NL1023111C2 - System and method for generating an electron burst. - Google Patents
System and method for generating an electron burst. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1023111C2 NL1023111C2 NL1023111A NL1023111A NL1023111C2 NL 1023111 C2 NL1023111 C2 NL 1023111C2 NL 1023111 A NL1023111 A NL 1023111A NL 1023111 A NL1023111 A NL 1023111A NL 1023111 C2 NL1023111 C2 NL 1023111C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- electrode
- phase
- potential
- electrons
- control unit
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
Titel: Systeem en werkwijze voor het genereren van een elektronensalvo.Title: System and method for generating an electron burst.
De uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het genereren van een elektronensalvo.The invention relates to a system for generating an electron burst.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het genereren van een elektronensalvo.The invention also relates to a method for generating an electron burst.
5 Een dergelijke systeem is op zich bekend. Dergelijke bekende systemen omvatten veelal een kathode en een anode. Bij het aanlegen van een voldoende groot potentiaalverschil tussen de kathode en de anode worden elektronen aan de kathode ontrokken, of nabij de kathode aan bijvoorbeeld een metaal ontrokken, en versneld in de richting van de anode. 10 Een dergelijke systeem is veelal voorzien van een filament met een tip van bijvoorbeeld wolfraam of lanthanumboride. Het filament wordt veelal omgeven door de kathode die kapvormig is uitgevoerd en een nabij de tip gelegen uitsparing heeft. In veel voorkomende situaties is de anode plaatvormig en voorzien van een uitsparing die tegenover de uitsparing in 15 de kathode en tegenover de tip van het filament ligt. Bij elektronenemissie vanuit de tip banen de elektronen zich een weg door de uitsparingen die op één lijn liggen met de tip. Hierbij worden de elektronen versneld door het potentiaalverschil tussen de anode en de kathode. Een nadeel van een dergelijk systeem is dat de elektronen veelal pas uit de tip kunnen worden 20 onttrokken nadat de tip is verhit. Deze verhitting is nodig om de elektronen voldoende kinetische energie te geven om te kunnen ontsnappen uit de tip. Om het ontsnappen van de elektronen uit de tip te kunnen vergemakkelijken dienen geen vreemde atomen of moleculen op posities op het oppervlak van de tip aanwezig te zijn. Om zoveel mogelijk te voorkomen 25 dat vreemde atomen en/of moleculen plaats kunnen nemen op het oppervlak van de tip wordt de tip veelal in een relatief hoog vacuüm gehouden. Ondanks dit hoge vacuüm komt het toch voor dat vreemde atomen en/of moleculen plaatsnemen op het oppervlak van de tip. Deze vreemde atomen 1 n? 3111 2 en/of moleculen kunnen worden verwijderd door een enorme spanningspuls aan de tip te geven. Hiermee wordt als het ware de tip van de vreemde atomen en/of moleculen ontdaan. Helaas leidt de hoge spanningspuls veelal tot minuscule beschadigingen van de tip. De vorm van de tip, met name de 5 vorm van een beschadigde tip, leidt tot een inhomogene elektronenbundel, zowel in energetisch als in geometrisch opzicht. Het noodzakelijke vacumeren van de tip vereist bovendien de aanwezigheid van een aantal vacuümpompen en relatief dure materialen voor het behoud van het vacuüm. Het noodzakelijk vacumeren brengt ook met zich dat na een 10 vervanging van een teveel beschadigde tip enige tijd verloren gaat voordat de elektronenbron wederom actief kan zijn.Such a system is known per se. Such known systems often comprise a cathode and an anode. Upon the application of a sufficiently large potential difference between the cathode and the anode, electrons are extracted from the cathode, or extracted from, for example, a metal near the cathode, and accelerated in the direction of the anode. Such a system is often provided with a filament with a tip of, for example, tungsten or lanthanum boride. The filament is often surrounded by the cathode, which has a cap-shaped design and has a recess located near the tip. In frequently occurring situations the anode is plate-shaped and provided with a recess which is opposite the recess in the cathode and opposite the tip of the filament. In the case of electron emission from the tip, the electrons make their way through the recesses aligned with the tip. The electrons are accelerated by the potential difference between the anode and the cathode. A drawback of such a system is that the electrons can usually only be withdrawn from the tip after the tip has been heated. This heating is necessary to provide the electrons with sufficient kinetic energy to escape from the tip. To facilitate the escape of the electrons from the tip, no foreign atoms or molecules should be present at positions on the surface of the tip. In order to prevent foreign atoms and / or molecules from taking place on the surface of the tip as much as possible, the tip is often kept in a relatively high vacuum. Despite this high vacuum, it is still the case that foreign atoms and / or molecules take place on the surface of the tip. These strange atoms 1 n? 3111 2 and / or molecules can be removed by applying an enormous voltage pulse to the tip. With this, the tip of the foreign atoms and / or molecules is stripped. Unfortunately, the high voltage pulse often leads to minute damage to the tip. The shape of the tip, in particular the shape of a damaged tip, leads to an inhomogeneous electron beam, both energetically and geometrically. The necessary vacuuming of the tip also requires the presence of a number of vacuum pumps and relatively expensive materials for maintaining the vacuum. The necessary vacuuming also entails that after replacing an excessively damaged tip, some time is lost before the electron source can be active again.
De uitvinding beoogt tegemoet te komen aan tenminste één van de bovengenoemde problemen.The invention aims to meet at least one of the above-mentioned problems.
Dit doel van de uitvinding wordt bereikt door het systeem volgens 15 de uitvinding, omvattende: een diëlektrisch lichaam; een inrichting voor het opwekken van een elektrisch veld; een bron van elektronen; en een besturingseenheid voor het besturen van de inrichting, waarbij de besturingseenheid in gebruik dusdanig stuurt dat, 20 · in een eerste fase van een cyclus elektronen vanuit de bron op het diëlektrisch oppervlak terechtkomen, en • in een tweede fase van de cyclus elektronen het diëlektrische oppervlak verlaten.This object of the invention is achieved by the system according to the invention, comprising: a dielectric body; a device for generating an electric field; a source of electrons; and a control unit for controlling the device, the control unit in use controlling such that, in a first phase of a cycle, electrons from the source end up on the dielectric surface, and • in a second phase of the cycle, the dielectric leave surface.
In de eerste fase van de cyclus is het elektrische veld van het 25 oppervlak van het diëlektrisch lichaam af gericht en verplaatsen de elektronen zich tegengesteld aan de richting van de elektrische veldlijnen naar het diëlektrisch lichaam verplaatsen. De sterkte van het veld is zodanig dat de elektronen vanuit de bron van elektronen de veldlijnen volgen.In the first phase of the cycle, the electric field is directed away from the surface of the dielectric body and the electrons move opposite to the direction of the electric field lines to the dielectric body. The strength of the field is such that the electrons from the source of electrons follow the field lines.
33
In de tweede fase van de cyclus, is het elektrische veld naar het oppervlak van het diëlektrisch lichaam toe gericht en verplaatsen de elektronen zich tegengesteld aan de richting van de elektrische veldlijnen, van dat oppervlak af.In the second phase of the cycle, the electric field faces the surface of the dielectric body and the electrons move away from that surface opposite to the direction of the electric field lines.
5 Voor het in de tweede fase van de cyclus loskomen van de elektronen van het diëlektrische oppervlak is een naar het oppervlak gericht elektronisch veld nodig waarvan de sterkte minimaal kan zijn. Dit brengt met zich dat het oppervlak zelf geen beschadiging behoeft te ondervinden ten gevolge van de sterkte van dat elektrische veld. Dit verhoogt de 10 levensduur van het lichaam met het diëlektrische oppervlak.To release the electrons from the dielectric surface in the second phase of the cycle, a surface-directed electronic field is required, the strength of which can be minimal. This implies that the surface itself need not be damaged as a result of the strength of that electric field. This increases the lifespan of the body with the dielectric surface.
Voor een bijzonder uitvoeringsvorm geldt dat de inrichting voorts is voorzien van een eerste en een tweede elektrode en een spanningsbron voor het aanleggen van een potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode, waarbij de eerste elektrode zodanig tegen het diëlektrische 15 lichaam aanligt dat het diëlektrische lichaam in hoofdzaak tussen de eerste en de tweede elektrode is gelegen, waarbij de besturingseenheid is ingericht om: in de eerste fase een potentiaalverschil tussen de eerste elektrode en de tweede elektrode zodanig aan te leggen dat de eerste elektrode positief is ten opzichte van de tweede elektrode.For a special embodiment, it holds that the device is furthermore provided with a first and a second electrode and a voltage source for applying a potential difference between the first and the second electrode, the first electrode abutting the dielectric body such that the dielectric body is substantially located between the first and the second electrode, the control unit being arranged to: in the first phase apply a potential difference between the first electrode and the second electrode such that the first electrode is positive with respect to the second electrode.
20 Doordat, in gebruik, in de eerste fase van de cyclus de eerste elektrode positief is ten opzichte van de tweede elektrode zullen elektronen zich in de richting van de eerste elektrode begeven en althans een aantal van deze elektronen zal terechtkomen op het diëlektrische lichaam. Deze elektronen kunnen bijvoorbeeld zijn ontrokken aan de tweede elektrode. De 25 tweede elektrode fungeert dan als bron van elektronen. Het is ook mogelijk dat een zich tussen de eerste elektrode en de tweede elektrode bevindend gas als bron van elektronen ontlaadt en dat de daardoor vrijgekomen elektronen terechtkomen op het diëlektrische lichaam van de eerste elektrode. De elektronen volgen immers een richting die tegengesteld is aan 30 de richting van de elektrische veldlijnen die alsdan gericht zijn van 1n?3i11 diëlektrische lichaam naar de tweede elektrode. Immers, de tweede I elektrode is in de eerste fase van de cyclus negatief ten opzicht van de eerste I elektrode. De hoeveelheid elektronen die op het diëlektrische lichaam I terecht kunnen komen is volgens een theorie rechtevenredig met het I 5 potentiaalverschil tussen de eerste elektrode en de tweede elektrode. De I maximale hoeveelheid lading die volgens de theorie op het diëlektrische I lichaam kan worden opgenomen wordt gegeven door: eAUch Q = -waarin Q de hoeveelheid elektrische lading voorstelt, ε de 4nh I diëlektrische constante van het diëlektrische lichaam voorstelt, A het I 10 oppervlak van het diëlektrische lichaam is, UCh de positieve potentiaal van I de eerste elektrode ten opzichte van een geaarde tweede elektrode is en h de I dikte van het diëlektrische lichaam voorstelt wanneer het lichaam de vorm I van een laag heeft. Met andere woorden, wanneer het diëlektrische lichaam I is vervaardigd van een materiaal met een hoge diëlektrische constante, het 15 diëlektrische lichaam een groot oppervlak heeft, de positieve potentiaal van I de eerste elektrode ten opzichte van een geaarde tweede elektrode groot is, I en het diëlektrische lichaam relatief dun is, kunnen zeer veel elektronen I terecht komen op de diëlektrische deklaag. Wanneer de diëlektrische I deklaag de hoogst mogelijke hoeveelheid aan elektronen heeft opgenomen, I 20 zal de elektronenstroom naar de eerste elektrode stoppen. Er is als het ware I een evenwicht bereikt tussen het over de eerste en de tweede elektrode I aangebrachte potentiaalverschil en de hoeveelheid lading die op het I diëlektrische lichaam terecht is gekomen.Because, in use, in the first phase of the cycle the first electrode is positive with respect to the second electrode, electrons will move in the direction of the first electrode and at least a number of these electrons will end up on the dielectric body. These electrons can, for example, be extracted from the second electrode. The second electrode then functions as a source of electrons. It is also possible that a gas located between the first electrode and the second electrode discharges as a source of electrons and that the electrons released thereby end up on the dielectric body of the first electrode. After all, the electrons follow a direction that is opposite to the direction of the electric field lines which are then directed from a dielectric body to the second electrode. After all, in the first phase of the cycle the second I electrode is negative with respect to the first I electrode. The amount of electrons that may end up on the dielectric body I is, according to a theory, directly proportional to the potential difference between the first electrode and the second electrode. The I maximum amount of charge that can be absorbed on the dielectric body according to the theory is given by: of the dielectric body, UCh is the positive potential of I the first electrode relative to a grounded second electrode and h represents the thickness of the dielectric body when the body is in the form of a layer. In other words, when the dielectric body I is made of a material with a high dielectric constant, the dielectric body has a large surface area, the positive potential of the first electrode relative to an earthed second electrode is large, and the dielectric body is relatively thin, very many electrons can end up on the dielectric cover layer. When the dielectric coating has absorbed the highest possible amount of electrons, the electron flow to the first electrode will stop. A balance has been reached, as it were, between the potential difference applied over the first and the second electrode I and the amount of charge that has ended up on the dielectric body.
I Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm geldt dat de I 25 besturingseenheid voorts is ingericht om in de tweede fase het I potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode te laten afnemen.According to a special embodiment, it holds that the control unit is further adapted to cause the potential difference between the first and the second electrode to decrease in the second phase.
I In de tweede fase van de cyclus wordt het potentiaalverschil tussen I de eerste en de tweede elektrode verlaagd, wanneer in de eerste fase een I hoeveelheid elektronen op het diëlektrische lichaam terecht is gekomen. In 5 de tweede fase zal vanaf een zeker potentiaalverschil een "overschot" aan elektronen op de het diëlektrische lichaam aanwezig zijn. Elektrische veldlijnen zullen zich nu richten van de tweede elektrode in de richting van het oppervlak van het diëlektrische lichaam. Immers, het diëlektrische 5 lichaam is alsdan negatief ten opzichte van de tweede elektrode. Met andere woorden, het overschot aan elektronen zal het diëlektrische lichaam verlaten en een richting volgen die tegengesteld is aan de richting van de elektrische veldlijnen. Het diëlektrische lichaam vormt in dat geval een generator van een elektronensalvo. Een voordeel van een dergelijke 10 generator is dat de elektronen niet aan het diëlektrische lichaam of aan de eerste elektrode behoeven te worden ontrokken. Het is niet nodig om het diëlektrische lichaam of de eerste elektrode te verwarmen. Het is ook niet nodig om het diëlektrische lichaam in een vacuüm te onderhouden.In the second phase of the cycle, the potential difference between the first and the second electrode is reduced when an amount of electrons has landed on the dielectric body in the first phase. In the second phase, from a certain potential difference, a "surplus" of electrons will be present on the dielectric body. Electric field lines will now direct from the second electrode toward the surface of the dielectric body. After all, the dielectric body is then negative with respect to the second electrode. In other words, the excess of electrons will leave the dielectric body and follow a direction that is opposite to the direction of the electric field lines. The dielectric body in that case forms a generator of an electron burst. An advantage of such a generator is that the electrons do not have to be extracted from the dielectric body or from the first electrode. It is not necessary to heat the dielectric body or the first electrode. It is also not necessary to maintain the dielectric body in a vacuum.
Wanneer de elektronen het diëlektrische lichaam in de tweede fase verlaten 15 ontstaat er een nagenoeg homogeen elektronensalvo. Het diëlektrische lichaam zal nagenoeg geen beschadigingen ondervinden en derhalve kan de levensduur van het diëlektrische lichaam lang zijn.When the electrons leave the dielectric body in the second phase, a substantially homogeneous electron burst occurs. The dielectric body will suffer virtually no damage and therefore the service life of the dielectric body can be long.
Een bijzondere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt in dat de besturingseenheid is ingericht om in de tweede fase het potentiaalverschil te 20 laten afnemen naar nul. In dit geval zullen alle in de eerste fase op het diëlektrische lichaam op genomen elektronen het diëlektrische lichaam verlaten. Er is dan sprake van een elektronensalvo met een hoge stroomdichtheid.A special embodiment is characterized in that the control unit is adapted to decrease the potential difference to zero in the second phase. In this case, all the electrons taken on the dielectric body in the first phase will leave the dielectric body. There is then an electron burst with a high current density.
In een bijzondere uitvoeringsvorm geldt bovendien dat de 25 besturingseenheid is ingericht om in een derde fase van de cyclus een zodanig potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode aan te leggen dat in gebruik de elektronen zich daardoor versneld in de richting van de tweede elektrode begeven. In dit geval is het ook mogelijk om een homogeen elektronensalvo te verkrijgen met elektronen die een hoge 30 kinetische energie bezitten. Het is daarmee mogelijk om de kinetische i m 0 111 6 energie van de elektronen af te stemmen op het gewenste gebruik van het elektronensalvo.In a special embodiment, moreover, it holds that the control unit is arranged to apply a potential difference between the first and the second electrode in a third phase of the cycle such that, in use, the electrons move more rapidly in the direction of the second electrode. In this case it is also possible to obtain a homogeneous electron burst with electrons that have a high kinetic energy. It is thus possible to adjust the kinetic energy of the electrons to the desired use of the electron burst.
Voorts geldt in het bijzonder dat de inrichting is ingericht om in de eerste en in de tweede fase aan de eerste elektrode een ten opzichte van de 5 potentiaal van de tweede elektrode positieve potentiaal op te leggen.Furthermore, it holds in particular that the device is adapted to impose on the first electrode in the first and in the second phase a potential which is positive with respect to the potential of the second electrode.
Dit biedt het voordeel dat er geen omschakeling nodig is. In het bijzonder geldt daarbij dat in de eerste fase en in de tweede fase de eerste elektrode is verbonden met eenzelfde positieve pool van de spanningsbron.This offers the advantage that no switchover is required. In particular, it holds that in the first phase and in the second phase the first electrode is connected to the same positive pole of the voltage source.
In dit geval is het in het geheel niet nodig om de eerste elektrode op te 10 nemen in een circuit dat is verbonden met de besturingseenheid.In this case, it is not necessary at all to include the first electrode in a circuit connected to the control unit.
Voorts kan gelden dat de besturingseenheid is ingericht om aan de eerste elektrode een eerste potentiaal op te leggen en om aan de tweede elektrode een tweede potentiaal op te leggen, waarbij geldt dat in de eerste fase de tweede potentiaal negatief is ten opzichte van de eerste potentiaal en 15 waarbij voorts geldt in de tweede fase de tweede potentiaal positief is ten opzichte van de eerste potentiaal.Furthermore, it may apply that the control unit is adapted to impose a first potential on the first electrode and to impose a second potential on the second electrode, wherein it holds that in the first phase the second potential is negative with respect to the first potential and furthermore, in the second phase, the second potential is positive with respect to the first potential.
In een dergelijk systeem behoeft de besturingseenheid slechts de tweede elektrode om te polen, hetgeen een relatief eenvoudige handeling is.In such a system, the control unit only needs to reverse the second electrode, which is a relatively simple operation.
Een bijzondere uitvoeringsvorm wordt verder gekenmerkt in dat op 20 aan een van de eerste elektrode afgekeerde zijde van de tweede elektrode een derde elektrode is opgesteld, waarbij de inrichting voorts is ingericht om ten minste in de tweede fase een zodanige potentiaal aan de derde elektrode op te leggen dat de van het diëlektrische lichaam vrijgekomen elektronen in de richting van de derde elektrode worden versneld.A special embodiment is further characterized in that a third electrode is arranged on a side of the second electrode remote from the first electrode, wherein the device is further adapted to apply such a potential to the third electrode at least in the second phase. explain that the electrons released from the dielectric body are accelerated in the direction of the third electrode.
25 Dit biedt het voordeel dat de eenmaal van het diëlektrische lichaam vrijgekomen elektronen een hoge snelheid kunnen verkrijgen en de bundel derhalve een hoog energetische elektronenbundel kan worden.This offers the advantage that the electrons once released from the dielectric body can obtain a high speed and the beam can therefore become a high-energy electron beam.
Daarbij geldt in het bijzonder dat de besturingseenheid is ingericht om in de eerste fase een zodanige potentiaal aan de tweede elektrode op te 7 leggen dat het elektrische veld tussen de eerste en de tweede elektrode is gericht van de eerste elektrode naar de tweede elektrode.In particular, it holds here that the control unit is adapted to impose such a potential on the second electrode in the first phase that the electric field between the first and the second electrode is directed from the first electrode to the second electrode.
Bij een dergelijke uitvoeringsvorm is het mogelijk dat de derde elektrode onveranderd gedurende de eerste en de tweede fase met een 5 positieve pool van een hoogspanningsbron is verbonden. Het is mogelijk dat in een dergelijke uitvoeringsvorm de besturingseenheid slechts de potentiaal van de tweede elektrode behoeft te besturen.In such an embodiment, it is possible that the third electrode is connected unchanged during the first and the second phase to a positive pole of a high-voltage source. It is possible that in such an embodiment the control unit only needs to control the potential of the second electrode.
Bij voorkeur geldt voorts dat tussen de eerste en de tweede elektrode een geleider als elektronenbron is opgenomen, welke geleider is voorzien 10 van uitsparingen voor het ten minste in de tweede fase door de uitsparingen laten passeren van elektronen die zich van de eerste elektrode in de richting van de tweede elektrode verplaatsen. Hierbij is het mogelijk dat de geleider via een relatief hoge elektrische weerstand is verbonden met een elektronenbron. Hierbij kan gelden dat de weerstand elektrisch is 15 verbonden met de aarde die in dat geval als elektronenbron fungeert.It further preferably holds that between the first and the second electrode a conductor is included as an electron source, which conductor is provided with recesses for allowing electrons which pass from the first electrode in the direction through the recesses at least in the second phase of the second electrode. It is possible here for the conductor to be connected to an electron source via a relatively high electrical resistance. In this case it can hold that the resistor is electrically connected to the earth which in that case functions as an electron source.
De geleider zal in een dergelijke uitvoeringsvormen veelal een potentiaal aannemen die ligt tussen de potentiaal van de eerste en de potentiaal van de tweede elektrode.In such embodiments, the conductor will usually assume a potential that lies between the potential of the first and the potential of the second electrode.
In het bijzonder geldt dat de besturingseenheid is ingericht om een 20 cyclus veelvuldig achtereenvolgens uit te voeren. Het is in dit geval mogelijk dat er een nagenoeg continue stroom van elektronen als bundel van elektronen kan worden verkregen.In particular, it holds that the control unit is adapted to carry out a cycle many times in succession. In this case, it is possible that a substantially continuous flow of electrons can be obtained as a beam of electrons.
Bij voorkeur geldt dat het eerste lichaam plaatvormig is uitgevoerd. Dit komt de homogeniteit van de elektronenbundel ten goede en 25 vergroot bovendien het opnemingsvermogen van het diëlektrische lichaam voor het op nemen van elektronen in de eerste fase.Preferably, the first body is plate-shaped. This benefits the homogeneity of the electron beam and moreover increases the recording power of the dielectric body for receiving electrons in the first phase.
Tevens geldt bij voorkeur dat de tweede elektrode is voorzien van tenminste een ring. Dit brengt met zich dat de elektronen die in de tweede fase het diëlektrische lichaam verlaten door de opening in de ring van de in? a 111 I 8 I tweede elektrode zich kunnen voortbewegen voor verder gebruik van de I elektronenbundel.It also preferably holds that the second electrode is provided with at least one ring. This implies that the electrons which leave the dielectric body in the second phase through the opening in the ring of the a second electrode can move for further use of the I electron beam.
Het is ook mogebjk dat de tweede elektrode een rooster omvat. Dit I bevordert de homogeniteit van de elektronenbundel.It is also possible that the second electrode comprises a grid. This promotes the homogeneity of the electron beam.
I 5 Bij voorkeur geldt dat het diëlektrische lichaam is vervaardigd van een keramiek of een polymeer. Deze materialen hebben doorgaans een hoge I diëlektrische constante.Preferably, it holds that the dielectric body is made of a ceramic or a polymer. These materials generally have a high dielectric constant.
I Zoals gesteld, de uitvinding heeft tevens betrekking op een I werkwijze voor het genereren van een elektronensalvo, waarbij de 10 werkwijze ten minste het opwekken van een elektrisch veld omvat, met het I kenmerk, dat de werkwijze voorts een cyclus omvat waarvan een eerste fase I ten minste omvat: · het zodanig opwekken van het elektrisch veld dat elektronen op een I diëlectrisch lichaam terechtkomen; I 15 en waarvan een tweede fase ten minste omvat: I · , het zodanig opwekken van het elektrisch veld dat elektronen het I diëlectrisch lichaam verlaten.As stated, the invention also relates to a method for generating an electron burst, wherein the method comprises at least the generation of an electric field, characterized in that the method further comprises a cycle of which a first phase I comprises at least: · generating the electric field such that electrons end up on a dielectric body; And of which a second phase comprises at least: generating the electric field such that electrons leave the dielectric body.
De uitvinding wordt thans toegelicht aan de hand van een I tekening. Hierin toont: I 20 Fig. 1 schematisch een eerste uitvoeringsvorm van een systeem I volgens de uitvinding in gebruik in een eerste fase van de cyclus;The invention will now be explained with reference to a drawing. Herein shows: 1 schematically a first embodiment of a system I according to the invention in use in a first phase of the cycle;
Fig. 2 het systeem volgens Fig. 1 in gebruik in een tweede fase van I de cyclus; I Fig. 3 schematisch een tweede uitvoeringsvorm van een systeem I 25 volgens de uitvinding in gebruik in een eerste fase van de cyclus; en I Fig. 4 het systeem volgens Fig. 3 in gebruik in een tweede fase van I de cyclus.FIG. 2 the system according to FIG. 1 in use in a second phase of the cycle; FIG. 3 schematically a second embodiment of a system I according to the invention in use in a first phase of the cycle; and FIG. 4 the system according to FIG. 3 in use in a second phase of the cycle.
I Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een systeem 1 volgens I de uitvinding. Het systeem omvat een diëlectrisch lichaam dat hier is I 30 uitgevoerd als een diëlektrische deklaag. Het systeem 1 omvat voorts een 9 inrichting voor het opwekken van een elektrisch veld. In dit voorbeeld omvat de inrichting een eerste en een tweede elektrode en een spanningsbron 5 voor het aanleggen van een potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode. Hierbij geldt dat de eerste elektrode zodanig 5 tegen het diëlectrische lichaam ligt dat het diëlectrische lichaam in hoofdzaak tussen de eerste en de tweede elektrode is gelegen. In de getoonde voorbeelden is het diëlectrische lichaam als een diëlectrische deklaag op de eerste elektrode 3 aangebracht. Voorts omvat het systeem een besturingseenheid B voor het besturen van de inrichting. De 10 besturingseenheid B bestuurt in gebruik dusdanig dat in een eerste fase van een cyclus, zoals getoond in Fig. 1, elektronen vanuit de bron op het diëlektrische oppervlak terechtkomen. Voorts bestuurt de besturingseenheid B in gebruik dusdanig dat in een tweede fase van de cyclus elektronen het diëlektrische oppervlak verlaten. De tweede elektrode kan in dit voorbeeld | 15 tevens als bron van elektronen fungeren.FIG. 1 shows a first embodiment of a system 1 according to the invention. The system comprises a dielectric body which here is designed as a dielectric coating. The system 1 further comprises a device for generating an electric field. In this example the device comprises a first and a second electrode and a voltage source 5 for applying a potential difference between the first and the second electrode. Here, it holds that the first electrode lies against the dielectric body such that the dielectric body is situated substantially between the first and the second electrode. In the examples shown, the dielectric body is applied to the first electrode 3 as a dielectric cover layer. The system further comprises a control unit B for controlling the device. The control unit B controls in use such that in a first phase of a cycle, as shown in Figs. 1, electrons from the source end up on the dielectric surface. Furthermore, in use, the control unit B controls such that, in a second phase of the cycle, electrons leave the dielectric surface. The second electrode can in this example | 15 also act as a source of electrons.
In dit voorbeeld is de eerste elektrode 3 plaatvormig uitgevoerd. De tweede elektrode 4 kan eveneens in hoofdzaak plaatvormig uitgevoerd zijn.In this example, the first electrode 3 is of plate-shaped design. The second electrode 4 can also be substantially plate-shaped.
De tweede elektrode 4 omvat in dit voorbeeld een rooster die schematisch in doorsnede is getoond. Zo kan de tweede elektrode elektrisch geleidend gaas 20 omvatten. De eerste elektrode 3 is in deze uitvoeringsvorm evenwijdig aan de tweede elektrode 4 opgesteld. De eerste elektrode 3 is voorts voorzien van een diëlektrische deklaag 6 die bijvoorbeeld een keramiek of een polymeer omvat. In deze uitvoeringsvorm is de tweede elektrode 4 geaard. De eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 zijn parallel aan elkaar geschakeld met 25 een positieve pool van de spanningsbron 5. De besturingseenheid B is tenminste voorzien van een schakelaar S die tussen de tweede elektrode 4 en de spanningsbron 5 is opgenomen.The second electrode 4 in this example comprises a grid which is schematically shown in section. The second electrode can thus comprise electrically conductive mesh. In this embodiment, the first electrode 3 is arranged parallel to the second electrode 4. The first electrode 3 is further provided with a dielectric cover layer 6 which comprises, for example, a ceramic or a polymer. In this embodiment, the second electrode 4 is grounded. The first electrode 3 and the second electrode 4 are connected in parallel to each other with a positive pole of the voltage source 5. The control unit B is at least provided with a switch S which is arranged between the second electrode 4 and the voltage source 5.
Met een dergelijk systeem 1 volgens de uitvinding is het mogelijk om een elektronensalvo te genereren. Hiertoe wordt in een eerste fase van 30 een cyclus een potentiaalverschil tussen de eerste elektrode 3 en de tweede 1073111 I 10 elektrode 4 zodanig aangebracht dat de eerste elektrode 3 positief is ten opzichte van de tweede elektrode 4. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld brengt dit met zich dat de besturingseenheid B de schakelaar S in een I geopende stand houdt. In dat geval is de potentiaal van de tweede elektrode I 5 4 gelijk aan nul; de potentiaal van de eerste elektrode 3 gelijk aan de I positieve pool van de spanningsbron 5; en het potentiaalverschil derhalve I gelijk aan de potentiaal UCh van de positieve pool van de spanningsbron 5.With such a system 1 according to the invention, it is possible to generate an electron burst. For this purpose, a potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 is applied in a first phase of a cycle such that the first electrode 3 is positive with respect to the second electrode 4. In the exemplary embodiment shown, this entails that the control unit B holds the switch S in an open position. In that case the potential of the second electrode I 4 is zero; the potential of the first electrode 3 equal to the I positive pole of the voltage source 5; and the potential difference is therefore equal to the potential UCh of the positive pole of the voltage source 5.
I Het potentiaalverschil tussen de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 is zodanig dat er elektronen op de diëlektrische deklaag 6 van de eerste 10 elektrode 3 terechtkomen. Het is mogelijk dat elektronen zijn ontrokken aan I elektrode 4 die, in het uitvoeringsvoorbeeld, is geaard. In dat geval fungeert I de tweede elektrode 4 als een bron van elektronen. Het is ook mogelijk dat I een zich tussen de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 bevindend I gas ontlaadt, hetgeen resulteert in het vrijkomen van elektronen en I 15 positieve ionen. Het gas fungeert dan als een bron van elektronen. In elk I geval zullen de daarbij vrijgekomen elektronen onder invloed van het aanwezige elektrische veld E zich bewegen in de richting van de I diëlektrische laag 6 op de eerste elektrode 3. Eenmaal op de diëlektrische I deklaag 6 aangekomen, zullen de elektronen door de aanwezigheid van het I 20 elektrische veld E op de diëlektrische deklaag 6 worden gehouden.The potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 is such that electrons end up on the dielectric cover layer 6 of the first electrode 3. It is possible that electrons are extracted from I electrode 4 which, in the exemplary embodiment, is grounded. In that case, the second electrode 4 functions as a source of electrons. It is also possible that I discharge a gas located between the first electrode 3 and the second electrode 4, which results in the release of electrons and positive ions. The gas then functions as a source of electrons. In each case, the electrons released thereby will, under the influence of the electric field E present, move in the direction of the dielectric layer 6 on the first electrode 3. Once the dielectric cover layer 6 has arrived, the electrons will, due to the presence of the electric field E on the dielectric cover layer 6.
I Een tweede fase van de cyclus omvat tenminste het I potentiaalverschil tussen de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 te I laten afnemen zodat de elektronen die diëlektrische deklaag 6 verlaten. Dit I wordt schematisch in Fig. 2 getoond.A second phase of the cycle comprises at least decreasing the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 so that the electrons leave that dielectric cover layer 6. This is shown schematically in FIG. 2 shown.
I 25 In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt de scheiding tussen de eerste I fase van de cyclus en de tweede fase van de cyclus bepaald door de stand I van de schakelaar S, hetgeen een zeer eenvoudige en zeer robuuste I besturingseenheid met zich brengt. Door het gebruik van maar één I schakelaar S kan de overgang een scherpe overgang zijn en één stap I 30 omvatten. Voor het van de eerste fase overgaan naar de tweede fase van de 11 cyclus sluit volgens dit voorbeeld de besturingseenheid B de schakelaar S.In this exemplary embodiment, the separation between the first phase of the cycle and the second phase of the cycle is determined by the position I of the switch S, which implies a very simple and very robust control unit. By using only one I switch S, the transition can be a sharp transition and include one step I 30. According to this example, before switching from the first phase to the second phase of the 11 cycle, the control unit B closes the switch S.
Op het moment van sluiten van de schakelaar S zijn de potentialen van de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 in één stap aan elkaar gelijk. Immers, zowel de eerste elektrode 3 als de tweede elektrode 4 worden dan 5 geaard. Men zou ook kunnen stellen dat in de tweede fase van de cyclus de eerste elektrode wordt verbonden met de tweede elektrode en dat dientengevolge het potentiaalvershil tussen de eerste en de tweede elektrode in de tweede fase gelijk is aan nul. Het is daarbij niet noodzakelijk dat de eerste elektrode en de tweede elektrode in de tweede fase met de 10 aarde zijn verbonden. In de tweede fase ontstaat in elk geval door de aanwezigheid van de elektronen op de diëlektrische deklaag 6 een elektrisch veld E dat loodrecht op het oppervlak van de diëlektrische deklaag is gericht. De elektronen zullen de diëlektrische deklaag verlaten in een richting die tegengesteld is aan de richting van het elektrische veld E. Bij 15 . een inrichting volgens de getoonde uitvoeringsvorm zullen de elektronen in de richting van de tweede elektrode de diëlektrische deklaag verlaten. De elektronen zullen zich derhalve van de diëlektrische deklaag 6 af voortbewegen in de richting van de tweede elektrode 4.At the moment the switch S is closed, the potentials of the first electrode 3 and the second electrode 4 are equal in one step. After all, both the first electrode 3 and the second electrode 4 are then grounded. It could also be argued that in the second phase of the cycle the first electrode is connected to the second electrode and, consequently, the potential difference between the first and the second electrode in the second phase is zero. It is not necessary for the first electrode and the second electrode to be connected to earth in the second phase. In the second phase, in any case, the presence of the electrons on the dielectric cover layer 6 results in an electric field E which is directed perpendicular to the surface of the dielectric cover layer. The electrons will leave the dielectric coating in a direction that is opposite to the direction of the electric field E. At 15. In a device according to the embodiment shown, the electrons will leave the dielectric cover layer in the direction of the second electrode. The electrons will therefore move away from the dielectric cover layer 6 in the direction of the second electrode 4.
De elektronen worden in dit voorbeeld niet door de tweede 20 elektrode 4 aangetrokken daar de tweede elektrode 4 geaard is. De elektronen zullen zich door het rooster verplaatsen en daarmee een elektronenbundel vormen. Het is nu mogelijk om zeer snel weer in de eerste fase van een volgende cyclus terecht te komen door het simpelweg met behulp van de besturingseenheid B in één stap sluiten van schakelaar S. Op 25 het wederom sluiten van schakelaar S, wordt de potentiaal van de eerste elektrode wederom Uch, en draait de richting van het elektrische veld weer om. Zo kunnen de cycli snel achtereenvolgens worden uitgevoerd door het snel schakelen van de schakelaar S. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is een weerstand R opgenomen om ervoor zorg te dragen dat de spanningsbron 30 5 niet kort wordt gesloten in de tweede fase. Deze weerstand kan ook 102 3111 12 nagenoeg gelijk aan nul zijn. In dat geval is het raadzaam om de spanningsbron te voorzien van een beveiliging voor kortsluiting.In this example, the electrons are not attracted by the second electrode 4, since the second electrode 4 is grounded. The electrons will move through the grid and thereby form an electron beam. It is now possible to get very quickly back into the first phase of a following cycle by simply closing switch S in one step with the aid of the control unit B. On closing switch S again, the potential of the first electrode again Uch, and again reverses the direction of the electric field. The cycles can thus be carried out quickly successively by quickly switching the switch S. In the exemplary embodiment shown, a resistor R is included to ensure that the voltage source 30 is not short-circuited in the second phase. This resistor can also be substantially equal to 102 3111 12. In that case it is advisable to provide the voltage source with a short-circuit protection.
De besturingseenheid is in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld ingericht om in de tweede fase het potentiaalverschil tussen de eerste 5 elektrode 3 en de tweede elektrode 4 naar nul te laten afnemen. Het is echter ook mogelijk dat het potentiaalverschil slechts kleiner wordt dan het potentiaalverschil dat aangelegd is in de eerste fase van de cyclus. In dat geval is bijvoorbeeld de tweede elektrode 4 in de tweede fase niet geaard en is in de schakelaar S een weerstand op genomen die een spanningsval 10 teweegbrengt. Het zal duidelijk zijn dat de besturingseenheid in een dergelijke situatie en ietwat complexere uitvoering vergt. Het is eveneens mogelijk dat de besturingseenheid B is ingericht om in de tweede fase het potentiaalverschil stapsgewijs te laten afnemen. In een dergelijke uitvoeringsvorm is bijvoorbeeld een in de schakelaar S opgenomen 15 weerstand bijvoorbeeld regelbaar uitgevoerd.In the exemplary embodiment shown, the control unit is adapted to cause the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 to decrease to zero in the second phase. However, it is also possible that the potential difference only becomes smaller than the potential difference applied in the first phase of the cycle. In that case, for example, the second electrode 4 is not grounded in the second phase and a resistor is included in the switch S which causes a voltage drop 10. It will be clear that in such a situation the control unit requires somewhat more complex implementation. It is also possible that the control unit B is adapted to cause the potential difference to decrease step by step in the second phase. In such an embodiment, for example, a resistor included in switch S is of controllable design.
Het is voorts mogelijk dat de besturingseenheid is ingericht om in een derde fase van de cyclus een zodanig potentiaalverschil tussen de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 aan te leggen dat in gebruik de elektronen zich daardoor versneld in de richting van de tweede elektrode 4 20 begeven. In een dergelijke uitvoeringsvorm dient de tweede elektrode 4 in de derde fase positief te zijn ten opzichte van de eerste elektrode 3. Het is uiteraard ook mogelijk om direct in de tweede fase het potentiaalverschil te laten afnemen tot onder nul.It is further possible for the control unit to be arranged in a third phase of the cycle to apply such a potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 that in use the electrons thereby accelerate in the direction of the second electrode 4 to fail. In such an embodiment, the second electrode 4 in the third phase should be positive with respect to the first electrode 3. It is of course also possible to have the potential difference decrease below zero directly in the second phase.
De besturingseenheid kan zijn ingericht om de cyclus veelvuldig 25 achtereenvolgens uit te voeren. Zo kan een uit een veelvoud van elektronensalvo's opgebouwde nagenoeg continue elektronenbundel worden gegenereerd. De besturingseenheid kan worden aangedreven met een op zich bekende hoge spanning elektrisch pulser die bijvoorbeeld is uitgerust met een inrichting voor resonerende ladingen of roterende "spark-gaps", 30 thyratrons, semiconducting opening switches etc. Het is eveneens mogelijk 13 om het generen van de elektronensalvo'sl uit te voeren in een omgeving met een ioniseerbaar gas. Het ioniseerbare gas kan bij het ontladen in de eerste fase elektronen vrijgeven die kunnen terechtkomen op de diëlektrische deklaag 6. In dit geval vormt het ioniseerbare gas de elektronenbron. Het is 5 mogelijk gebleken om in een Helium gas bij een druk van 30 millibar een elektronenbundel te genereren met een stroomdichtheid van circa 8 ampère per cm2, met een maximale energie van 15 kV bij gebruik van een diëlektrische deklaag met een oppervlak van 60 cm2. De cycli werden hierbij uitgevoerd met een frequentie van 200 Hz.The control unit can be arranged to frequently perform the cycle in succession. Thus, a substantially continuous electron beam constructed from a plurality of electron bursts can be generated. The control unit can be driven with a high-voltage electric pulse known per se, which is for instance equipped with a device for resonating charges or rotating "spark gaps", thyratrons, semiconducting opening switches, etc. It is also possible to generate the perform electron bursts in an ionizable gas environment. The ionizable gas can release electrons on discharge in the first phase which may end up on the dielectric cover layer 6. In this case the ionizable gas forms the electron source. It has been found possible to generate an electron beam with a current density of approximately 8 amperes per cm 2 in a Helium gas at a pressure of 30 millibar, with a maximum energy of 15 kV when using a dielectric cover layer with an area of 60 cm 2. The cycles were performed with a frequency of 200 Hz.
10 Het is niet ondenkbaar dat de elektronensalvo's eveneens wordt gegenereerd bij een atmosferische druk. De energie van de elektronensalvo's kan variërën van een paar kV tot honderden kVs. De vakman kan de relevante parameters zodanig afstemmen dat de elektronen een vooraf bepaalde energie hebben. De vakman kan met routine-experimenten 15 bepalen hoe de stroomdichtheid bijvoorbeeld afhangt van de frequentie waarmee de cycli worden uitgevoerd. De vakman kan bijvoorbeeld de dimensies van de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 vrij bepalen. Het is eveneens mogelijk om de afstand d tussen de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4 naar wens af te stemmen. Ook de optimale dikte h van 20 de deklaag kan met behulp van routine-experimenten worden bepaald. De besturingsmiddelen kunnen zodanig zijn ingericht dat de frequentie waarmee de cycli worden uitgevoerd vooraf bepaald is, instelbaar is, of bijvoorbeeld afhangt van de in de eerste fase naar de diëlektrische deklaag 6 gerichte stroom van elektronen. Het is bijvoorbeeld niet uitgesloten dat een 25 detector, bijvoorbeeld aan de hand van deze stroom elektronen, bepaalt of op de diëlektrische deklaag 6 de maximale hoeveelheid elektronen is terechtgekomen. Bij bereiking van deze maximale hoeveelheid heeft het geen zin om de eerste fase langer te laten voortduren. De besturingsmiddelen kunnen dan overgaan tot het uitvoeren van de tweede fase van de 30 cyclus, of wachten op een nadere inspectie. De tweede elektrode 4 kan een 1 no q 1 1 1 14 rooster omvatten, echter ook een enkele ring. De tweede elektrode kan echter ook een elektrisch geleidende plaat met perforaties omvatten. Alhoewel de tweede elektrode bij voorkeur is voorzien van openingen waardoor de van de eerste elektrode vrijgekomen elektronen zich kunnen 5 voortbewegen, kan het voor bijzondere uitvoeringsvormen ook nuttig zijn dat de plaat gesloten is, dat wil zeggen, vrij van dergelijke openingen.It is not inconceivable that the electron bursts will also be generated at atmospheric pressure. The energy of the electron bursts can vary from a few kV to hundreds of kVs. The skilled person can adjust the relevant parameters in such a way that the electrons have a predetermined energy. The person skilled in the art can determine with routine experiments how, for example, the current density depends on the frequency with which the cycles are performed. The person skilled in the art can, for example, freely determine the dimensions of the first electrode 3 and the second electrode 4. It is also possible to adjust the distance d between the first electrode 3 and the second electrode 4 as desired. The optimum thickness h of the cover layer can also be determined with the aid of routine experiments. The control means can be arranged such that the frequency with which the cycles are performed is predetermined, adjustable, or depends, for example, on the flow of electrons directed to the dielectric cover layer 6 in the first phase. For example, it is not excluded that a detector, for example on the basis of this flow of electrons, determines whether the maximum amount of electrons has ended up on the dielectric cover layer 6. When this maximum amount is reached, it makes no sense to continue the first phase for longer. The control means can then proceed to the execution of the second phase of the cycle, or wait for a further inspection. The second electrode 4 may comprise a lattice, but also a single ring. However, the second electrode can also comprise an electrically conductive plate with perforations. Although the second electrode is preferably provided with openings through which the electrons released from the first electrode can move, it may also be useful for special embodiments for the plate to be closed, i.e. free of such openings.
Uiteraard is het eveneens mogelijk om een veelvoud van aan elkaar geschakelde ringen te omvatten. Voorts is het ook mogelijk dat de eerste elektrode in hoofdzaak een cilinder omvat en de tweede elektrode een in 10 hoofdzaak coaxiaal om de eerste elektrode aangebrachte cilinder omvat. Het zal duidelijk zijn dat elke arbitrair gekozen positie en oriëntatie van de eerste elektrode en de tweede elektrode ten opzichte van elkaar binnen het raamwerk van de uitvinding mogelijk is. Voorts geldt dat zowel de eerste elektrode als de tweede elektrode in een arbitrair gekozen vorm kan worden 15 uitgevoerd. Hieronder volgt een voorbeeld van een parametersetting voor het in bedrijf zijn van de inrichting volgens de uitvinding.It is of course also possible to include a plurality of rings connected to each other. Furthermore, it is also possible that the first electrode comprises substantially a cylinder and the second electrode comprises a cylinder arranged substantially coaxially around the first electrode. It will be appreciated that any arbitrarily selected position and orientation of the first electrode and the second electrode relative to each other is possible within the framework of the invention. Furthermore, it holds that both the first electrode and the second electrode can be designed in an arbitrarily chosen form. The following is an example of a parameter setting for the operation of the device according to the invention.
De parameters kunnen zodanig worden ingesteld dat UCh/h < Ebr, waarbij UCh in dit geval het maximale potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode is; d de afstand tussen de eerste en de tweede elektrode 20 is; h de dikte van de diëlektrische deklaag is, uitgedrukt in cm; en Ebr de diëlektrische sterkte is van het materiaal waarvan de diëlektrische deklaag is vervaardigd. Wanneer de werkwijze wordt uitgevoerd in een omgeving met He gas geldt bij voorkeur dat: hp/£<0,2; 25 * h/£d<l;en pd > 0,4.The parameters can be set such that UCh / h <Ebr, where UCh in this case is the maximum potential difference between the first and the second electrode; d is the distance between the first and the second electrode 20; h is the thickness of the dielectric coating, expressed in cm; and Ebr is the dielectric strength of the material from which the dielectric coating is made. When the process is carried out in an He gas environment, it is preferable that: hp / £ <0.2; 25 * h / £ d <1; and pd> 0.4.
waarbij p de gasdruk is, uitgedrukt in Torr; waarbij £ de diëlektrische constante is van het materiaal waarvan de diëlektrische deklaag is vervaardigd en waarbij h en d elk zijn uitgedrukt in cm.wherein p is the gas pressure, expressed in Torr; wherein p is the dielectric constant of the material from which the dielectric cover layer is made and where h and d are each expressed in cm.
1515
Voor een der gelijke parametersetting is gebleken dat „ 100 Iff3 1 J-—tJi—i en p l A hl T ~(£AL/h)1/2 wanneer 5For one of the same parameter settings it has been found that '100 Iff3 1 J - tJi-i and p l A hl T ~ (£ AL / h) 1/2 when 5
Uch< 800 * (£/p4AL), waarbij J de maximale stoomdichtheid van de gegenereerde elektronenbundel is uitgedrukt in Ampère/cm2; A het oppervlak van de 10 deklaag is, uitgedrukt in cm2; L de met de ontlading van de eerste elektrode gepaard gaande inductie is, uitgedrukt in μΗ; en T de duur van een elektronenstoompuls is, uitgedrukt in ns. Hierbij geldt wederom dat h de dikte is van de diëlektrische deklaag en d de afstand tussen de eerste en de tweede elektrode is. Het is gebleken dat binnen het geldigheidsbereik van de 15 bovenstaande formule voor J, bij h=0.5 cm, £ =2000, A = 60 cm2, L= 0.2 μΗ en p = 10 mbar He de stroomdichtheid 60 A/cm2 bedraagt. Indien UCh kleiner is dan hier aangegeven zal de stroomdichtheid J toenemen terwijl de puisduur T zal afnemen ten opzichte van de hierboven vermelde waarde van J en T.Uch <800 * (£ / p4AL), where J is the maximum steam density of the generated electron beam expressed in Amps / cm2; A is the surface area of the cover layer, expressed in cm2; L is the induction associated with the discharge of the first electrode, expressed in μΗ; and T is the duration of an electron steam pulse, expressed in ns. Here again it holds that h is the thickness of the dielectric cover layer and d is the distance between the first and the second electrode. It has been found that within the validity range of the above formula for J, at h = 0.5 cm, £ = 2000, A = 60 cm 2, L = 0.2 μΗ and p = 10 mbar He the current density is 60 A / cm 2. If UCh is smaller than indicated here, the current density J will increase while the pulse duration T will decrease relative to the above-mentioned value of J and T.
20 Fig. 3 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van een systeem voor het genereren van een elektronensalvo volgens de uitvinding. Ook in dit geval omvat het systeem een diëlektrisch lichaam; een inrichting voor het opwekken van een elektrisch veld, een bron van elektronen; en een besturingseenheid voor het besturen van de inrichting. De inrichting omvat 25 ook in deze uitvoeringsvorm een eerste en een tweede elektrode en een spanningsbron voor het aanleggen van een potentiaalverschil tussen de eerste en de tweede elektrode. De eerste elektrode is zodanig tegen het diëlektrische lichaam aangelegen dat het diëlektrische lichaam in hoofdzaak 1023111 16 tussen de eerste en de tweede elektrode is gelegen. Ook in deze uitvoeringsvorm geldt dat het diëlektrische lichaam als een diëlektrische deklaag op de eerste elektrode is aangebracht. De besturingseenheid is ingericht om: in de eerste fase een potentiaalverschil tussen de eerste 5 elektrode en de tweede elektrode zodanig aan te leggen dat de eerste elektrode positief is ten opzichte van dé tweede elektrode. De bron van elektronen omvat in deze uitvoeringsvorm een tussen de eerste en de tweede elektrode 3, 4 opgenomen geleider. Deze geleider is voorts voorzien van uitsparingen voor het tenminste in de tweede fase door de uitsparing laten 10 passeren van elektronen die zich van de eerste elektrode in de richting van de tweede elektrode verplaatsen. In dit voorbeeld is de geleider roostervormig uitgevoerd zodat de uitsparingen inherent aanwezig. Deze geleider 7 is via een relatief hoge weerstand verbonden met een elektronenbron van. In het getekende voorbeeld is de geleider 7 via de 15 relatief hoge elektrische weerstand R verbonden met de aarde.FIG. 3 shows an alternative embodiment of a system for generating an electron burst according to the invention. In this case too, the system comprises a dielectric body; a device for generating an electric field, a source of electrons; and a control unit for controlling the device. The device also comprises in this embodiment a first and a second electrode and a voltage source for applying a potential difference between the first and the second electrode. The first electrode abuts the dielectric body in such a way that the dielectric body is situated substantially between the first and the second electrode. In this embodiment too, it holds that the dielectric body is arranged on the first electrode as a dielectric cover layer. The control unit is arranged to: apply a potential difference between the first electrode and the second electrode in the first phase such that the first electrode is positive with respect to the second electrode. The source of electrons in this embodiment comprises a conductor included between the first and the second electrode 3, 4. This conductor is furthermore provided with recesses for allowing electrons which pass from the first electrode in the direction of the second electrode to pass through the recess at least in the second phase. In this example, the conductor is grid-shaped so that the recesses are inherently present. This conductor 7 is connected via a relatively high resistance to an electron source of. In the drawn example, the conductor 7 is connected to the earth via the relatively high electrical resistance R.
De besturingseenheid bestuurt de inrichting in gebruik dusdanig dat: in een eerste fase van een cyclus elektronen vanuit de bron 7 op het diëlektrische oppervlak 6 terechtkomen en in een tweede fase van de cyclus elektronen het diëlektrische oppervlak 6 verlaten. Hiertoe legt de 20 besturingseenheid B in de eerste fase met behulp van de niet getoonde spanningsbron een zodanig potentiaalverschil aan tussen de eerste en de tweede elektrode dat de eerste elektrode positief is ten opzichte van de tweede elektrode. Bij het systeem volgens het voorbeeld zoals getoond in de figuren 3 en 4 is de elektrode 3 zowel in de eerste als in de tweede fase 25 verbonden met een positieve pool 5 van een niet getoonde spanningsbron. In dit voorbeeld is het systeem zelfs zodanig ingericht dat zowel in de eerste fase als in de tweede fase een potentiaal in absolute zin ter grootte van UCh aan de eerste elektrode 3 wordt opgelegd. De besturingseenheid B is voorts ingericht om in de eerste fase een in absolute zin negatieve potentiaal UBw 30 aan de tweede elektrode 4 op te leggen.The control unit controls the device in use such that: in a first phase of a cycle electrons from the source 7 end up on the dielectric surface 6 and in a second phase of the cycle electrons leave the dielectric surface 6. To this end, in the first phase, the control unit B applies a potential difference between the first and the second electrode with the aid of the voltage source (not shown) such that the first electrode is positive with respect to the second electrode. In the system according to the example as shown in figures 3 and 4, the electrode 3 is connected in both the first and the second phase 25 to a positive pole 5 of a voltage source (not shown). In this example, the system is even arranged such that, in both the first phase and the second phase, a potential in the absolute sense of the magnitude of UCh is imposed on the first electrode 3. The control unit B is further arranged to apply an absolute potential UBw 30 to the second electrode 4 in the first phase.
1717
De besturingseenheid B is voorts zodanig ingericht dat in de tweede fase ten opzichte van de aan de eerste elektrode opgelegde potentiaal, een positieve 5 potentiaal aan de tweede elektrode kan worden opgelegd. Er geldt dus dat de besturingseenheid is ingericht om aan de eerste elektrode een eerste potentiaal op te leggen en om aan de tweede elektrode een tweede potentiaal op te leggen. Hierbij geldt dat in de eerste fase de tweede potentiaal negatief is ten opzichte van de eerste potentiaal en waarbij voorts geldt in de tweede 10 fase de tweede potentiaal positief is ten opzichte van de eerste potentiaal.The control unit B is further arranged such that in the second phase relative to the potential imposed on the first electrode, a positive potential can be imposed on the second electrode. Thus, it holds that the control unit is adapted to impose a first potential on the first electrode and to impose a second potential on the second electrode. In this case it holds that in the first phase the second potential is negative with respect to the first potential and wherein furthermore applies in the second phase the second potential is positive with respect to the first potential.
In het getoonde voorbeeld brengt dit met zich dat de besturingseenheid zodanig is ingericht dat in de tweede fase de tweede potentiaal positief is ten opzichte van de eerste potentiaal.In the example shown, this implies that the control unit is arranged such that in the second phase the second potential is positive with respect to the first potential.
Het systeem zoals getoond in de figuren 3 en 4 omvat voorts aan 15 één van de eerste elektrode afgekeerde zijde van de tweede elektrode opgestelde derde elektrode. Het systeem is ingericht om tenminste in de tweede fase een zodanige potentiaal aan de derde elektrode op te leggen dat de van de diëlektrische deklaag vrijgekomen elektronen in de richting van de derde elektrode worden versneld. In het getoonde voorbeeld is deze 20 potentiaal zowel in de eerste als in de tweede fase aan de derde elektrode opgelegd. In dat geval is de besturingseenheid B ingericht om in de eerste fase een zodanig potentiaal aan de tweede elektrode op te leggen dat het elektrisch veld tussen de eerste en de tweede elektrode in de eerste fase is gericht van de eerste elektrode naar de tweede elektrode.The system as shown in Figs. 3 and 4 further comprises on a side of the second electrode remote from the first electrode arranged third electrode. The system is arranged to impose such a potential on the third electrode at least in the second phase that the electrons released from the dielectric cover layer are accelerated in the direction of the third electrode. In the example shown, this potential is applied to the third electrode both in the first and in the second phase. In that case, the control unit B is arranged to impose such a potential on the second electrode in the first phase that the electric field between the first and the second electrode in the first phase is directed from the first electrode to the second electrode.
25 De werking van deze uitvoeringsvorm is als volgt. In de eerste fase stuurt de besturingseenheid B dusdanig dat de tweede elektrode 4 wordt met behulp van schakelaar SR aangesloten op een negatieve pool Usw (neg) van een niet getoonde spanningsbron. Het dan geldende potentiaalverschil tussen de tweede elektrode 4 en de eerste elektrode 3 heeft tot gevolg dat er 30 een elektrisch veld ontstaat waarvan de veldlijnen zijn gericht zoals 1 ΠΟ Q 1 1 1 18 weergegeven met pijl E. Vanuit de bron van elektronen, in dit geval uitgevoerd als geleider 7, verplaatsten de elektronen zich zoals weergegeven met de pijlen 2 naar het diëlektrische oppervlak 6. Het spanningsverschil tussen de tweede elektrode 4 en de eerste elektrode 3 is overigens dusdanig 5 dat de elektrische veldlijnen tussen de geleider 7 en het diëlektrische oppervlak 6 gericht zijn van het diëlektrische oppervlak naar de geleider 7. Met andere woorden, een op de derde elektrode aangebrachte relatief hoge potentiaal heeft geen invloed op de in de eerste fase gewenste richting van de veldlijnen nabij het diëlektrische oppervlak.The operation of this embodiment is as follows. In the first phase, the control unit B controls such that the second electrode 4 is connected by means of switch SR to a negative pole Usw (neg) of a voltage source (not shown). The then prevailing potential difference between the second electrode 4 and the first electrode 3 results in an electric field of which the field lines are directed such as 1 zoals Q 1 1 1 18 shown with arrow E. From the source of electrons, in this In the case of a conductor 7, the electrons move as shown with the arrows 2 towards the dielectric surface 6. The voltage difference between the second electrode 4 and the first electrode 3 is otherwise such that the electric field lines between the conductor 7 and the dielectric surface 6 are directed from the dielectric surface to the conductor 7. In other words, a relatively high potential applied to the third electrode has no influence on the direction of the field lines near the dielectric surface desired in the first phase.
10 In de tweede fase stuurt de besturingseenheid B de inrichting zodanig dat de tweede elektrode een ten opzichte van de eerste elektrode hogere positieve potentiaal verkrijgt. De schakelaar SR wordt daartoe omgeschakeld naar een pool met een andere potentiaal. In het getekende voorbeeld betreft het de potentiaal Usw (pos). In dit geval zullen de 15 elektrische veldlijnen zich loodrecht richten op het diëlektrische oppervlak 6. De op het diëlektrische oppervlak aanwezige elektronen zullen als gevolg daarvan het diëlektrische oppervlak verlaten in een richting die tegengesteld is aan de richting van de elektrische veldlijnen een en ander zoals uiteengezet bij de beschrijving van de eerste uitvoeringsvorm. De 20 potentiaal van de geleider 7 zal vanwege de hoge weerstand R in de verbinding van de geleider 7 met de aarde, een potentiaal aannemen die ligt tussen de potentiaal van de eerste elektrode 3 en de tweede elektrode 4. In de tweede fase is er derhalve sprake van een oplopende potentiaal in de richting van de derde elektrode. De van het diëlektrische oppervlak 25 vrijgekomen elektronen zullen in de richting van de derde elektrode owrden versneld. Het zal duidelijk zijn dat de afstand dl tussen de eerste elektrode en de geleider 7, de afstand d2 tussen de geleider 7 en de tweede elektrode, en de afstand d3 tussen de tweede elektrode 4 en de derde elektrode 9 door de vakman zodanig kan worden gekozen dat een optimale werking van het 30 systeem wordt verkregen. Met betrekking tot bijvoorbeeld de vorm van 19 elektroden gelden voor deze uitvoeringsvorm dezelfde opmerkingen als gemaakt bij de bespreking van de eerste uitvoeringsvorm, het is in beide uitvoeringsvormen mogelijk dat een naar de tweede elektrode toegekeerde zijde van het diëlektrisch lichaam enigszins concaaf is uitgevoerd. Dit 5 bevordert de bundelvorming.In the second phase, the control unit B controls the device such that the second electrode acquires a positive potential higher than the first electrode. The switch SR is switched for this purpose to a pole with a different potential. In the drawn example, it concerns the potential Usw (pos). In this case the electric field lines will be perpendicular to the dielectric surface 6. As a result, the electrons present on the dielectric surface will leave the dielectric surface in a direction opposite to the direction of the electric field lines, as explained above. in the description of the first embodiment. Due to the high resistance R in the connection of the conductor 7 to the earth, the potential of the conductor 7 will assume a potential that lies between the potential of the first electrode 3 and the second electrode 4. Therefore, in the second phase there is there is an increasing potential in the direction of the third electrode. The electrons released from the dielectric surface 25 will accelerate in the direction of the third electrode. It will be clear that the distance d1 between the first electrode and the conductor 7, the distance d2 between the conductor 7 and the second electrode, and the distance d3 between the second electrode 4 and the third electrode 9 can be chosen by those skilled in the art that an optimum operation of the system is obtained. With respect to, for example, the shape of 19 electrodes, the same remarks apply to this embodiment as made in the discussion of the first embodiment, in both embodiments it is possible that a side of the dielectric body facing the second electrode is of slightly concave design. This promotes bundling.
Ook voor deze uitvoeringsvorm gelden dat de cyclus veelvuldig wordt herhaald met bijvoorbeeld een frequentie zoals aangegeven bij een bespreking van de figuren 1 en 2.Also for this embodiment, the cycle is repeated frequently with, for example, a frequency as indicated in a discussion of Figures 1 and 2.
Ook voor deze uitvoeringsvorm geldt dat de cycli kunnen worden 10 uitgevoerd in een omgeving met ioniseerbaas gas, zoals bijvoorbeeld He. Het is ook mogelijk om de inrichting te plaatsen en te laten opereren in een omgeving met een atmosferische druk. Ook deze uitvoeringsvorm kan worden gebruikt ten behoeve van het genereren van röntgenstraling of het genereren van een plasma.Also for this embodiment it holds that the cycles can be performed in an environment with ionizing gas, such as, for example, He. It is also possible to place the device and to operate it in an environment with an atmospheric pressure. This embodiment can also be used for the purpose of generating X-rays or generating a plasma.
15 Dergelijke uitbreidingen en varianten worden elk geacht tot de uitvinding te behoren.Such extensions and variants are each considered to belong to the invention.
Λ no o -! 1Λ no o -! 1
Claims (50)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1023111A NL1023111C2 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | System and method for generating an electron burst. |
| PCT/NL2004/000224 WO2004088708A2 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-05 | System and method for generating an electorn beam |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1023111A NL1023111C2 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | System and method for generating an electron burst. |
| NL1023111 | 2003-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1023111C2 true NL1023111C2 (en) | 2004-10-05 |
Family
ID=33129156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1023111A NL1023111C2 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | System and method for generating an electron burst. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1023111C2 (en) |
| WO (1) | WO2004088708A2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7615931B2 (en) | 2005-05-02 | 2009-11-10 | International Technology Center | Pulsed dielectric barrier discharge |
| GB2464926A (en) * | 2008-10-28 | 2010-05-05 | Ex Beams Ltd | Apparatus for generating an electron beam |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3824400A (en) * | 1969-09-25 | 1974-07-16 | K Lehovec | Induced charge transfer devices |
| US4363774A (en) * | 1978-01-24 | 1982-12-14 | Bennett Willard H | Production and utilization of ion cluster acceleration |
| US5508590A (en) * | 1994-10-28 | 1996-04-16 | The Regents Of The University Of California | Flat panel ferroelectric electron emission display system |
-
2003
- 2003-04-04 NL NL1023111A patent/NL1023111C2/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-04-05 WO PCT/NL2004/000224 patent/WO2004088708A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3824400A (en) * | 1969-09-25 | 1974-07-16 | K Lehovec | Induced charge transfer devices |
| US4363774A (en) * | 1978-01-24 | 1982-12-14 | Bennett Willard H | Production and utilization of ion cluster acceleration |
| US5508590A (en) * | 1994-10-28 | 1996-04-16 | The Regents Of The University Of California | Flat panel ferroelectric electron emission display system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BENEDEK G ET AL: "Displacement and emission currents from PLZT 8/65/35 and 4/95/5 excited by a negative voltage pulse at the rear electrode", NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH, SECTION - A: ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, NORTH-HOLLAND PUBLISHING COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 393, no. 1-3, 1 July 1997 (1997-07-01), pages 469 - 473, XP004093002, ISSN: 0168-9002 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2004088708A3 (en) | 2005-07-07 |
| WO2004088708A2 (en) | 2004-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1404889B1 (en) | Method and apparatus for plasma generation | |
| EP1038045B1 (en) | A method for magnetically enhanced sputtering | |
| Bogolyubov et al. | A powerful soft X-ray source for X-ray lithography based on plasma focusing | |
| Brown et al. | Broad‐beam multi‐ampere metal ion source | |
| NL1023111C2 (en) | System and method for generating an electron burst. | |
| GB2602458A (en) | Additive manufacturing using powder bed fusion | |
| CN105239048B (en) | A kind of metal plasma source and its application | |
| EP3394873A1 (en) | Methods and devices for producing an electron beam | |
| Beukema | Effects of clumps and ion bombardment on electrical breakdown in vacuum | |
| Roy et al. | High-current density electron beam generation from a polymer velvet cathode | |
| Lan et al. | Mode transition of vacuum arc discharge and its effect on ion current | |
| Einat et al. | High-repetition-rate ferroelectric-cathode gyrotron | |
| Yahya | Effect of electrode separation in magnetron DC plasma sputtering on grain size of gold coated samples | |
| Mitko et al. | Generation of powerful electron beams in a dense gas with a dielectric-barrier-discharge-based cathode | |
| JP3506717B2 (en) | Modulator for plasma immersion ion implantation | |
| Anders | Chopping effect observed at cathodic arc initiation | |
| Bokhan et al. | Switching of 100-kV pulses in a planar “open” discharge with generation of counterpropagating electron beams | |
| RU198751U1 (en) | CONTROLLED VACUUM PROTECTION ARRESTER | |
| CN210074425U (en) | Low-pressure pulse gas switch | |
| KR20040012264A (en) | High effective magnetron sputtering apparatus | |
| Hasegawa et al. | Starting process of laser-triggered vacuum arc ion source | |
| Kumar et al. | Experimental Investigation of Pseudospark generated electron beam | |
| RU2612308C1 (en) | Ion engine with device for protection against arc discharge in interelectrode gap of ion-optical system | |
| Biehe et al. | Development of MEVVA ion source | |
| Frolova et al. | Generation of heavy metal ions with charge states 17+ in pulsed vacuum arc |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20091101 |