JPS5913143B2 - charged particle device - Google Patents

charged particle device

Info

Publication number
JPS5913143B2
JPS5913143B2 JP3588077A JP3588077A JPS5913143B2 JP S5913143 B2 JPS5913143 B2 JP S5913143B2 JP 3588077 A JP3588077 A JP 3588077A JP 3588077 A JP3588077 A JP 3588077A JP S5913143 B2 JPS5913143 B2 JP S5913143B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
voltage
power source
power supply
electron beam
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.)
Expired
Application number
JP3588077A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53120255A (en
Inventor
政司 安永
善司 上山
文春 薮中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3588077A priority Critical patent/JPS5913143B2/en
Publication of JPS53120255A publication Critical patent/JPS53120255A/en
Publication of JPS5913143B2 publication Critical patent/JPS5913143B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は荷電粒子ビーム装置に関し、更に詳しくはそ
の電源装置内に発生するサージ電圧を抑制するようにし
た装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a charged particle beam device, and more particularly to a device configured to suppress surge voltage generated within a power supply device thereof.

塀下荷電粒子装置の一種である電子ビーム装置を例に説
明する。
An example of an electron beam device, which is a type of charged particle device, will be explained.

第1図は従来の電子ビーム装置を示す概念図で1は電源
装置で、バイアス電源10、陰極加熱電源11、平滑用
リアクトル13およびコンデンサー14を含む電子ビー
ム加速電源12、電圧分割抵抗15,16放電ギヤツプ
17で構成される。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a conventional electron beam device. 1 is a power supply device, which includes a bias power supply 10, a cathode heating power supply 11, an electron beam acceleration power supply 12 including a smoothing reactor 13 and a capacitor 14, and voltage dividing resistors 15, 16. It consists of a discharge gap 17.

2は同軸ケーブルで芯線21,22,23.外部シール
ド24で構成され、3は電子銃で、陰極31、ウェネル
ト電極32、陽極33で構成され、34は電子ビーム、
35は真空中火花放電を示す。
2 is a coaxial cable with core wires 21, 22, 23. It is composed of an external shield 24, 3 is an electron gun, is composed of a cathode 31, a Wehnelt electrode 32, and an anode 33, 34 is an electron beam,
35 indicates spark discharge in vacuum.

陰極31の端子は同軸ケーブルの芯線22 、23を介
して陰極加熱電源10に接続されるとともに、分割抵抗
15,16を介して電子ビーム加速電源12の負電極に
接続されている。
The terminal of the cathode 31 is connected to the cathode heating power source 10 via the core wires 22 and 23 of the coaxial cable, and is also connected to the negative electrode of the electron beam accelerating power source 12 via dividing resistors 15 and 16.

ウェネルト電極32は芯線21を介してバイアス電源1
0の負電極に接続されている。
The Wehnelt electrode 32 is connected to the bias power supply 1 via the core wire 21.
0 negative electrode.

接地された陽極33は同軸ケーブルの外部シールド24
を介して電子ビーム加速電源12の正電極に接続されて
いる。
The grounded anode 33 connects to the outer shield 24 of the coaxial cable.
It is connected to the positive electrode of the electron beam accelerating power source 12 via.

このように構成された従来の電子ビーム装置において、
第1図では省略されている排気装置によって電子銃3内
部が真空に排気され、電源装置1から同軸ケーブル2を
介し電子銃3の各電極に所定の電圧が印加されると、ジ
ュール熱によって加熱された陰極31から放出される熱
電子が、陰極31と陽極33間に印加される電圧によっ
て加速され電子ビーム34が発生する。
In the conventional electron beam device configured in this way,
The inside of the electron gun 3 is evacuated by an exhaust device, which is omitted in FIG. Thermionic electrons emitted from the cathode 31 are accelerated by the voltage applied between the cathode 31 and the anode 33, and an electron beam 34 is generated.

陰極31とウェネルト電極32とで構成される陰極部と
陽極33との間には電子ビーム34を加速するための高
電圧が印加されるため、陰極部の最外周に配置され陽極
に対向するウェネルト電極32と陽極33との間で真空
中火花放電35が発生することがある。
Since a high voltage for accelerating the electron beam 34 is applied between the cathode part consisting of the cathode 31 and the Wehnelt electrode 32 and the anode 33, the Wehnelt electrode located on the outermost periphery of the cathode part and facing the anode is applied. A spark discharge 35 may occur in vacuum between the electrode 32 and the anode 33.

とくに電子ビーム溶接、電子ビーム溶解などに使用され
る電子銃3においては発生する金属蒸気の一部が流入す
るため真空中火花放電35が起きやすい。
In particular, in the electron gun 3 used for electron beam welding, electron beam melting, etc., spark discharge 35 in a vacuum is likely to occur because some of the generated metal vapor flows into the electron gun 3 .

真空中火花放電35によってウェネルト電極32と陽極
33間が短絡すると、高電圧に充電された加速電源12
の平滑コンデンサー14から電荷が供給されて、バイア
ス電源10の出力端にサージ電圧が発生する。
When the Wehnelt electrode 32 and the anode 33 are short-circuited due to spark discharge 35 in vacuum, the accelerating power source 12 charged to a high voltage
Charge is supplied from the smoothing capacitor 14 of the bias power supply 10, and a surge voltage is generated at the output terminal of the bias power supply 10.

このサージ電圧を吸収するため、従来の装置においては
、第1図に示すように放電ギャップ17をバイアス電源
10の出力端子間に接続していた。
In order to absorb this surge voltage, in the conventional device, a discharge gap 17 is connected between the output terminals of the bias power supply 10 as shown in FIG.

しかし放電ギャップ17の応答速度に比べてサージ電圧
の立ち上が急峻なため、サージ電圧は充分に抑制されず
、操返し真空中火花放電35が発生すると、バイアス電
源10および芯線間の絶縁が序々に劣化し、やがて絶縁
破壊に到るという欠点があった。
However, since the rise of the surge voltage is steep compared to the response speed of the discharge gap 17, the surge voltage cannot be suppressed sufficiently, and when the repeated vacuum spark discharge 35 occurs, the insulation between the bias power supply 10 and the core wire gradually deteriorates. The drawback was that it deteriorated over time, eventually leading to dielectric breakdown.

この発明は上記従来装置の欠点の解消を目的としてなさ
れたもので、電子銃内部で起きる真空中火花放電が原因
となって電源装置内部で発生するサージ電圧の立ち上り
速度を遅らせ、サージ電圧がアレスターの動作電圧に達
してからアレスターが動作するまでの期間におけるオー
バーシュート電圧を低(してサージ電圧の波頭値を抑制
するようにしたものである。
This invention was made with the aim of eliminating the above-mentioned drawbacks of the conventional device, and it slows down the rise speed of the surge voltage generated inside the power supply device due to vacuum spark discharge that occurs inside the electron gun, so that the surge voltage can be used as an arrester. The overshoot voltage during the period from when the operating voltage is reached until the arrester operates is suppressed to suppress the peak value of the surge voltage.

第2図は、この発明の一実施例を示す概念図で1〜35
は上記従来の装置と全く同一のものである。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing one embodiment of this invention.
is exactly the same as the conventional device mentioned above.

バイアス電源10の出力端子間に接続されたサージ電圧
を吸収するアレスター40、コンデンサー41およびコ
ンデンサー41に充電された電荷を放電するための抵抗
42の並列体と電子ビーム加速電源12の出力端に接続
された限流抵抗43と限流リアクトル44との直列体と
を備えたものである。
An arrester 40 for absorbing surge voltage, a capacitor 41 connected between the output terminals of the bias power supply 10 and a parallel body of a resistor 42 for discharging the charge charged in the capacitor 41 are connected to the output terminal of the electron beam acceleration power supply 12. The current limiting resistor 43 and the current limiting reactor 44 are connected in series.

このように構成された電子ビーム装置においてウェネル
ト電極32と陽極33間で真空中火花放電35が発生し
たときの等何回路を第3図に示す。
FIG. 3 shows an equivalent circuit when a vacuum spark discharge 35 occurs between the Wehnelt electrode 32 and the anode 33 in the electron beam apparatus constructed as described above.

図においてR8は限流抵抗43、Leは限流リアクトル
44、Zはアレスター40、C8はコンデンサー41、
R8は抵抗42、Sは真空中火花放電35の有無を表わ
すスイッチ、Eoは電子ビーム加速電源電圧、Eはバイ
アス電源10の出力端子間に印加されるサージ電圧であ
る。
In the figure, R8 is a current limiting resistor 43, Le is a current limiting reactor 44, Z is an arrester 40, C8 is a capacitor 41,
R8 is a resistor 42, S is a switch indicating the presence or absence of spark discharge 35 in vacuum, Eo is an electron beam acceleration power supply voltage, and E is a surge voltage applied between the output terminals of the bias power supply 10.

アレスター40が動作するまでのサージ電圧Eは次式で
表わされる。
The surge voltage E until the arrester 40 operates is expressed by the following equation.

サージ電圧がアレスター40の動作電圧E2に達する時
間なTとし、アレスター40の応答時間をtとするとサ
ージ電圧の波頭値Emaxは次式で近似できる。
When the time for the surge voltage to reach the operating voltage E2 of the arrester 40 is T, and the response time of the arrester 40 is t, the wavefront value Emax of the surge voltage can be approximated by the following equation.

アレスター40の応答時間tを考慮し、(1)式から求
まる(dE/dt)Tの値を小さく設計すればサージ電
圧の波頭値Emaxを所定の電圧以内に抑制することが
できる。
If the response time t of the arrester 40 is taken into account and the value of (dE/dt)T obtained from equation (1) is designed to be small, the wavefront value Emax of the surge voltage can be suppressed within a predetermined voltage.

一例として、サージ電圧Eの波頭値を1ooov以下に
設定したときの設計例を下記に示し、設計例におけるサ
ージ電圧Eの立ち上り波形を第4図に示す。
As an example, a design example in which the wavefront value of the surge voltage E is set to 1ooov or less is shown below, and the rising waveform of the surge voltage E in the design example is shown in FIG.

但し説明を簡単にするためバイアス電源10の出力電圧
を零としている。
However, to simplify the explanation, the output voltage of the bias power supply 10 is assumed to be zero.

(設計例) 第4図において、サージ電圧Eの立ち上り速度(dE/
dt)は約100V/μSに規制されているから、アレ
スター40の応答時間1μs間のオーバーシュート電圧
は100VC−ある。
(Design example) In Fig. 4, the rising speed of surge voltage E (dE/
dt) is regulated to approximately 100V/μS, the overshoot voltage during a 1μs response time of the arrester 40 is 100VC−.

サージ電圧Eの波頭値Emax&!アレスターの抑制電
圧900vにオーバーシュート電圧100vを加算した
値となるから、サージ電圧Eは設定電圧1ooov以下
に抑制される。
Wavefront value Emax &! of surge voltage E Since the value is the sum of the arrester suppression voltage of 900v and the overshoot voltage of 100v, the surge voltage E is suppressed to the set voltage of 1ooov or less.

この実施例では、サージ電圧Eの立ち上り速度を遅くす
るため、電子ビーム加速電源12の出力端に限流抵抗4
3と限流リアクトル44とを直列に接続しているが、限
流抵抗43あるいは限流リアクトル44を単独に接続し
ても同様の効果が期待できる。
In this embodiment, in order to slow down the rise speed of the surge voltage E, a current limiting resistor is installed at the output end of the electron beam accelerating power source 12.
Although the current limiting resistor 43 and the current limiting reactor 44 are connected in series, the same effect can be expected even if the current limiting resistor 43 or the current limiting reactor 44 is connected alone.

またサージ電圧によってコンデンサー41に蓄積される
電荷を放電するための抵抗42を接続しているが、バイ
アス電源10の内部インピーダンスで代用することも可
能である。
Further, although a resistor 42 is connected to discharge the charge accumulated in the capacitor 41 due to the surge voltage, the internal impedance of the bias power supply 10 may be used instead.

ところで上記実施例では三極管構造の電子ビーム発生器
を用いた電子ビーム装置を例にして述べたが、他の構造
の電子ビーム発生器を用いた電子ビーム装置およびイオ
ンビーム装置などの荷電粒子を発生させる装置に広く適
用しうろことは多く説明するまでもなく明らかであろう
By the way, in the above embodiment, an electron beam device using an electron beam generator with a triode structure was described as an example, but it is also possible to use an electron beam device or ion beam device that generates charged particles using an electron beam generator of other structure. It will be obvious without much explanation that it is broadly applicable to devices that perform

この発明は以上の説明から明らかなように、荷電粒子発
生用制御電源の出力端子間に接続されたアレスターとコ
ンデンサーの並列体および荷電粒子加速電源の出力端直
列に挿入された限流素子を備えたことを特徴とするもの
で、荷電粒子発生器内で真空中火花放電が発生したとき
、上記荷電粒子発生用制御電源の出力端子間に誘起され
るサージ電圧の立ち上り速度を遅らせるとともにこのサ
ージ電圧の波頭値を所定値内に抑制することができ、こ
の結果荷電粒子発生用制御電源装置および同軸ケーブル
の芯線間に生じる絶縁破壊を解消することができる。
As is clear from the above description, this invention includes a parallel arrangement of an arrester and a capacitor connected between the output terminals of a control power source for charged particle generation, and a current limiting element inserted in series at the output end of the charged particle acceleration power source. When a spark discharge occurs in a vacuum in a charged particle generator, the rising speed of the surge voltage induced between the output terminals of the control power supply for charged particle generation is delayed, and this surge voltage is It is possible to suppress the wavefront value within a predetermined value, and as a result, it is possible to eliminate dielectric breakdown that occurs between the control power supply device for charged particle generation and the core wire of the coaxial cable.

なお、サージ電圧の波頭値を低い値に抑制することがで
きるから、荷電粒子発生用電源の耐電圧および同軸ケー
ブルの芯線間耐電圧を低いものとすることができるから
安価な装置とすることができる。
In addition, since the wavefront value of the surge voltage can be suppressed to a low value, the withstand voltage of the charged particle generation power supply and the withstand voltage between the cores of the coaxial cable can be made low, so that the device can be made inexpensive. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の電子ビーム装置の概念図、第2図はこの
発明の一実施例を示す概念図、第3図は第2図に示す電
子ビーム装置において、電子銃内部で真空中火花放電が
発生したときにおける等価回路図、第4図は第3図に示
す等価回路図におけるサージ電圧の立ち上り波形の一例
を示す図である。 図において、1は電源装置、2は同軸ケーブル3は電子
銃、10はバイアス電源、11は陰極加熱電源、12は
電子ビーム加速電源、13は電子ビーム加速電源12の
平滑用リアクトル、14は電子ビーム加速電源12の平
滑用コンデンサー、15.16はそれぞれ電圧分割抵抗
、17サージ電圧吸収用放電キヤツプ、21,22,2
3は同軸ケーブル2の芯線、24は同軸ケーブルの外部
シールド、31は陰極、32はウェネルト電極、33は
陽極、34は電子ビーム、35は真空中火花放電、40
はサージ電圧吸収用アレスター、41はサージ電圧吸収
用コンデンサー、42はコンデンサー41の放電用抵抗
、43は限流抵抗、44は限流リアクトルである。 なお各図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。
Fig. 1 is a conceptual diagram of a conventional electron beam device, Fig. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a spark discharge in vacuum inside the electron gun in the electron beam device shown in Fig. 2. FIG. 4 is a diagram showing an example of the rising waveform of the surge voltage in the equivalent circuit diagram shown in FIG. 3. In the figure, 1 is a power supply, 2 is a coaxial cable 3 is an electron gun, 10 is a bias power supply, 11 is a cathode heating power supply, 12 is an electron beam acceleration power supply, 13 is a smoothing reactor of the electron beam acceleration power supply 12, and 14 is an electron Smoothing capacitor of beam acceleration power source 12, 15.16 voltage dividing resistor, 17 surge voltage absorption discharge cap, 21, 22, 2
3 is a core wire of the coaxial cable 2, 24 is an outer shield of the coaxial cable, 31 is a cathode, 32 is a Wehnelt electrode, 33 is an anode, 34 is an electron beam, 35 is a spark discharge in vacuum, 40
41 is a surge voltage absorbing arrester, 42 is a resistor for discharging the capacitor 41, 43 is a current limiting resistor, and 44 is a current limiting reactor. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 荷電粒子発生器、この発生器の各電極にそれぞれ所
定の駆動電力を供給する荷電粒子発生用制御電源と荷電
粒子加速用電源から成る電源装置およびこの電源装置と
上記荷電粒子発生器とを連結する同軸ケーブルで構成さ
れる荷電粒子装置において、上記制御電源の出力端子間
に接続された容量性素子と電圧依存性導電素子との並列
体および上記加速用電源の出力端でかつ上記加速用電源
側に直列に挿入された限流素子を備えたことを特徴とす
る荷電粒子装置。 2 限流素子が抵抗またはりアクドル若しくは抵抗とり
アクドルの直列体である特許請求の範囲第1項記載の荷
電粒子装置。 3 電圧依存性導電素子が放電ギャップ、電圧依存性抵
抗体等のアレスターである特許請求の範囲第1項記載の
荷電粒子装置。
[Scope of Claims] 1. A charged particle generator, a power supply device comprising a charged particle generation control power source and a charged particle acceleration power source that supply predetermined driving power to each electrode of this generator, and this power source device and the above-mentioned charged particle generator. In a charged particle device composed of a coaxial cable connecting a particle generator, a parallel body of a capacitive element and a voltage-dependent conductive element connected between output terminals of the control power source and an output terminal of the acceleration power source. and a current limiting element inserted in series on the acceleration power source side. 2. The charged particle device according to claim 1, wherein the current-limiting element is a resistor or an axle, or a series body of a resistor and an axle. 3. The charged particle device according to claim 1, wherein the voltage-dependent conductive element is an arrester such as a discharge gap or a voltage-dependent resistor.
JP3588077A 1977-03-29 1977-03-29 charged particle device Expired JPS5913143B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3588077A JPS5913143B2 (en) 1977-03-29 1977-03-29 charged particle device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3588077A JPS5913143B2 (en) 1977-03-29 1977-03-29 charged particle device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53120255A JPS53120255A (en) 1978-10-20
JPS5913143B2 true JPS5913143B2 (en) 1984-03-28

Family

ID=12454304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3588077A Expired JPS5913143B2 (en) 1977-03-29 1977-03-29 charged particle device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5913143B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS53120255A (en) 1978-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3295008A (en) Electron discharge device with current surge attenuating resistance
US4326762A (en) Apparatus and method for spot-knocking television picture tube electron guns
DE2966467D1 (en) Cathode ray tube arc-over protection
US3812366A (en) Composite x-ray tube/transformer assembly
JPS5913143B2 (en) charged particle device
CN209844545U (en) Initiative-triggered multi-gap surge protection device
JPS5916698B2 (en) Cathode ray tube spotting method
JPS5811065B2 (en) Switch device using crossed magnetic fields
JPS58161234A (en) Field emission type charged particle generator
JPS593040B2 (en) charged particle device
US4706154A (en) Circuit arrangement for protecting a CRT and associated circuitry from damage due to arcing
SU699944A1 (en) Feed system of generator of pulsed stream of ionizating radiation
SU1088157A1 (en) Pulse x-ray unit
RU223870U1 (en) CONTROLLED VACUUM SWITCH OF COMBINED TYPE
JPS5858800B2 (en) charged particle device
US2423815A (en) Thermionic gas-filled rectifier circuit
SU332794A1 (en) High-Pulse Electron Accelerator
JPS61200699A (en) Charged particle accelerator
US3023364A (en) Cold cathode vacuum tube and circuit
JPS5913144B2 (en) field emission electron gun
US4234816A (en) Cathode ray tube with internal arc suppressor and protective spark gap
SU702938A1 (en) Collective ion accelerator
JP2001118524A (en) Acceleration tube for ion source
JPH0461513B2 (en)
JPH0373090B2 (en)