JPS63231841A - イオン源用放電電源装置 - Google Patents
イオン源用放電電源装置Info
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- JPS63231841A JPS63231841A JP6486087A JP6486087A JPS63231841A JP S63231841 A JPS63231841 A JP S63231841A JP 6486087 A JP6486087 A JP 6486087A JP 6486087 A JP6486087 A JP 6486087A JP S63231841 A JPS63231841 A JP S63231841A
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオン源用放電電源装置に関し、特に低温
においても熱電子放出能の高い材料を使用した自己放電
加熱形の熱電子放出用陰極を有するイオン源の放電電源
装置に関するものである。
においても熱電子放出能の高い材料を使用した自己放電
加熱形の熱電子放出用陰極を有するイオン源の放電電源
装置に関するものである。
第５図は従来の低温においても熱電、子放出能の高い材
料（例えばＬａＢ、 ）を使用した自己放電加熱形の熱
電子放出用陰極を有するイオン源の構成図であシ、図に
おいて（１）はイオン源、（２）は自己放電加熱形の熱
電子放出用陰極、（３）は陰極保持筒、（４）は後述す
る発生したプラズマ（９）をピンチさせる中間電極、（
５）は陽極、（６）は熱電子放出用陰極（２）と陽極（
５）との間にアーク放電を発生させる定電圧電源、（７
）はアーク電流を制限する抵抗、（８）は中間電極（４
）に電位を与えるフローティング抵抗、（９）はアーク
放電によって発生したプラズマ、Ｑ（Ｉはプラズマ（９
）からイオンを引き出す引き出し電極、αのは引き出さ
れたイオンビーム、＠はイオンビームを引き出すための
高電圧電源である。
料（例えばＬａＢ、 ）を使用した自己放電加熱形の熱
電子放出用陰極を有するイオン源の構成図であシ、図に
おいて（１）はイオン源、（２）は自己放電加熱形の熱
電子放出用陰極、（３）は陰極保持筒、（４）は後述す
る発生したプラズマ（９）をピンチさせる中間電極、（
５）は陽極、（６）は熱電子放出用陰極（２）と陽極（
５）との間にアーク放電を発生させる定電圧電源、（７
）はアーク電流を制限する抵抗、（８）は中間電極（４
）に電位を与えるフローティング抵抗、（９）はアーク
放電によって発生したプラズマ、Ｑ（Ｉはプラズマ（９
）からイオンを引き出す引き出し電極、αのは引き出さ
れたイオンビーム、＠はイオンビームを引き出すための
高電圧電源である。
次に動作について説明する。中間電極（４）内の圧力が
およそＱ、５ＴＯｒｒになるようガヌを導入し、熱電子
放出用陰極（２）を負、そして陽極（５）を正として５
００ｖ前後の電圧を定電圧電源（６）と直列に接続され
た抵抗（７）により印加すると、放電破壊してグロー放
電が発生する。このグロー放電によシ加熱された熱電子
放出用陰極（２）は、高温になシ、熱電子放出を始め、
アーク放電へと移行する。アーク放電電流は抵抗（７）
により限流され、数十Ｖの安定したアーク放電となる。
およそＱ、５ＴＯｒｒになるようガヌを導入し、熱電子
放出用陰極（２）を負、そして陽極（５）を正として５
００ｖ前後の電圧を定電圧電源（６）と直列に接続され
た抵抗（７）により印加すると、放電破壊してグロー放
電が発生する。このグロー放電によシ加熱された熱電子
放出用陰極（２）は、高温になシ、熱電子放出を始め、
アーク放電へと移行する。アーク放電電流は抵抗（７）
により限流され、数十Ｖの安定したアーク放電となる。
このとき抵抗（７）には放電電圧の衰下に相当する電圧
が加わる。アーク放電によって発生したプラズマ（９）
を中間電極（４）で細く絞Ｄ、陽４Ｍ（５）の中央のア
パーチャを通して引き出し電１ｉＱＯでイオンを引き出
し、イオンビームαυを形成する。このイオンビーム電
流はほぼアーク電流に比例している。
が加わる。アーク放電によって発生したプラズマ（９）
を中間電極（４）で細く絞Ｄ、陽４Ｍ（５）の中央のア
パーチャを通して引き出し電１ｉＱＯでイオンを引き出
し、イオンビームαυを形成する。このイオンビーム電
流はほぼアーク電流に比例している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のイオン源用放電電源装置は以上のように構成され
ているので、イオンビーム電流を制御スるには放電電流
を制御しなければならず、この装置で放電電流を制御す
るには抵抗（７）の抵抗値を変えることが必要であった
。また、抵抗（７）による電力消費が放電の電力の十倍
程度となフ、電力効率が悪く、電源装置が大型化するな
どの問題点があった。
ているので、イオンビーム電流を制御スるには放電電流
を制御しなければならず、この装置で放電電流を制御す
るには抵抗（７）の抵抗値を変えることが必要であった
。また、抵抗（７）による電力消費が放電の電力の十倍
程度となフ、電力効率が悪く、電源装置が大型化するな
どの問題点があった。
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、放電電流を比較的容易に制御できるとともに
、消費電力を低減できるイオン源用放電電源装置を得る
ことを目的とする。
たもので、放電電流を比較的容易に制御できるとともに
、消費電力を低減できるイオン源用放電電源装置を得る
ことを目的とする。
この発明に係るイオン源用放電電源装置は、入力電圧を
パルス状電圧に変換するチョッパ、このチョッパから出
力されるパルス状電圧を平滑化してイオン源に入力する
平滑回路、この平滑回路から出力される電流を検出する
電流検出器、この電流検出器からの検出電流と基準信号
を比較して第１制御信号を出力する誤差増幅器、電流検
出器から出力される検出電流を入力し設定出力電圧に基
づいて第２制御信号を出力する出力電圧制限回路、及び
、第１．第２制御信号に基づいてチョッパにおける電圧
のパルス幅を設定するパルス幅変調回路を備え、チョッ
パはパルス幅変調回路で設定されるパルス幅によシ入力
電圧をパルス状電圧に変換するようにしたものである。
パルス状電圧に変換するチョッパ、このチョッパから出
力されるパルス状電圧を平滑化してイオン源に入力する
平滑回路、この平滑回路から出力される電流を検出する
電流検出器、この電流検出器からの検出電流と基準信号
を比較して第１制御信号を出力する誤差増幅器、電流検
出器から出力される検出電流を入力し設定出力電圧に基
づいて第２制御信号を出力する出力電圧制限回路、及び
、第１．第２制御信号に基づいてチョッパにおける電圧
のパルス幅を設定するパルス幅変調回路を備え、チョッ
パはパルス幅変調回路で設定されるパルス幅によシ入力
電圧をパルス状電圧に変換するようにしたものである。
この発明においては、放電電流値を検出し、放電電流を
設定する基準信号と比較して基準信号との誤差をゼロに
す、るように安定化制御すると共に、上記放電電流値を
検出し、出力電圧があらかじめ設定した最大出力電圧特
性となるように最大出力電圧を制御する。
設定する基準信号と比較して基準信号との誤差をゼロに
す、るように安定化制御すると共に、上記放電電流値を
検出し、出力電圧があらかじめ設定した最大出力電圧特
性となるように最大出力電圧を制御する。
以下、この発明の一実施例によるイオン源用放電電源装
置について説明する。第１図はこの発明に係わるイオン
源の概略構成図で、（至）はチョッパ制御方式の定電流
安定化電源（以下、電源と記す）である。
置について説明する。第１図はこの発明に係わるイオン
源の概略構成図で、（至）はチョッパ制御方式の定電流
安定化電源（以下、電源と記す）である。
第２図は上記電源ｃｌｌの構成を示すブロック図であり
、図において、Ｑ４Ｊは交流入力を直流に変換する整流
および平滑回路、（至）はスイッチング素子よりなるチ
ョッパ、ＯＱはチョッパ（へ）よ多出力されるパルス状
電圧を平滑化してイオン源（１）に入力する平滑回路、
αηは平滑回路αＱからの出力電流を検出電流として検
出する電流検出器、（至）は放電電流を設定する基準信
号、Ｑ呻は検出電接と基準信号（ト）との誤差分を検出
し増幅する誤差増幅器、（ホ）は検出電流の値に応じて
最大出力電圧を制限する出力電圧制限回路、に）は誤差
増幅器α９の出力である第１制御信号および出力電圧制
限回路（１）の出力である第２制御信号によシ時比率制
御を行なうパルス幅変調回路である。出力電圧制限回路
（１）に対して、出力電圧をあらかじめ設定し、さらに
、誤差増幅器Ｑ嗜に対して基準信号（ト）をあらかじめ
設定しておく。
、図において、Ｑ４Ｊは交流入力を直流に変換する整流
および平滑回路、（至）はスイッチング素子よりなるチ
ョッパ、ＯＱはチョッパ（へ）よ多出力されるパルス状
電圧を平滑化してイオン源（１）に入力する平滑回路、
αηは平滑回路αＱからの出力電流を検出電流として検
出する電流検出器、（至）は放電電流を設定する基準信
号、Ｑ呻は検出電接と基準信号（ト）との誤差分を検出
し増幅する誤差増幅器、（ホ）は検出電流の値に応じて
最大出力電圧を制限する出力電圧制限回路、に）は誤差
増幅器α９の出力である第１制御信号および出力電圧制
限回路（１）の出力である第２制御信号によシ時比率制
御を行なうパルス幅変調回路である。出力電圧制限回路
（１）に対して、出力電圧をあらかじめ設定し、さらに
、誤差増幅器Ｑ嗜に対して基準信号（ト）をあらかじめ
設定しておく。
次に動作について説明する。第８図はたとえば１０〜８
０Ａの電子放出が可能な熱電子放出用陰極（２）を使用
したこの実施例における動作を説明する状態図で、横軸
は電流、縦軸は電圧を示す、直線（支）は最大出力電圧
特性の一例で、この特性を設定出力電圧として出力電圧
制御回路（ホ）に設定する。この直線（財）のような最
大出力電圧特性を持つ出力電圧制限回路を用いた場合、
電源特性は第６図に示す定電圧電源（６）と抵抗（７）
を用いた従来装置と同様である。基準信号（ト）として
、Ｉｏをあらかじめ設定しておく、熱電子放出用陰極（
２）と陽極（５）との間に、例えば約５００Ｖ前後の電
圧ｖ０を印加するとする。
０Ａの電子放出が可能な熱電子放出用陰極（２）を使用
したこの実施例における動作を説明する状態図で、横軸
は電流、縦軸は電圧を示す、直線（支）は最大出力電圧
特性の一例で、この特性を設定出力電圧として出力電圧
制御回路（ホ）に設定する。この直線（財）のような最
大出力電圧特性を持つ出力電圧制限回路を用いた場合、
電源特性は第６図に示す定電圧電源（６）と抵抗（７）
を用いた従来装置と同様である。基準信号（ト）として
、Ｉｏをあらかじめ設定しておく、熱電子放出用陰極（
２）と陽極（５）との間に、例えば約５００Ｖ前後の電
圧ｖ０を印加するとする。
イオン源（１）に入力される電流を電流検出器αηで検
出し、この検出電流を出力電圧制限回路翰に入力して設
定出力電圧に）に基づいて制御信号をパルス幅変調回路
Ｑつに出力する。この制御信号によってチョッパＨにお
けるパルス状電圧のパルスの幅が決定される。このよう
に、最大出力電圧は第８図の直線（イ）で示される出力
電圧特性とほぼ一致するように常に制御される。一方、
両１ｍ （２） 、 （５）間は放電破壊し、直線（イ
）上の状態へで数Ａの安定グロー放電となる。
出し、この検出電流を出力電圧制限回路翰に入力して設
定出力電圧に）に基づいて制御信号をパルス幅変調回路
Ｑつに出力する。この制御信号によってチョッパＨにお
けるパルス状電圧のパルスの幅が決定される。このよう
に、最大出力電圧は第８図の直線（イ）で示される出力
電圧特性とほぼ一致するように常に制御される。一方、
両１ｍ （２） 、 （５）間は放電破壊し、直線（イ
）上の状態へで数Ａの安定グロー放電となる。
このグロー放電によシ自己放電加熱された熱電子放出用
陰極（２）は、高温になる。たとえばＬａＢ、陰極の場
合約１７００°に近くになると、熱電子放出が増大し、
直線（イ）に沿って矢印の方向に放電電流が増大し、ア
ーク放電へ移行し始める。この初期のア−り放電のエネ
ルギーによって熱電子放出用陰極（２）はさらに約２０
００°にの高温に加熱され、多量の熱電子を放出し大電
流のアーク放電へ移行する。アーク電流が□基準信号（
ハ）による設定値工。に達した時、電流検出器α力によ
る検出電流を誤差増幅器ＯＩで基準信号（至）と比較す
ることによって検出する。誤差増幅器０１では、基準信
号０綽と検出電流との誤差を増幅し、この誤差に基づい
て制御信号をパルス幅変調回路Ｑηに出力し、パルス幅
変調回路Ｑ］）でチョッパαＧにおけるパルス状電圧の
パルス幅を決定する。このように誤差増幅器０１では放
電電流の安定化制御が行なわれ熱電子放出用陰極（２）
の自己放電加熱を制御し、電源（至）の状態としては、
第８図の状ａ（Ｂ）から状態（ｑへ矢印の方向に変化し
、アーク放電特性を示す曲線（ホ）上の数十Ｖの安定な
アーク放電（ハ）となる。また、基準信号（ハ）を変え
ることにより、アーク電流を直線に）に示される最大出
力電圧以下の安定化領域（ハ）内の任意の状態で制御で
きる。
陰極（２）は、高温になる。たとえばＬａＢ、陰極の場
合約１７００°に近くになると、熱電子放出が増大し、
直線（イ）に沿って矢印の方向に放電電流が増大し、ア
ーク放電へ移行し始める。この初期のア−り放電のエネ
ルギーによって熱電子放出用陰極（２）はさらに約２０
００°にの高温に加熱され、多量の熱電子を放出し大電
流のアーク放電へ移行する。アーク電流が□基準信号（
ハ）による設定値工。に達した時、電流検出器α力によ
る検出電流を誤差増幅器ＯＩで基準信号（至）と比較す
ることによって検出する。誤差増幅器０１では、基準信
号０綽と検出電流との誤差を増幅し、この誤差に基づい
て制御信号をパルス幅変調回路Ｑηに出力し、パルス幅
変調回路Ｑ］）でチョッパαＧにおけるパルス状電圧の
パルス幅を決定する。このように誤差増幅器０１では放
電電流の安定化制御が行なわれ熱電子放出用陰極（２）
の自己放電加熱を制御し、電源（至）の状態としては、
第８図の状ａ（Ｂ）から状態（ｑへ矢印の方向に変化し
、アーク放電特性を示す曲線（ホ）上の数十Ｖの安定な
アーク放電（ハ）となる。また、基準信号（ハ）を変え
ることにより、アーク電流を直線に）に示される最大出
力電圧以下の安定化領域（ハ）内の任意の状態で制御で
きる。
このため、抵抗を変えた）することなく、比較的容易に
放電電流を制御できる。また、上記に示したように、最
大出力電圧特性を設定できるため、熱電子放出用陰極（
２）の自己放電加熱を制御できるとともに電源（至）を
チョッパ制御方式にし、アーク電流を制限する抵抗（７
）をなくしたことによシミ源０の消費電力を大巾に低減
できる。また、装置を小型にできる。
放電電流を制御できる。また、上記に示したように、最
大出力電圧特性を設定できるため、熱電子放出用陰極（
２）の自己放電加熱を制御できるとともに電源（至）を
チョッパ制御方式にし、アーク電流を制限する抵抗（７
）をなくしたことによシミ源０の消費電力を大巾に低減
できる。また、装置を小型にできる。
なお、上記実施例では、最大出力電圧が定電圧電源と抵
抗（７）を用いた構成と同等の電源特性を持つ場合につ
いて示したが、出力電圧制限回路において第４図（ａ）
や（ｂ）のような最大出力電圧特性を設定することもで
き、上記実施例と同様の効果を奏する。
抗（７）を用いた構成と同等の電源特性を持つ場合につ
いて示したが、出力電圧制限回路において第４図（ａ）
や（ｂ）のような最大出力電圧特性を設定することもで
き、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、入力電圧をハ）１７
ヌ状電圧に変換するチョッパ、このチョッパから出力
されるパルス状電圧を平滑化してイオン源に入力する平
滑回路、この平滑回路から出力される電流を検出する電
流検出器、この電流検出器からの検出電流と基準信号を
比較して第１制御信号を出力する誤差増幅器、上記電流
検出器から出力される検出電流を入力し設定出力電圧に
基づいて第２制御信号を出力する出力電圧制限回路、及
び第１．第２制御信号に基づいてチョッパにおける電圧
のパルス幅を設定するパルス幅変調回路を備え、チョッ
パはパルス幅変調回路によシ設定されるパルス幅により
、入力電圧をパルス状電圧に変換するようにしたことに
よシ、放電電流を比較的容易に制御できると共に消費電
力を低減できるイオン源用放電電源装置を得ることがで
きる効果がある。
ヌ状電圧に変換するチョッパ、このチョッパから出力
されるパルス状電圧を平滑化してイオン源に入力する平
滑回路、この平滑回路から出力される電流を検出する電
流検出器、この電流検出器からの検出電流と基準信号を
比較して第１制御信号を出力する誤差増幅器、上記電流
検出器から出力される検出電流を入力し設定出力電圧に
基づいて第２制御信号を出力する出力電圧制限回路、及
び第１．第２制御信号に基づいてチョッパにおける電圧
のパルス幅を設定するパルス幅変調回路を備え、チョッ
パはパルス幅変調回路によシ設定されるパルス幅により
、入力電圧をパルス状電圧に変換するようにしたことに
よシ、放電電流を比較的容易に制御できると共に消費電
力を低減できるイオン源用放電電源装置を得ることがで
きる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるイオン源用放電電源
装置を用いる時の概略構成図、第２図はこの発明の一実
施例によるイオン源用放電電源装置の構成を示すブロッ
ク図、第８図はこの発明の一実施例の動作を説明する状
態図、第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれこの発明の
他の実施例を示す状態図、第５図は従来の放電電源装置
に係わる概略構成図である。 図において、（１）はイオン源、（２）はイオン源用放
電電源、（イ）はチョッパ、α・は平滑回路、ａ′ｉ）
は電流検出器、（ハ）は基準信号、ＯＱは誤差増幅器、
（１）は出力電圧制限回路、（財）はノくルス幅変調回
路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
装置を用いる時の概略構成図、第２図はこの発明の一実
施例によるイオン源用放電電源装置の構成を示すブロッ
ク図、第８図はこの発明の一実施例の動作を説明する状
態図、第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれこの発明の
他の実施例を示す状態図、第５図は従来の放電電源装置
に係わる概略構成図である。 図において、（１）はイオン源、（２）はイオン源用放
電電源、（イ）はチョッパ、α・は平滑回路、ａ′ｉ）
は電流検出器、（ハ）は基準信号、ＯＱは誤差増幅器、
（１）は出力電圧制限回路、（財）はノくルス幅変調回
路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 入力電圧をパルス状電圧に変換するチョッパ、このチョ
ッパから出力されるパルス状電圧を平滑化してイオン源
に入力する平滑回路、この平滑回路から出力される電流
を検出する電流検出器、この電流検出器からの検出電流
と基準信号を比較して第１制御信号を出力する誤差増幅
器、上記電流検出器から出力される検出電流を入力し設
定出力電圧に基づいて第２制御信号を出力する出力電圧
制限回路、及び第１、第２制御信号に基づいて上記チョ
ッパにおける電圧のパルス幅を設定するパルス幅変調回
路を備え、上記チョッパは上記パルス幅変調回路で設定
されるパルス幅により入力電圧をパルス状電圧に変換す
るようにしたイオン源用放電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6486087A JPS63231841A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | イオン源用放電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6486087A JPS63231841A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | イオン源用放電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63231841A true JPS63231841A (ja) | 1988-09-27 |
Family
ID=13270350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6486087A Pending JPS63231841A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | イオン源用放電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63231841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200097262A (ko) * | 2017-12-12 | 2020-08-18 | 라파엘 어드벤스드 디펜스 시스템즈 리미티드. | 무히터 중공 캐소드를 작동시키기 위한 장치 및 방법, 및 그러한 캐소드를 사용하는 전기 공간 추진 시스템 |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP6486087A patent/JPS63231841A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200097262A (ko) * | 2017-12-12 | 2020-08-18 | 라파엘 어드벤스드 디펜스 시스템즈 리미티드. | 무히터 중공 캐소드를 작동시키기 위한 장치 및 방법, 및 그러한 캐소드를 사용하는 전기 공간 추진 시스템 |
| JP2021513719A (ja) * | 2017-12-12 | 2021-05-27 | ラファエル アドバンスド ディフェンス システムズ エルティーディー | ヒーターレスホローカソードの操作するための装置および方法および、該カソードを使用する電気的な宇宙推進システム |
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