様なホロー陰
極構造を提供することを目的とする。
極構造を提供することを目的とする。
１：′
〔発明の概要〕
本発明は主陽極と筒状で主陽極飼開放端ケ翁したホロー
陰極と、主陽極と反対側のホロー陰極層−肉に配置され
たヒータとさらにホロー陰極を支持固定する円筒状の支
持柱と、この支持柱とホロー陰極の外周に配置された熱
シールド円筒と、さらにこの熱シールド円筒の外周に電
気絶縁され、かつ熱シールド円筒との間にガスが流通で
きる空間を有するように配置されたオリフィス円筒から
摘成されるホロー陰極放電装置で、作動ガスを熱電子放
出領域を通さず、むしろ放電に必賛な圧力になる様に熱
電放出領域の外部からガスを供給し、またエミッターの
加熱用ヒータを真空中に置くことにより大幅なヒータの
寿命向上および大−流化をすることができるものである
。
陰極と、主陽極と反対側のホロー陰極層−肉に配置され
たヒータとさらにホロー陰極を支持固定する円筒状の支
持柱と、この支持柱とホロー陰極の外周に配置された熱
シールド円筒と、さらにこの熱シールド円筒の外周に電
気絶縁され、かつ熱シールド円筒との間にガスが流通で
きる空間を有するように配置されたオリフィス円筒から
摘成されるホロー陰極放電装置で、作動ガスを熱電子放
出領域を通さず、むしろ放電に必賛な圧力になる様に熱
電放出領域の外部からガスを供給し、またエミッターの
加熱用ヒータを真空中に置くことにより大幅なヒータの
寿命向上および大−流化をすることができるものである
。
第５図は、本発明による実施例である。ホロー状エミッ
ター１は図に示すごとく一端開放型の円ｍｍホロー状エ
ミッター１である。実施例では六硼化ランタン（ＬａＢ
６）を使用している。加熱はホロー状エミッタ＝１の裏
面から、ヒータ（コイル状又はうず巻状）２により加熱
している。そして熱シールド＆６に２いて加熱効率を良
くしている。
ター１は図に示すごとく一端開放型の円ｍｍホロー状エ
ミッター１である。実施例では六硼化ランタン（ＬａＢ
６）を使用している。加熱はホロー状エミッタ＝１の裏
面から、ヒータ（コイル状又はうず巻状）２により加熱
している。そして熱シールド＆６に２いて加熱効率を良
くしている。
またホロー状エミッター１の支持柱５は、円筒状で高融
点材料を使用し、なるべく熱伝導を小さくするために肉
厚をうずくしている。実施例ではグラファイトを使用し
ている。またヒータ２は、ヒータ電源７で加熱する。ヒ
ータ電算７は１ＪＩＴ九でも交流でも可能である。また
ヒータの設置空間は常に真空に保持できるように排気用
パイプｌｌが取りつけられている。
点材料を使用し、なるべく熱伝導を小さくするために肉
厚をうずくしている。実施例ではグラファイトを使用し
ている。またヒータ２は、ヒータ電源７で加熱する。ヒ
ータ電算７は１ＪＩＴ九でも交流でも可能である。また
ヒータの設置空間は常に真空に保持できるように排気用
パイプｌｌが取りつけられている。
つぎに、熱シールド板６の外周には、放電室内とホロー
陰極との関に圧力差をつけるためにオリアイス板１３と
オリフィス支持柱４を設置する。作動ガスは、ガス供給
パイプ１２を通して、オリスイス支持柱４と熱シールド
板５の関を通して、ホロー状エミッター１の空間に供給
しオリスイス＆１３の孔を通してアノード３から排気さ
れる。
陰極との関に圧力差をつけるためにオリアイス板１３と
オリフィス支持柱４を設置する。作動ガスは、ガス供給
パイプ１２を通して、オリスイス支持柱４と熱シールド
板５の関を通して、ホロー状エミッター１の空間に供給
しオリスイス＆１３の孔を通してアノード３から排気さ
れる。
放電起動方法は作動ガスが流されると同時に、アーク電
＃８が投入されると抵抗ｌＯを介してオリフィス板１３
に電圧が印加される。と同時に抵抗９を介してアート３
へも電圧が印加される。ホロー状エミッタ−１内部には
放電起動可能な圧力にガスが供給され、さらにホロー状
エミッタ−１内部嵌面から熱電子が放出され、しかも、
オリフィス板１３に電圧が印加されているために容易に
ホロー状工ｉツター１内部にホロー陰極アーク放電が起
動する。また作動ガス社ホロー状工ξツター１内部を通
過せず外部から供給されるためホロー状エミッターｌの
温度の低下は少なく、放電起動時間も短かくてすむ。一
度ホロー陰極アーク放電がホロー状エミッタ−１内部で
起動すれば、アノード３にも電圧が印加されているので
すぐにアノード３とホロー状エミッター１との間で放電
が成立することになる。また、ホロー状エミッター１と
オリアイス支持柱４０関に熱シールド＆６があり、これ
に熱シールド及びホロー状エミッター１とオリフィス支
持柱４の間の放電防止を兼ねているので、放電が安定に
起動する。ホロー状エミッターｌは通常熱鑞子放ｖＬ流
がＩＡ〜２Ａ／ｄ程度の電流密度になるようにヒータ２
で１７００Ｋ −１７５０Ｋ ９度に加熱されている。
＃８が投入されると抵抗ｌＯを介してオリフィス板１３
に電圧が印加される。と同時に抵抗９を介してアート３
へも電圧が印加される。ホロー状エミッタ−１内部には
放電起動可能な圧力にガスが供給され、さらにホロー状
エミッタ−１内部嵌面から熱電子が放出され、しかも、
オリフィス板１３に電圧が印加されているために容易に
ホロー状工ｉツター１内部にホロー陰極アーク放電が起
動する。また作動ガス社ホロー状工ξツター１内部を通
過せず外部から供給されるためホロー状エミッターｌの
温度の低下は少なく、放電起動時間も短かくてすむ。一
度ホロー陰極アーク放電がホロー状エミッタ−１内部で
起動すれば、アノード３にも電圧が印加されているので
すぐにアノード３とホロー状エミッター１との間で放電
が成立することになる。また、ホロー状エミッター１と
オリアイス支持柱４０関に熱シールド＆６があり、これ
に熱シールド及びホロー状エミッター１とオリフィス支
持柱４の間の放電防止を兼ねているので、放電が安定に
起動する。ホロー状エミッターｌは通常熱鑞子放ｖＬ流
がＩＡ〜２Ａ／ｄ程度の電流密度になるようにヒータ２
で１７００Ｋ −１７５０Ｋ ９度に加熱されている。
放電起動時は、ホロー状ヱミッタ−１の内部圧力をＰＨ
，（Ｔｏｒｒ ）直径ｄＨ（ＣＩＬ）とするとＰｉｉ
’ ｄｉ（’； １になれば放電起動可能であるから、
実施例ではｄＨ＝ ２．５ｃＩＬでＰＨ＝ ０．４Ｔｏ
ｒｒになるようにガス流量及びオリフィスの孔の直径を
決定すれば艮い。一度放電が起動すると、イオンボンバ
ードによる加熱や、イオンの二次電子効果、シ曹ットキ
ー効果などにより、ホロー状エミッター１の表面からア
ーク放電に必要な電子を十分に引き出すことができる。
，（Ｔｏｒｒ ）直径ｄＨ（ＣＩＬ）とするとＰｉｉ
’ ｄｉ（’； １になれば放電起動可能であるから、
実施例ではｄＨ＝ ２．５ｃＩＬでＰＨ＝ ０．４Ｔｏ
ｒｒになるようにガス流量及びオリフィスの孔の直径を
決定すれば艮い。一度放電が起動すると、イオンボンバ
ードによる加熱や、イオンの二次電子効果、シ曹ットキ
ー効果などにより、ホロー状エミッター１の表面からア
ーク放電に必要な電子を十分に引き出すことができる。
実施例では総面積１６．７ｃＩｉ、したがって、ＬａＢ
６の寿命を含めた意味で最適動作放出電流８Ａ／ｃＩＩ
として、エミッターでの電子電流は２２７Ａ程度流すこ
とができる。またアーク電流をｌ ａｔエミッター近傍
にで酉るシース内での電子′ｋｔηＬを１４゜イオン電
流をＩＡとすればＩａ ＝ Ｉｎ 十ＩＬであるので、
通常のホロー陰極放電はＩ４≦Ｉ↓となることから、本
実施例では、最低２２７Ａ ｘ ２ ＝ ４５４Ａ以上
のアーク電流を得ることができる。
６の寿命を含めた意味で最適動作放出電流８Ａ／ｃＩＩ
として、エミッターでの電子電流は２２７Ａ程度流すこ
とができる。またアーク電流をｌ ａｔエミッター近傍
にで酉るシース内での電子′ｋｔηＬを１４゜イオン電
流をＩＡとすればＩａ ＝ Ｉｎ 十ＩＬであるので、
通常のホロー陰極放電はＩ４≦Ｉ↓となることから、本
実施例では、最低２２７Ａ ｘ ２ ＝ ４５４Ａ以上
のアーク電流を得ることができる。
：１
本実施例に得られる効果をまとめると次のようになる。
（１）放電起動が容易である。（２）エミッターの寿命
が向上する。（３）大電流が引き出し可能である。
が向上する。（３）大電流が引き出し可能である。
本実施例は代表例であり、これに限定されるものでない
９．ホロー状エミッター１１に平板エミッターにおきか
えても全く効果は同じである。、′ｇ１九円筒製でなく
とも、内部に中空が存在する形状であれば曳いし、スリ
ット状のものでも良い。
９．ホロー状エミッター１１に平板エミッターにおきか
えても全く効果は同じである。、′ｇ１九円筒製でなく
とも、内部に中空が存在する形状であれば曳いし、スリ
ット状のものでも良い。
第１図、第２図は従来の実施例を示す断面図、第３図は
ホローエミッタの表面温度の時間変化を示す曲線図、第
４図はホロー陰極内部プラズマｖ度の場所変化を示す曲
線図、第５図は本発明の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・ホロー状エミッタ、 ２・・・ヒータ、３・
・・陽 極、 ４・・・オリスイス支持
柱、５・・・エミッタ支持柱、 ６・・・熱シールド
板、７・・・ヒータ電源、 ８・・・アーク電源、
９、ＩＯ・・・・・・抵 抗、１３・・・オリフィス板
。 代理人 弁理士 則近虐佑 （ほか１名）第 １ 図 第 ２ｖＡ 第 ３ 図 番 峙叫 第４図
ホローエミッタの表面温度の時間変化を示す曲線図、第
４図はホロー陰極内部プラズマｖ度の場所変化を示す曲
線図、第５図は本発明の実施例を示す断面図である。 ｌ・・・ホロー状エミッタ、 ２・・・ヒータ、３・
・・陽 極、 ４・・・オリスイス支持
柱、５・・・エミッタ支持柱、 ６・・・熱シールド
板、７・・・ヒータ電源、 ８・・・アーク電源、
９、ＩＯ・・・・・・抵 抗、１３・・・オリフィス板
。 代理人 弁理士 則近虐佑 （ほか１名）第 １ 図 第 ２ｖＡ 第 ３ 図 番 峙叫 第４図
Claims (1)
- 主陽極と筒状で主陽極側開放端を有したホロー−極と、
前記主陽極と反対側め前記ホロー陰極裏面に配置された
ヒータと、前記ホロー陰極を支持固定する円筒状の支持
柱と、前記支持柱と前記ホロー陰極の外周に配置され良
熱シールド円筒と、前記熱シールド円筒の外周に電気絶
縁されかつ前記熱シールド円筒との間にガスが流通でき
るｔ間を有するように配置されたオリスイス円筒から構
成されることをＩ￥ｆ徴とするホロー陰極放電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050209A JPS58169752A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホロ−陰極放電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050209A JPS58169752A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホロ−陰極放電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169752A true JPS58169752A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12852704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57050209A Pending JPS58169752A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ホロ−陰極放電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58169752A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0464383A2 (en) * | 1990-06-26 | 1992-01-08 | Hauzer Techno Coating Europe Bv | Plasma neutralisation cathode |
| JP2001167707A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Sumitomo Eaton Noba Kk | イオン源 |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP57050209A patent/JPS58169752A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0464383A2 (en) * | 1990-06-26 | 1992-01-08 | Hauzer Techno Coating Europe Bv | Plasma neutralisation cathode |
| JP2001167707A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Sumitomo Eaton Noba Kk | イオン源 |
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