KR20100126679A - 펌핑된 전자 소스, 펌핑된 전자 소스를 위한 전력 공급 방법 및 펌핑된 전자 소스 제어 방법 - Google Patents

펌핑된 전자 소스, 펌핑된 전자 소스를 위한 전력 공급 방법 및 펌핑된 전자 소스 제어 방법 Download PDF

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막심 마카로프
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엑싸이코 그룹
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Abstract

본 발명은 펌핑되는 (pumped) 전자 소스 (1)와 관련되는데, 상기 소스는 이온화 챔버 (4) 및 1차 이온을 추출하여 가속하고 2차 전자의 빔을 형성하는 전극 (3)에 제공된 가속 챔버 (2)를 포함하며, 상기 펌핑되는 전자 소스 (1)는 상기 전극 (3)에 상기 가속 챔버 (2) 외부로 이차 플라즈마 (17)를 보내기 위한 양 전압 및 상기 일차 이온들을 추출 및 가속하여 2차 전자의 빔을 형성하는 부 전압을 인가할 수 있도록 구성된 전력 공급 (11)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

펌핑된 전자 소스, 펌핑된 전자 소스를 위한 전력 공급 방법 및 펌핑된 전자 소스 제어 방법 {Pumped electron source, power supply method for pumped electron source and method for controlling an electron pumped source}
본 발명은 펄스 이온 소스 분야 및 이와 같은 소스를 사용하는 장치에 관한 것이다. 펄스 이온 소스는 전자기적으로 여기된 개스 레이저 또는 전자유체 역학적 (magnetohydrodynamic) 발생기 (generator) 에 사용될 수 있다.
FR 2 204 882의 공개문서는 저압에서 전자를 위한 아웃렛 창 (outlet window)가 제공되는 개스가 채워진 인클로져 (enclosure), 높은 부전압 (negative voltage)에서 상기 창과 관련하여 2차 전자 방출을 위한 냉음극, 이온의 음극으로의 순환 및 상기 2차 전자의 상기 창으로의 순환을 위한 통로 (passage)를 정의하는, 상기 개스를 위한 이온화 챔버 (ionisation chamber) 및 스크린 또는 그리드 (grid)를 포함하는 전자 소스를 개시하는데, 상기 스크린 또는 그리드는 상기 음극 및 상기 이온화 챔버 사이에 배열되며, 상기 창의 전위에 가까운 전위에 제공됨으로써 상기 그리드 및 상기 창 사이에 그리고 상기 이온화 챔버에 실질적으로 등전위의 공간을 생성하며 상기 그리드 및 상기 음극 사이에 높은 전위 구배를 갖는 공간을 생성한다.
출원인은 상기 그리드에 특정 문제가 노정됨을 발견하였다. 사실, 한편, 상기 그리드는 이온화 중에 상기 1차 이온이 상기 이온화 챔버로부터 가속 챔버로 누설되는 것을 방지함으로써 상기 2개의 챔버를 절연해야 한다. 다른 한편, 상기 그리드는 가속중에 상기 가속 챔버에 형성된 전자 빔이 최소의 손실로 통과할 수 있도록 가능한한 투명해야만 한다. 이 분리는 상기 이온화 챔버에 생성된 이온 일부가 상기 가속 챔버로 뚫고 들어가서 그 동작에 영향을 미칠 때 부분적으로 이루어진다.
FR 2 591 035의 공개문서는 상기 2 챔버 사이에 보다 효과적인 분리를 제공하는, 특수한 형태를 갖춘 그리드를 사용하는 것을 제안한다. 하지만, 1차 플라즈마는 상기 가속 챔버로 뚫고 들어가서 상기 음극을 덮는다 (envelop). 이것은 음극으로의 펄스 고전압 전력 공급의 분열 및 전자 빔의 전류 펄스의 연장 및 콘트라스트 (contrast)의 저하를 초래한다.
음 전위 (negative potential)에 제공되어 자유 전자를 이온화 챔버로 보내거나 양 전위에 제공되어 양 이온이 상기 2 챔버 사이의 분리 바운더리 (boundary)로부터 멀어지도록 하는 2차 보조 그리드의 사용은 추가 전력 공급을 필요로 하며, 따라서 펄스 전자 소스 전체를 복잡하게 만든다. 상기 가속 챔버에 형성된 전자 빔은 상기 그리드를 통과하도록 강제되는데, 이 그리드는 한편으로는 전자 빔을 감쇠시키며 다른 한편으로는 그리드를 손상시킨다. 상기 그리드의 손상은 전자 심의 전류의 제한을 가져오며, 실질적으로 상기 그리드, 따라서 상기 소스의 사용 기간을 단축시킨다.
본 발명은 특히 전술한 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 특히, 긴 사용 기간, 낮은 파워의 고 전압 전력 공급, 상기 음극과 상기 소스의 아울렛 사이의 높은 전자 일드 (yield) 및 상기 전자 빔의 전류의 높은 콘스라스트 (contrast)를 갖는 전자 소스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 펄스 전자 소스는 이온화 챔버 및 1차 이온을 추출하여 가속하고 2차 전자의 빔을 형성하는 전극에 제공된 가속 챔버를 포함하며, 상기 펄스 전자 소스 는 상기 전극에 상기 가속 챔버 외부로 일차 플라즈마를 보내기 위한 양 전압 및 상기 일차 이온들을 추출 및 가속하여 2차 전자의 빔을 형성하는 부 전압을 인가할 수 있도록 구성된 전력 공급을 포함한다. 상기 전극에 인가되는 상기 양의 전압은 상기 양 이온이 상기 가속 챔버로부터 멀어지도록 이동하는 것을 가능하게 한다.
한 실시예에서, 상기 전극은 보통 볼록한 원형 형상이다. 상기 전극에는 납작하거나 오목한 중앙부가 제공되는데, 상기 중앙부는 상기 이온화 챔버와 상기 가속 챔버를 연결하는 슬롯에 대향 배치된다. 이것은 집중된 전자 빔의 상기 슬롯을 향해 방출되는 것을 돕는다.
한 실시예에서, 상기 이온화 챔버와 상기 가속 챔버는 개방된 슬롯에 의해 연결된다. 이것은 그리드의 제공을 없애는 것을 가능하게 한다.
상기 소스의 구조는 단순화된다. 전자 빔의 감쇠가 감소된다. 상기 소스의 사용 기간이 더 이상 그리드의 사용 기간에 의해 제한을 받지 않는다.
한 실시예에서, 상기 이온화 챔버와 상기 가속 챔버는 상기 전극의 상기 중앙부와 상기 이온화 챔버의 아울렛 사이에 배열되는 개방된 슬롯에 의해 연결된다. 상기 슬롯은 상기 전극과 상기 이온화 챔버의 상기 아울렛 사이의 전자 빔의 경로에 배열된다.
상기 이온화 챔버의 상기 아울렛은 개방될 수 있다. 대안으로, 상기 이온화 챔버의 상기 아울렛에는 적어도 하나의 그리드 (grid)가 제공될 수 있다. 상기 아울렛은 전자들을 X 레이로 변환하기 위한 금속층을 포함하는 시트 (sheet)에 의해 폐쇄될 수 있다. 상기 금속층은 50 보다 큰 원자 질량을 갖는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 상기 전력 공급은 커패시터에 의해 직접 전압 소스에 접속된 일차부가 제공된 펄스 트랜스포머 (pulsed transformer)를 포함할 수 있다. 스위치가 어스 (earth)와 상기 일차부에 대향하는 측의 상기 커패시터의 단자 사이에 배열될 수 있다. 상기 펄스 트랜스포머에는 상기 전극에 접속된 이차부가 제공된다. 보조 전압 소스가 상기 양 전압을 상기 전극에 인가하도록 배열된다. 상기 보조 전압 소스는 어스와 상기 전극 사이에 배열된다. 상기 보조 전압 소스는 상기 트랜스포머의 상기 이차부와 직렬로 배열된다. 커패시터가 상기 전압 소스와 병렬오 배열될 수 있다. 따라서, 전력 공급은 상기 전극을 위한 양 바이어스 전압의 생성 및 상기 전극에 인가되는 부 전압 펄스의 생성을 보장한다. 상기 전력 공급은 단순하고 경제적인 구조를 갖는다.
한 실시예에서, 상기 전력 공급은 상기 보조 전압 소스 (23)과 직렬인 보호 장치를 포함한다.
상기 보호 장치는 적어도 하나의 다이오드, 커패시터 및/또는 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 보조 전압 소스는 100에서 500 볼트 사이의 전압을 가지며, 바람직하게는, 200에서 600 볼트 사이의 전압을 갖는다.
환언하면, 펄스 전자 소스는 이온화 챔버 및 1차 이온을 추출하여 가속하고 2차 전자의 빔을 형성하는 전극에 제공된 가속 챔버, 상기 이온화 챔버 및 가속 챔버 사이의 개구, 상기 개구를 전기적으로 밀봉하는 수단 및 높은 부 전압을 상기 전극에 인가하여 전자 빔을 형성하는 펄스 전력 공급을 포함한다.
한 실시예에서, 상기 이온화 챔버는 할로우 캐소드 (hollow cathode)를 형성하는, 상기 전극 및 상기 이온화 챔버의 내부 벽들 사이에 전기 방전을 얻기 위한 목적의 전극을 포함한다. 상기 이온화 챔버의 상기 전극은 다수 필라멘트 중의 하나의 형태를 취할 수 있다. 상기 전극은 양 전압을 제공할 수 있는 전력 소스에 의해 펄스되거나 (pulsed) 또는 직접 (direct), 수 kV 오더 (order), 예컨대, 1에서 10kV 사이의 양전압이 제공된다. 펄스 전력 공급은 1과 10 마이크로 초 사이의 지속 시간, 100과 1000A 사이의 피크 전류를 갖는 펄스를 제공한다.
동작시, 상기 이온화 챔버 내의 이온화는 상기 이온화 챔버의 내부 벽들이 접지된 할로우 캐소드를 형성하도록 유지하고, 상기 이온화 챔버의 상기 전극에 1에서 10kV 사이의 양 전압을 제공하고, 상기 가속 챔버의 상기 전극에 100과 500 볼트 사이의 양전위를 제공함으로써 얻어질 수 있다. 이런 방법으로, 상기 가속 챔버는 상기 이온화 챔버로부터 오는 일차 플라즈마로부터의 상기 양 이온이 상기 챔버들 사이의 개구를 통해 진입하는 것으로부터 보호된다. 상기 소스의 특정 동작 방법 (regimen)에서, 상기 가속 챔버의 상기 전극에 인가되는 전압은 개스의 성격의 함수로 계산될 수 있으며, 중요하게는 개스의 원자 질량, 개스 압력, 상기 이온화 챔버의 상기 전극의 전압 및 전류, 상기 챔버들 사이의 상기 슬롯의 깊이 등에 의한 함수로 계산될 수 있다. 상기 일차 방전이 상기 이온화 챔버 내에 생성되면, -50에서 -200 사이의 kV 오더의 펄스 부 전압이 상기 가속 챔버의 상기 전극에 인가된다. 상기 이온화 챔버에 존재하는 상기 일차 양 이온들은 상기 슬롯들 통해 상기 가속 챔버의 전극을 향해 가속된다. 상기 가속 챔버의 상기 전극은 양 이온으로 쏟아 부어진다 (bombard). 이 충격 (bombardment)은 상기 음의 전위에 의해 상기 슬롯을 지나 상기 소스의 아울렛을 향해 가속되는 이차 이온을 생산한다.
펄스 전자 소스를 위한 전력 공급 장치는 상기 소스의 가속 챔버이 전극에 양의 전압을 인가하고, 그 후에 부 전압을 인가하여 일차 이온들을 추출 및 가속하여 이차 전자들의 빔을 형성하도록 하는 수단을 포함한다. 상기 양 전압은 부 전압 펄스 인가 이전에 상기 가속 챔버에 존재하는 양 이온의 양을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이 장치는 상기 이온화 챔버의 상기 전극과 접속된 보조 전력 소스를 포함할 수 있다. 상기 장치는 전압 증가 펄스 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상기 트랜트포머의 이차부는 상기 이온화 챔버의 전극에 접속되어 상기 부 전압 펄스를 인가한다.
이온화 챔버 및 1차 이온을 추출하여 가속하고 2차 전자의 빔을 형성하는 전극에 제공된 가속 챔버를 포함하는 펄스 이온 소스의 제어 방법에 제공되며, 상기 방법은 상기 전극에 전력 공급에 의해 공급되는 양 전압을 인가하여 상기 가속 챔버 외부로 이차 플라즈마를 보내는 단계 및 상기 전극에 전력 공급에 의해 공급되는 부 전압 펄스를 인가하여 상기 일차 이온들을 추출 및 가속하여 2차 전자의 빔을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 높은 부 전압이 상기 가속 챔버의 상기 전극에 인가되는 순간에, 상기 전극 주변의 영역은 양의 이온 플라즈마로부터 실질적으로 자유롭다. 환언하면, 상기 플라즈마는 상기 이온화 챔버 내에 실질적으로 제한된다. 상기 이온화 챔버는 실질적으로 상기 플라즈마로부터 자유롭다. 이 결과, 상기 전극과 상기 플라즈마 사이의 기생 커패시터가 상기 가속 챔버 내에 플라즈마가 존재하는 경우와 비교했을 때, 매우 약하다. 원하는 가속 전압이 상기 전극으로의 상기 전력 공급의 현저하게 낮은 대전으로부터 출발하여 얻어진다. 상기 고 전압의 상기 가속 전극으로의 공급은 감소될 수 있는데, 이것은 부분적으로 경제적이다. 상기 전자빔의 감쇠가 적다. 상기 전자 빔의 전류 펄스는 만족스러운 콘트라스트 (contrast)를 갖는다.
본 발명은 발명을 제한하지 않는 예로 주어지며 첨부된 도면에 도시된 몇몇 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해될 것이다. 도면 중의
도 1은 펄스 전자 소스의 간략 단면도이며;
도 2 및 도 3은 가속 챔버의 전자로의 전력 공급의 배선의 다이어그램들이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 펄스 전자 소스 (1)은 전극 (3)이 배열된 가속 챔버 (2), 전극 (5)가 배열된 이온화 챔버 (4)를 포함한다. 슬롯 (6)이 상기 가속 챔버 (2)와 상기 이온화 챔버 (4) 간을 연결한다. 상기 가속 챔버 (2)와 상기 이온화 챔버 (4)는 상기 가속 챔버 (2) 및 상기 이온화 챔버 (4)를 정의하는 외부 벽 (8) 및 내부 벽 (9)을 포함하는 인클로져 (7)에 의해 형성된다. 환언하면, 상기 가속 챔버 (2)는 몇 개의 외부 벽 (8) 및 내부 벽 (9)에 의해 정의된다. 상기 이온화 챔버 (4)는 몇 개의 외부 벽 (8) 및 내부 벽 (9)에 의해 정의된다. 상기 내부 벽 (9)은 상기 가속 챔버 (2) 및 상기 이온화 챔버 (4)에 의해 공유된다. 상기 벽들 (8,9)는 금속, 예컨대, 스테인레스 스틸이나 황동에 기반을 두고, 선택적으로 내부가 알루미늄이나 니켈에 기반을 둔 층으로 덮힌 금속으로 만들어진다. 상기 전극 (5)은 상기 이온화 챔버 (4)의 주 방향으로 연장된 하나 이상의 와이어 (wire)를 포함할 수 있다. 상기 와이어는 전기장의 균일성을 증가시키는 관점에서 양단에 파워가 공급된다.
도 1의 단면의 면 (plane)에서는, 상기 가속 챔버 (2) 및 상기 이온화 챔버 (4)가 실질적으로 장방형이지만, 소스는 직각을 이룬 평행 파이프 (parallelpiped) 또는 튜브 형상일 수 있다. 후자의 경우, 내부 벽 (9)은 원형일 수 있다. 상기 소스에는 상기 내부 벽 (9)의 반대편에서 상기 이온화 챔버 (4)를 제한하는 외부 벽 (8)에 형성된 개구 형상의 아울렛 (10)이 제공된다. 상기 가속 챔버 (2)의 상기 아울렛 (10), 슬롯 (6) 및 상기 전극 (3)은 일직선을 이룬다 (aligned).
보다 자세하게, 상기 가속 전극 (3)은 원통형의 부분을 갖는 형태를 취하는데, 이 부분은 예컨대, 통상 튜브의 형태이다.
도 2를 참조하면, 상기 전극 (3)은 전력 공급 (11)에 접속되는데, 누설방지된 절연체 (13: insulator)를 통해 외부 벽 (8)을 지나 전기 케이블 (12)에 의해 접속된다. 상기 이온화 챔버 (4)의 상기 전극 (5)은 하나 이상의 필라멘트 형태를 취하며, 누설방지된 절연체 (15)를 통해 전기 케이블 (14)에 의해 외부 전력 공급 (미도시)에 접속된다. 상기 누설방지된 절연체들 (13, 15)은 세라믹을 포함할 수 있다. 누설방지된 절연체들 (13, 15)은 개스가 새지 않는 (gastight) 밀봉 및 전기 경로를 제공한다.
제 1 단계 중에, 상기 인클로져 (7)는 접지된다. 상기 이온화 챔버 (4)의 상기 전극 (5)에는 1에서 10kV 사이의 양 전압이 제공된다. 이 전압은 펄스되거나 (pulsed) 또는 직접 (direct)이다. 상기 이온화 챔버 (4)는 사전에 개스, 예컨대 비활성 기체, 특히 헬륨이나 1에서 20 파스칼 오더 (order)의 저압 헬륨과 네온 혼합체로 채워진다.
상기 소스 (1)의 상기 아울렛 (10)은 개방되어 있을 수 있거나, 대안으로, 만일 상기 소스 (1) 외부의 개스 상태가 상기 이온화 챔버 (4) 안의 상태와 유사하다면 빔을 위한 제어 그리드가 제공될 수 있다. 상기 아울렛 (10)에는, 만일 필요하다면, 씰 (seal) (16)이 제공될 수 있다. 상기 씰 (16)은 금속 시트 또는 중금속의 얇은 층을 가진 합성 물질을 포함할 수 있다. 상기 중금속 층은 1 내지 10μ 오더의 두께를 가질 수 있다. 상기 중금속 층은 50 이상의 원자 질량 (atomic mass)을 갖는 하나 이상의 금속, 예컨대 금, 탄탈륨, 텅스텐과 같은 금속을 포함할 수 있다. 상기 중금속 층은 전자 빔이 엑스 레이 빔으로 변환하는 것을 가능하게 한다.
상기 전극 (5)에 인가되는 전압은 상기 전극 (5)과 상기 이온화 챔버 (4)의 상기 벽들 사이에 방전을 유발한다. 상기 방전은 상기 이온화 챔버 (4)에 플라즈마 (17)를 발생시킨다. 상기 슬롯 (6)이 상기 전기장에 약간의 불연속들 생성하기 때문에, 상기 플라즈마 (17)는 상기 가속 챔버 (2) 안에서 분산되는 경향을 가질 수 있다. 하지만, 상기 가속 전극 (3)에 인가되는 양의 바이어스 Ubias는 상기 플라즈마 (17)의 분산을 방지하거나, 적어도 일부 제한하는, 비교적 정규의 (regular) 전기장 선을 재설정한다. 상기 플라즈마 (17)는 예컨대, He+와 같은 양 이온을 포함하는데, 이 양이온은 가장 약한 전위에 의해 끌리며 상기 가속 전극 (3)의 상기 양의 바이어스 Ubias가 이 양 이온을 밀어내는 효과를 발생시킨다. 이와 같은 방법으로, 이온화 단계로 알려진 제 1 단계 중에, 상기 플라즈마 (17)로부터 상기 가속 챔버 (2) 안으로 상기 양 이온의 경로에서 매우 의미있는 감소가 이루어진다.
환언하면, 상기 프로세스는 상기 슬롯 (6)의 전기 밀봉에 의해 이익을 본다. 상기 전기 밀봉된 슬롯 (6)은 무해한 요소들의 순환이 실질적으로 제동될 수 있는 반면, 통과되기를 원하는 요소들이 상기 슬롯 (6) 내로 진입하는 것은 그리드가 존재할 때에 비해 매우 적게 제한된다는 점을 고려할 때, 이익이 된다.
가속화 단계로 알려진 제 2 단계가 이루어질 수 있다. 높은 부전압 -Ugun이 상기 가속 전극 (3)에 인가된다. 상기 플라즈마 (17)의 양 이온들이 상기 가속 전극 (3)에 의해 끌려서, 상기 가속 전극 (3)의 이온 충격 (ion bombardment)을 낳는다. 상기 이온 충격은 상기 슬롯 (6)에 대향 위치하는 상기 전극 (3)의 납작한 (flattended) 영역 (3a)의 주요 부분 (major part)에 걸쳐 발생한다. 상기 가속 전극 (3), 특히 납작한 (flattended) 영역 (3a)의 이온 충격은 전자 방출을 유발한다. 상기 전자들은 상기 높은 부전압 -Ugun 때문에 상기 가속 전극 (3)의 반발 효과를 겪으며 상기 소스 (1)의 상기 소스 (6)와 상기 아울렛 (10)을 통해 달아난다. 상기 납작한 영역 (3a), 상기 소스 (6)및 상기 아울렛 (10)은 모두 일직선을 이루며, 매우 작은 손실을 겪고, 상기 아울렛 (10)을 통해, 만일 적절하면, 씰의 존재 때문에 손실을 겪는다.
상기 높은 부전압 -Ugun이 상기 가속 전극 (3)에 인가되는 동안에, 상기 가속 챔버 (2)에 실질적으로 플라즈마로부터 자유롭다. 상기 가속 전극 (3)과 상기 인클로져 (7) 사이의 기생 커패시턴스는 매우 낮다. 이 결과, 상기 전극 (3)에 전압 -Ugun를 얻는데 매우 작은 에너지가 소요된다. 상기 전력 공급 (11)의 크기가 작아질 수 있으며, 이것은 매우 경제적이다. 상기 전자 빔의 감쇠는 개방된 슬롯 (6)의 결과로 감소된다. 나아가, 상기 슬롯 (6)은 둥근 에지를 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력 공급 (11)의 펄스 트랜스포머 (18: transformer)에는 주요부 (primary: 19)와 이차부 (secondary: 20)이 제공된다. 상기 펄스 트랜스포머 (18: transformer)의 주요부 (primary: 19)의 한편은 접지되며, 다른 한편은 커패시터 (21)에 접속된다. 상기 주요부 (primary: 19)에 대향하는 부분에서, 상기 커패시터 (21)가 전압 소스 U0 및 스위치 (22)에 접속된다. 상기 스위치 (22)도 접지되어, 상기 커패시터 (21) 및 상기 주요부 (19)를 단락시킬 수 있다. 상기 이차부 (20)는 한편으로는 상기 전력 공급의 어스에 접속되며, 다른 한편 상기 전자 소스 (1)의 상기 가속 전극 (3)에 접속된다.
상기 전력 공급 (11)은 상기 이차부 (20)에 평행하게 실장된, 상기 바이어스 전압 Ubias을 공급하며, 한편은 상기 전력 공급의 어스와 접속되며 다른 한편은 상기 이차부 (20)와 상기 전극 (3) 사이의 공동 포인트에 접속된, 보조 전압 소스 (23)를 포함한다. 보호 장치 (protective device :24)가 전류 순환 제한의 관점에서 상기 보조 전압 소스 (23)과 직렬로 배열될 수 있다. 상기 보호 장치 (24)는 적어도 하나의 다이오드, 커패시터 및/또는 인덕터를 포함할 수 있다. 나아가, 전류 센서 (25)가 상기 전력 공급 (11)의 상기 아울렛에 제공되어 상기 이온화 챔버 (2)에서 소비되는 전류를 측정할 수 있다.
상기 제 1 단계 동안, 상기 스위치 (22)는 개방 회로를 형성한다. 상기 커패시터 (21)는 전압 U0로 대전된다.
상기 보조 전압 소스 (23)는 상기 가속 전극 (3)을 양의 바이어스 전압 Ubias으로 유지시킨다. 상기 이차부 (20)에서의 로스를 제한하기 위해, 미도시된 다이오드가 상기 이차부 (20) 및, 상기 보호 장치 (24)와 상기 가속 전극 (3)에 공통되는 포인트 사이에 배열될 수 있다. 상기 스위치 (22)가 폐쇄되어, 상기 커패시터 (21) 및 상기 트랜스포머 (18)의 상기 주요부 (19)의 단락된 이후에, 부전압 -Ugun이 상기 트랜스포머 (18)의 이차부 (20)에 의해 공급되어 상기 가속 전극 (3)에 인가된다.
도 2에, 상기 전자 소스 (1)는 기생 커패시턴스 Cgun의 전기적 등가 형태로 표현되었다. 상기 기생 커패시턴스 Cgun은 상기 제 1 이온화 단계 동안의 상기 가속 챔버 (2) 내의 플라즈마의 부재 또는 매우 작은 량이 플라즈마로 인해 상당히 감소된다. 플라즈마가 상기 가속 챔버 (2)에 존재하면, 상기 플라즈마의 분극이 강한 기생 커패시턴스를 발생시킨다. 양의 바이어스 전압 Ubias의 인가로 인해 플라즈마 (17)가 상기 제 1 단계 동안 상기가속 챔버 (2)로 진입하는 것을 방지하며, 그래서 부전압 -Ugun이 상기 가속 전극 (3)에 인가되는 순간에, 상기 가속 챔버 (2)에는 실질적으로 플라즈마가 없다. 상기 기생 커패시턴스 Cgun이 그래서 낮게 유지된다. 상기 전력 공급 (11)의 대전 전압 U0이 감소될 수 있다. 대안으로, 상기 트랜스포머 (18)의 트랜스포머 비가 감소될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조 전압 소스 (23)는 상기 이차부 (20)과 직렬로, 예컨대 상기 어스 및 상기 이차부 (20) 사이에 접속된다. 상기 보호 장치 (24)는 상기 보조 소스 (23)과 병렬로 실장된 커패시터를 포함할 수 있다.
감소된 파워 전력 공급 (reduced-power electricity supply)를 가지므로, 보다 경제적인 펄스 전자 소스가 제공된다. 전자 빔은 상기 가속 챔버 (2)와 상기 이온화 챔버 (4)를 통과할 때 로스가 적다. 개방된 슬롯 (6)의 구성이 그리드보다 보다 경제적이라는 것이 증명된다. 상기 소스의 사용 기간도 연장되는데, 왜냐하면 챔버 사이의 그리드의 사용 기간에 의해 제한을 받지않기 때문이다.

Claims (12)

  1. 이온화 챔버 (4) 및 1차 (primary) 이온을 추출하여 가속하고 2차 (secondary) 전자의 빔을 형성하는 전극 (3)이 제공된 가속 챔버 (2)를 포함하는 펄스 전자 소스 (1)에 있어서,
    상기 펄스 전자 소스 (1)는 상기 전극 (3)에 상기 가속 챔버 (2) 외부로 1차 플라즈마 (17)를 보내기 위한 양 전압 및 상기 1차 이온들을 추출 및 가속하여 2차 전자의 빔을 형성하는 부 전압 (negative voltage)을 인가하도록 구성된 전력 공급 (11)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전극 (3)은 보통 볼록한 원통 형상이며 상기 전극에는 납작하거나 오목한 중앙부 (3a)가 제공되는데, 상기 중앙부 (3a)는 상기 이온화 챔버 (4)와 상기 가속 챔버 (2)를 연결하는 슬롯에 대향 배치되는, 소스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 이온화 챔버 (4)와 상기 가속 챔버 (2)는 개방된 슬롯 (6)에 의해 연결되는, 소스
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이온화 챔버 (4)와 상기 가속 챔버 (2)는 상기 전극 (3)의 상기 중앙부 (3a)와 상기 이온화 챔버 (4)의 아울렛 (10) 사이에 배열되는 개방된 슬롯 (6)에 의해 연결되는, 소스.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 아울렛 (10)은 개방된, 소스.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 아울렛 (10)에는 적어도 하나의 그리드 (grid)가 제공되는, 소스.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 아울렛 (10)은 전자들을 X 레이로 변환하기 위한 금속층을 포함하는 시트 (sheet:16)에 의해 폐쇄되는, 소스.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 공급 (11)은 커패시터 (21)에 의해 직접 전압 소스 (direct voltage source)에 접속된 일차부 (primary: 19)가 제공된 펄스 트랜스포머 (pulsed transformer:18), 어스 (earth) 및 상기 일차부에 대향하는 측의 상기 커패시터 단자 사이에 배열된 스위치 (22), 상기 전극에 접속된 이차부 (secondary:20), 어스와 상기 전극 사이에 배열되어 상기 양 전압을 상기 전극에 인가하는 보조 전압 소스 (23)를 포함하는, 소스.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 전력 공급은 상기 보조 전압 소스 (23)과 직렬인 보호 장치 (protecrive device: 24)을 포함하는, 소스.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 보조 전압 소스 (23)는 상기 트랜스포머의 상기 이차부와 직렬로 실장된, 소스.
  11. 제 10항에 있어서, 커패시터가 상기 보조 소스와 병렬로 실장된, 소스.
  12. 이온화 챔버 (4) 및 1차 이온을 추출하여 가속하고 2차 전자의 빔을 형성하는 전극 (3)이 제공된 가속 챔버 (2)를 포함하는 펄스 전자 소스 (1)의 제어 방법에 있어서,
    상기 전극 (3)에 전력 공급 (11)에 의해 공급되는, 상기 가속 챔버 (2) 외부로 1차 플라즈마 (17)를 보내기 위한 양 전압을 인가하는 단계 및
    상기 전극 (3)에 전력 공급 (11)에 의해 공급되는 부 전압 펄스를 인가하여 상기 일차 이온들을 추출 및 가속하여 2차 전자의 빔을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
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