NO170310B - Elektronstraalestyrt bryter med radiell geometri - Google Patents
Elektronstraalestyrt bryter med radiell geometri Download PDFInfo
- Publication number
- NO170310B NO170310B NO86860548A NO860548A NO170310B NO 170310 B NO170310 B NO 170310B NO 86860548 A NO86860548 A NO 86860548A NO 860548 A NO860548 A NO 860548A NO 170310 B NO170310 B NO 170310B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- switch
- cathode
- electron gun
- electron
- anode
- Prior art date
Links
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012992 electron transfer agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 claims description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 helium ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/38—Cold-cathode tubes
- H01J17/40—Cold-cathode tubes with one cathode and one anode, e.g. glow tubes, tuning-indicator glow tubes, voltage-stabiliser tubes, voltage-indicator tubes
- H01J17/44—Cold-cathode tubes with one cathode and one anode, e.g. glow tubes, tuning-indicator glow tubes, voltage-stabiliser tubes, voltage-indicator tubes having one or more control electrodes
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Switches With Compound Operations (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektronstrålestyrt bryter som anvender en radiell geometri med en elektronkanon til å gi den styrende elektronstrålen.
Elektronstrålestyrte brytere (EBCS) er blitt brukt i høyspennings, høyeffektskoplingsapplikasJoner. Typisk anvender tidligere kjente systemer en bryter med en termoio-nisk katode (ved høy temperatur) med plan-anordning av EBCS. Det forstås av søkerne at Westinghouse Corporation har anvendt en tråd-ione-plasma elektron-kanon (WIP E-kanon) som elektronkilden med en plan-anordning av en EBCS. WIP E-kanonen er omtalt eksempelvis i US-patentene nr. 4.025.818 og 3.970.892, med tittel henholdsvis "Wire Ion Plasma Electron Gun" og "Ion Plasma Electron Gun". Den løsning som er beskrevet i US-patent 4.025.818 har intet bryter-ioniseringskammer med bryterelektroder og heller ingen total radiell løsning med høytrykkskammer, lavtrykkskammer og mulighet for at elektroner skal trenge gjennom fra et kammer til det andre.
US-patent nr. 4.063.130, "Low Impedance Electron Beam Controlled Discharge Switching Device" utstedt til Robert 0. Hunter, Jr., omhandler en bryter som har en gassutladningsan-ordning og en elektronkanon med planelektroder som kan være sirkulært symmetrisk om en felles rotasjonsakse. Imidlertid forstås patentent ikke å omhandle en WIP E-kanon som elektronkilden. Kold-katode (overspenningsvakuumdiode) elektronkanonen beskrevet i dette patent forstås å kunne operere primært for pulset operasjon, slik at bryteren ikke vil være tilpasset ledning av store strømmer over vedvarende perioder. Dessuten, for å slå elektronstrålen "AV", må spenningstilførselen for elektronkanonen slås "AV".
Forskjellige andre problemer er knyttet til brytere ifølge den kjente teknikk. Eksempelvis krever termoioniske anordninger varmekatodeeffekt, en oppvarmertilførsel, en gitterpulserer som opererer på høy spenning, og middel for å opprettholde en følsom høytemperaturs katode slik at den forblir aktiv i et uvennlig miljø. Termoioniske katoder krever et meget høyt vakuummiljø og blir derfor lett forurenset. Feltemitterende katoder, slik som anordningen ifølge US patent nr. 4.063.130, opererer kun for korte pulser. De kjente EBCS-anordningene krever et stort aktivt areal for å bære de typiske bryterstrømmene, og den fysiske størrelsen av plane EBCS-anordninger kan være ganske stor. Røntgenskjermlng er en hovedkonstruksjons- og vektvurdering ved disse tidligere kjente EBCS-anordninger.
Det er derfor formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en EBCS som er overlegen relativt de andre typer av brytere for mange høyeffektsanvendelser.
Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en bryter som er kompakt og meget virkningsfull.
Et ytterligere formål er å tilveiebringe en EBCS-anordning som minsker den ønskede skjerming av røntgen.
Et ennu ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en WIP E-kanon som har radiell geometri.
Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en EBCS med radiell geometri og som anvender en WIP. E-kanon. som elektronkilden.
Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en bryter som har evnen til å slå "AV" under belastning, dvs. mot en høy spenning.
Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den innledningsvis nevnte elektronstrålestyrte bryteren (EBCs7<e>*n elektronkanonkatode som har en i alt vesentlig sylindrisk elektronutsendende overflate, en elektronkanonanode som omfatter en i alt vesentlig sylindrisk gitterstruktur som er anbragt radielt utenfor nevnte katode, innkapslingsmiddel anbragt om nevnte anode og katode for å oppbevare en elektronkanon- ioni-seringsgass på et trykk under omgivende trykk, idet nevnte innkapslingsmiddel omfatter i alt vesentlig sylindrisk elektronformidlende middel som tjener som en første bryterelektrode, idet nevnte elektronformidlende middel og nevnte sylindriske gitterstruktur definerer et i alt vesentlig ringformet elektronkanon ioniseringskammer^en oppstilling av trådanoder som er anbragt innenfor nevnte elektronkanon-ionlseringskammer, middel for selektivt å tilføre et relativt lavt ioniseringspotensial til nevnte trådanoder for selektivt å ionisere nevnte elektronkanongass til å gi et plasma som inneholder positive ioner, middel for å tilføre et stort negativt potensial til nevnte elektronkanonkatode for å trekke ut positive ioner fra nevnte kammer til å bombardere nevnte katode, for derved å generere sekundære elektroner som frastøtes radielt utad ved hjelp av nevnte store potensial gjennom nevnte elektronformidlende middel, en andre bryterelektrode som omfatter en ytre sylindrisk struktur og som er anbragt radielt utenfor nevnte første bryterelektrode, og middel for å definere et i alt vesentlig ringformet bryter-ioniseringskammer mellom nevnte første og andre bryterelektroder for oppbevaring av en bryterioniseringsgass på et trykk over omgivende trykk, hvorved nevnte brytergass selektivt ioniseres av nevnte sekundærelektroner til å gi et ledende plasma som kopler nevnte første og andre bryterelektroder når ioniseringspotensialet tilføres nevnte trådanoder, og nevnte plasma nedbrytes når ioniseringspotensialet frakoples, slik at leding mellom bryterelektro-dene ikke lenger understøttes.
Ifølge ytterligere utførelsesformer av bryteren omfatter nevnte oppstilling av trådanoder et flertall av langstrakte trådelementer som hver løper i alt vesentlig over lengden av nevnte katode og elektronkanonanode som omfatter den i alt vesentlige sylindriske gitterkonstruksjonen. Nevnte elektronformidlende middel omfatter folievinduer som respektive er innrettet med nevnte oppstilling av trådanoder. Fortrinnsvis er nevnte elektronkanonkatode, nevnte elektronkanonanode og nevnte første og andre bryterelektroder alle anordnet på en felles akse.
Disse og andre trekk, samt fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil bli tydligere fra den etterfølgende detal-jerte beskrivelse av en eksemplifiserende utførelsesform derav, som vist i de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 er et perspektivisk begrepsmessig riss som illustrerer den radielle geometrien for EBCS ifølge oppfinnelsen . Fig. 2 er en skjematisk tegning av en plan EBCS som anvender
en WIP E-kanon som den styrte elektronstrålekilden.
Fig. 3a og 3b
er diagrammer over målte data for den plane plane EBCS ifølge fig. 2 som plotter WIP E-kanon-katode-strømmen og elektronstrålestrømtettheten som en funksjon av henholdsvis WIP E-kanon spenningen og tråd-anodestrømmen.
Fig. 4a og 4b
er diagram over målte data for den plane EBCS i fig. 2, som illustrerer strømledningskarakteristika for denne anordning.
Fig. 5 er et diagram over målte data for den plane EBCS i fig. 2, med plotting av bryterstrømtetthet som en funksjon av bryterspenning. Fig. 6 er et diagram over målte data for den plane EBPS i fig. 2, som Illustrerer strømforsterkningskarakte-ristika for anordningen. Fig. 7 illustrerer spenningssammenbruddsdata for den plane
EBCS i fig. 2.
Fig. 8 er et forenklet tverrsnittriss av en EBCS ifølge
oppfinnelsen.
Fig. 9a er et tverrsnittriss av den foretrukne utførelsesform
av EBCS ifølge den foreliggende oppfinnelse.
Fig. 9b er et delvis tverrsnitt toppriss av den foretrukne utførelsesform av EBCS ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 er et delvis isometrisk bortkuttet riss av den foretrukne utførelsesform av EBCS ifølge foreliggende oppfinnelse.
Den foreliggende oppfinnelse omfatter en ny elektronstrålestyrt bryter (EBCS) og tråd-ione-plasma elektron-kanon (WIP E-kanon). Den følgende beskrivelse av representative utførelsesformer av oppfinnelsen er gitt for å sette en hvilken som helst fagmann i stand til å gjøre og bruke oppfinnelsen. Forskjellige modifikasjoner av disse utfø-relsesformer vil imidlertid være lett innlysende for fagfolk, og de generiske prinsipper som defineres her kan anvendes på andre utførelsesformer.
Et aspekt ved oppfinnelsen er den radielle geometri av WIP E-kanon. Et annet aspekt er integreringen av denne WIP E-kanon i en EBCS av radiell konstruksjon. Den radielle geometrien for EBCS er vist i den begrepsmessige perspektiviske illustrasjon i fig. 1. Den indre sylinderen 10 tjener som WIP E-kanon-katoden. Sylindrisk gitter eller nett 15 tjener som WIP E-kanon-anoden. En oppstilling av fine trådanoder 20 løper i alt vesentlig langs lengden av sylindrene 10 og 15. Foliestøttesylinderen 25 bærer folievinduene som som også tjener som bryteranoden. Den ytre sylinderen 30 er en negativ elektrode av tungmetall som tjener som bryterkatoden.
Ioniseringskammeret av WIP E-kanonen omfatter en ringformet region 40 mellom foliestøttesylinderen 25 og gitteret 15. En gass under lavt trykk, typisk helium ved 20 mTorr, er tilveiebragt i den ringformet regionen 40 og det ringformete gapet 35 mellom gitter 15 og den indre sylinder 10. Den ringformet region 45 mellom foliestøttesylinderen 25 og den ytre sylinderen 30 omfatter det trykksatte bryterhulrommet, typisk fylt med metan ved fire atmosfærer.
WIP E-kanon-katoden er forspent på et stort negativ potensial relativt WIP E-kanon-anoden for derved å akselerere ioner, frembragt i ioniseringskammeret gjennom gap 35 for å bombardere katoden 10.
Oppfinnelsen arbeider på den følgende måte. En spenningspuls tilføres trådanodene for å ionisere heliumgassen i ioniseringskammeret. De resulterende heliumioner ekstraheres gjennom E-kanon-anodegitteret og akselereres gjennom en høyspenning, vanligvis av størrelsesorden 150 kV, og bombarderer E-kanon-katoden. Elektroner utsendes fra den avgivende overflaten av katoden 10 (vanligvis molybden) ved sekundæremisjon. Elektroner som utsendes fra ionebom-bardementet akselererer utad av høyspenningen gjennom ioniseringskammervinduene og inn i høytrykksgassen i bryterhulrommet. Høyenergielektronene ioniserer høytrykks-gassen mellom bryteranoden og katoden, hvorved bryteren koples "ON". Ved fraværet av elektronstrålen, avioniseres brytergassen og bryterleding slukkes hurtig.
For bryteroperas jon ved strømmer opptil 10 kA og ved et bryterspenningsområde av 50-100 kV, er typiske dimensjoner for konstruksjonen 10 cm for radiusen for WIP E-kanon-katodens radius, 16 cm for ioniserlngskammergitterets 15 radius, 20 cm for foliestøttestrukturens 25 radius, 25 cm for den ytre sylinderens 30 radius, og 15 cm som lengden for de respektive syl indre.
EBCS ifølge oppfinnelsen vil være overlegen andre type av brytere for mange pulseffektanvendelser. Eksempelvis tilveiebringer WIP E-kanon komponenten et middel for å styre "PÅ" og "AV" spenningstilstanden med en styrepulserer (for trådanodene) som opererer på jordpotensial. WIP E-kanonen krever en gasskilde, men eliminerer behovet for katode-oppvarmereffekt, oppvarmer-tilførsel, gitterpulserer som opererer med høyspenning, og behovet for å opprettholde en følsom høytemperaturskatode slik at den forblir aktiv i et vanskelig miljø.
Der er mange fordeler som skyldes den radielle ordningen av bryterelementene. Den radielle geometrien, ifølge oppfinnelsen, forstås å gi den mest kompakte bryterkonstruksjon for en gitt spesifikasjon. Et konstruksjonsmål er å oppnå en tett kilde av ioner til å støte mot E-kanon-katoden. Trådanodene i ioniseringskammeret genererer ioner i den ringformete regionen hvis diameter er større enn WIP E-kanon-katoden. Derfor øker ionetettheten ettersom ionene fokuseres og akselereres inn i E-kanon-katoden. Der er en forsterkning (typisk ca. 14) for elektronemisjon på E-kanon-katoden, hvorved mange elektroner blir resultatet for hver anstøtende ion. Ettersom elektronene akselereres utad, avtar elek-tronstråletettheten, men det er viktig å bemerke at bryter-hulrommets elektrontetthet som kreves for ledning er meget mindre enn den tilgjengelig emisjonstettheten.
Bryteren krever et stort aktivt areal, ettersom en typisk bryterstrømtetthet er 10 A/cm<2>, og for en 10-kA bryter kreves et aktivt bryterareal av ca. 1000 cm<2>. Derfor, med bryterhulrommet på utsiden, blir optimal dimensjonering resultatet. En ytterligere fordel med den radielle geometri, ifølge oppfinnelsen, er minimaliseringen av røntgenskjermingsbe-traktningene. Ettersom vindufolien og støttekonstruksjonen er begravet dypt innenfor bryterstrukturen, er røntgenskjer-mingskravet minimalisert.
Den radielle geometri ifølge oppfinnelsen ble realisert under anvendelse av testresultater oppnådd ved testing av en testmodell plan EBCS som anvendte en WIP E-kanon. Et skjematisk riss av denne plane konfigurasjon er vist i fig. 2. Denne testkrets omfatter en ytre innkapsling 205, WIP E-kanon-katoden 210, plasma ioniseringskammer 215, gitteret 220, 225, 230 (bryteranode), foliestøtte 235, folie 240, og bryterkatode 250.
Amplituden av tråd-anode-strøm pulsen (I^a) bestemmes hovedsaklig av den interne impedans for pulsgeneratoren 255. Iwa er typisk 5 til 15 A for denne testkrets og opprettholder en diffus utladning innenfor ioniseringskammeret 215. Typiske utladningspulser (Vwa) er 200 til 400 V under ledning. Høyspenningspulser opptil ca. 2 kV kreves for å initisiere trådanodeionisering.
WIP E-kanon-katodestrømmen (Ic) har en parametrisk avhengig-het av gasstrykket i WIP E-kanonen og ionebombardements-emisjonsforholdet, men bestemmes hovedsaklig av Iwa og spenningen tilført WIP E-kanon-katoden (VeD). Den del av Ic som sendes gjennom gitterne, foliestøtten og folien er E-strålestrømmen (IeD).
For riktig anvendelse av WIP E-kanonen med bryterhulrommet, kreves forholdet mellom E-strålestrømtettheten (Jefc) og både Iwa samt Vetj. Disse forhold ble målt i plantestmodellen og er vist i fig. 3a-b, hvor både Ic og Je^ er plottet mot henholdsvis Ve|j og Iwa.
De strøm-ledende karakteristika for den plane testmodellen EBCS er vist med data ifølge fig. 4a-b. Disse data ble tatt ved å øke Ve^ til å øke Je^ og med <I>wa fast på 14,5 A. Ytterligere testbetingelser var: bryter-katode-anode gap (d)-4 cm, brytergass lik metan på 1 atm, effektivt folievin-duareal - 20 cm<2>, og folievindu = 0,0013 cm-tykk titan. Dataene viser at bryterstrøm Is større enn 400 A og bry-terstrømtetthet Js større enn 20 A/cm<2> kan oppnås ved ledningspenninger mellom 1 og 2 kV. Fig. 4b anvender de samme eksperimentelle data som er plottet i fig. 4a. Imidlertid, i fig. 4b, er dataene redusert til å vise bryterstrømtettheten Jg relativt E/N hvor E er middelfelt-gradienten og N er metantettheten. Kurvene i fig. 4b er nyttige for bortbyttingssammenligninger hva angår valg for Js» Vs» bryter-elektrodegap og trykk.
Fig. 5 viser Js relativt Vs for to verdier av Je^ lik 5 og 15 rnA-cm-2. Strålespenningen var fast på 120 kV og Je^ ble satt ved å variere Iwa. Dataene i fig. 4 og 5 viste at konstruk-sjonsmålet med Js = 10 A cm-<2> er oppnåelig.
Strømforsterkningen, G = Js/JeD, er vist ved plottingen av Js relativt Jefc i fig. 6. Disse data er for Vetj = 120 kV, d = 4 cm, 1 atm for metan og Vs = 10 kV, som er en verdi av Vs som er ganske godt ute i Is metningsregionen. Forsterkningen varierer fra 600 til 900 avhengig av verdien av Jeb' Forsterkningen som måles er høyere enn den som vil forventes fra teorien som forutsier en kvadratrotavhengighet av Js på Jei3 (se fig. 6). Forsterkning kan økes ved å øke Vg^ forbi 120 kV.
Fig. 7 illustrerer spenningssammenbruddsdata for metangass. Dataene viser at for å tilfredsstille et avventende (holdoff) spenningssiktemål på 50 til 100 kV, er det ønskede trykk-bryter-elektrodeavstandsprodukt opptil 18 atm-cm. Denne trykkgapavstand forventes å gi en sikkerhetsmargin for begge tilfeller av likestrømsisolering og for tidsperiodene som umiddelbart følger en puls.
Fig. 8 er et delvis langsgående tverrsnittriss av en EBCS-bryter ifølge oppfinnelsen, som illustrerer ytterligere trekk ved den radielle geometrien. Høyspennings E-kanon hylsen 90 er koplet ved midtlinjen av bryteren til E-kanon-katodestruk-turen 50. Ringformete regioner 85 mellom sylindrisk E-kanon gitter 55 og foliesammenstilling 65 tjener som E-kanon ioniseringskammeret. En oppstilling av trådanoder 60 er anbragt i ioniseringskammeret, koplet til en ekstern ioniseringsspenningskilde (ikke vist) ved hjelp av leder 67. Sylindrisk bryterrom 80 er definert av den sylindriske foliesammenstillingen 65, som tjener som bryteranoden, og ytre sylinder 75. Ytre sylinder 75 tjener som trykkbe-holdervegg. Bryterkatode 70 er forsynt med en kabelleder 72 for å kople til den eksterne koplete kretsen. Bryteren vist i fig. 8 opererer på den måte som er beskrevet ovenfor med hensyn til det konseptmessige riss i fig. 1.
Idet det nå vises til fig. 9a, 9b og 10 er der omhandlet en foretrukket konstruksjon av en EBCS som anvender oppfinnelsen. Brytergeometrien er sylindrisk med den radielt imitterende WIP E-kanon-katoden på senterlinjen. WIP E-kanon-katoden 105 omfatter en sylindrisk struktur. Hjelpegitteret 110 er et sylindrisk gitter som tjener som WIP E-kanon-anoden. Hjelpegitteret 110 og ioniseringskammergitter 117 er sylindrisk gitterstrukturer som funksjonerer som beskrevet i norsk patentsøknad nr. 860578 med tittel "tråd-ione-plasma elektronkanon som anvender hjelpegitter". En sylindrisk oppstilling av atten trådanoder 120 er anbragt i ioniseringskammeret 115, definert av hjelpegitteret 110 og vindusfoliestrukturen 125. En trådanode er sentrert i hver av de atten folievinduregionene. Hver trådanode løper i alt vesentlig over lengden av folievinduene. Samtlige vinduer er Innrettet, et med det annet, med hjelpegitteret 110, ioniseringskammeret 117 og vindu-støttesylinderen 123. Vindu-støttesylinderen 123 holder foliestøttestrukturen 128, folien 127 og bryteranodeskjermen 126 og dens støtte 129. Foliestøttestrukturen 128 omfatter et flertall tynne ribbe-organ 128a som understøtter folien mot trykkdifferensialet mellom bryterhulrommet og WIP E-kanon ioniseringskammeret.
Bryterkatoden 130 understøttes på en radiell gjennommatings-hylse 135, som er spesifisert til over 100 kV. Hylsen på senterlinjen holder WIP E-kanon-katoden og er spesifisert til 200 kV. Porter er tilveiebragt for å mate helium inn i og å pumpe ut av WIP E-kanon hulrommet, og for å la gass strømme gjennom bryterhulrommet 160 som kunne settes under trykk ved over fire atmosfærer. En trykkgassvifte 152 og filteret 153 er tilveiebragt for å utfiltrere partikler i brytergassen, ettersom bryteroperasjonen genererer kullpartikler som må utf Utreres.
Øvre og nedre plater 140, 145 er anbragt ved endene av den ytre sylinderen 150 og tjener til å gi støttestruktur og delvis definere trykkbeholderen for gassinnkapslingene for E-kanonen og bryteren.
WIP E-kanon-katoden og anoden, trådanodeoppstill ingen og bryterkatoden omfatter konsentriske sylindriske strukturer.
Fig. 10 er et isometrisk bortkuttet riss av EBCS vist i fig. 9a, 9b. Denne bryter har de følgende dimensjoner for en 10-kÅ bryter:
Bryteren ifølge oppfinnelsen vil finne anvendelse for radarapplikasjoner, pulsere for partikkelakseleratorer og høyeffektslasere, fusjonsreaktorer og lignende. Bryteren er forventet å bli spesifisert til høyere strøm, spenning og repetisjonstakter enn noen som helst annen type av bryter. Kanskje de mest betydelige fordeler ved bryteren er dens evne til å kople "AV" under belastning, dvs. mot en høy spenning. Bryteren har evnen til å avbryte strøm uten et naturlig strøm-null og uten å anvende en kommuteringsplan eller shunt (crowbar) krets.
Selv om den foretrukne utførelsesform av bryteren anvender E-kanon-katoden ved midten av bryteren, og bryterkatodene hosliggende den ytre periferien av bryteren, kunne disse posisjoner ombyttes. Således kunne en alternativ utførelses-form av oppfinnelsen anvende WIP E-kanonen på den ytre delen av bryteren, med bryterkatoden og anoden anbragt innvendig relativt WIP E-kanonen. Bryteranodens og katodens polarite-ter kunne også omsnues.
Det skal forstås at den ovenfor beskrevne utførelsesform kun er illustrerende for de mange mulige spesielle utførelsesfor-mer som kan representere prinsipper for foreliggende oppfinnelse. Tallrike og varierte andre løsninger kan lett anvises av fagfolk ifølge disse prinsipper uten å avvike fra oppfinnelsens ide og omfang.
Claims (1)
1.
Elektronstrålestyrt bryter som anvender en radiell geometri med en elektronkanon til å gi den styrende elektronstrålen, karakterisert ved
en elektronkanonkatode (10; 50; 105) som har en i alt vesentlig sylindrisk elektronutsendende overflate,
en elektronkanonanode (15; 55; 117) som omfatter en i alt vesentlig sylindrisk gitterstruktur som er anbragt radielt utenfor nevnte katode,
innkapsl ingsmiddel ( 25; ,65; , 125) anbragt om nevnte anode og katode for å oppbevare en elektronkanon-ioniseringsgass på et trykk under omgivende trykk, idet nevnte innkapslingsmiddel omfatter i alt vesentlig sylindrisk elektronformidlende middel (25; 65; 125) som tjener som en første bryterelektrode, idet nevnte elektronformidlende middel og nevnte sylindriske gitterstruktur definerer et i alt vesentlig ringformet elektronkanon lonlseringskammer (35,
40),
en oppstilling av trådanoder (20; 60; 120) som er anbragt innenfor nevnte elektronkanon ioniseringskammer,
middel for selektivt å tilføre et relativt lavt ioniseringspotensial til nevnte trådanoder for selektivt å ionisere nevnte elektronkanongass til å gi et plasma som inneholder positive ioner,
middel for å tilføre et stort negativt potensial til nevnte elektronkanonkatode for å trekke ut positive ioner fra nevnte kammer til å bombardere nevnte katode, for derved å generere sekundære elektroner som frastøtes radielt utad ved hjelp av nevnte store potensial gjennom nevnte elektronformidlende middel,
en andre bryterelektrode (30; 130) som omfatter en ytre sylindrisk struktur og som er anbragt radielt utenfor nevnte første bryterelektrode, og
middel for å definere et i alt vesentlig ringformet bryter-ioniseringskammer (45) mellom nevnte første og andre bryterelektroder for oppbevaring av en bryterioniseringsgass på et trykk over omgivende trykk, hvorved nevnte brytergass selektivt ioniseres av nevnte sekundærelektroner til å gi et ledende plasma som kopler nevnte første og andre bryterelektroder når ioniseringspotensialet tilføres nevnte trådanoder, og nevnte plasma nedbrytes når ioniseringspotensialet frakoples, slik at leding mellom bryterelektro-dene ikke lenger understøttes.
2.
Bryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte oppstilling av trådanoder (20; 60; 120) omfatter et flertall av langstrakte trådelementer som hvert løper i alt vesentlig over lengden av nevnte katode (10; 50;
105) og elektronkanonanode (15; 55; 117) omfatter den i alt vesentlige sylindriske gitterkonstruksjon.
3.
Bryter som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte elektronformidlende middel (25;
65; 125) omfatter folievinduer som respektive er innrettet med nevnte oppstilling av trådanoder (20; 60; 120).
4.
Bryter som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte elektronkanonkatode (10; 50; 105), nevnte elektronkanonanode (15; 55;
117) og nevnte første og andre bryterelektroder er alle anordnet på en felles akse.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/621,579 US4645978A (en) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Radial geometry electron beam controlled switch utilizing wire-ion-plasma electron source |
PCT/US1985/001057 WO1986000466A1 (en) | 1984-06-18 | 1985-06-04 | Radial geometry electron beam controlled switch utilizing wire-ion-plasma electron source |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO860548L NO860548L (no) | 1986-02-14 |
NO170310B true NO170310B (no) | 1992-06-22 |
NO170310C NO170310C (no) | 1992-09-30 |
Family
ID=24490747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO86860548A NO170310C (no) | 1984-06-18 | 1986-02-14 | Elektronstraalestyrt bryter med radiell geometri |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4645978A (no) |
EP (1) | EP0185074B1 (no) |
JP (1) | JPH0697594B2 (no) |
DE (1) | DE3567763D1 (no) |
IL (1) | IL75516A0 (no) |
NO (1) | NO170310C (no) |
WO (1) | WO1986000466A1 (no) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4707637A (en) * | 1986-03-24 | 1987-11-17 | Hughes Aircraft Company | Plasma-anode electron gun |
JPS62222633A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-09-30 | Sharp Corp | 半導体素子の製造方法 |
US4737688A (en) * | 1986-07-22 | 1988-04-12 | Applied Electron Corporation | Wide area source of multiply ionized atomic or molecular species |
US4749911A (en) * | 1987-03-30 | 1988-06-07 | Rpc Industries | Ion plasma electron gun with dose rate control via amplitude modulation of the plasma discharge |
US4786844A (en) * | 1987-03-30 | 1988-11-22 | Rpc Industries | Wire ion plasma gun |
US4910435A (en) * | 1988-07-20 | 1990-03-20 | American International Technologies, Inc. | Remote ion source plasma electron gun |
US5003178A (en) * | 1988-11-14 | 1991-03-26 | Electron Vision Corporation | Large-area uniform electron source |
US5075594A (en) * | 1989-09-13 | 1991-12-24 | Hughes Aircraft Company | Plasma switch with hollow, thermionic cathode |
US8891583B2 (en) | 2000-11-15 | 2014-11-18 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus and method |
US6496529B1 (en) * | 2000-11-15 | 2002-12-17 | Ati Properties, Inc. | Refining and casting apparatus and method |
US7803211B2 (en) * | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Method and apparatus for producing large diameter superalloy ingots |
US7578960B2 (en) | 2005-09-22 | 2009-08-25 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US7803212B2 (en) * | 2005-09-22 | 2010-09-28 | Ati Properties, Inc. | Apparatus and method for clean, rapidly solidified alloys |
US8381047B2 (en) * | 2005-11-30 | 2013-02-19 | Microsoft Corporation | Predicting degradation of a communication channel below a threshold based on data transmission errors |
EP2137329B1 (en) * | 2007-03-30 | 2016-09-28 | ATI Properties LLC | Melting furnace including wire-discharge ion plasma electron emitter |
US8748773B2 (en) | 2007-03-30 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Ion plasma electron emitters for a melting furnace |
US7798199B2 (en) * | 2007-12-04 | 2010-09-21 | Ati Properties, Inc. | Casting apparatus and method |
US8747956B2 (en) | 2011-08-11 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Processes, systems, and apparatus for forming products from atomized metals and alloys |
DE102015104433B3 (de) * | 2015-03-24 | 2016-09-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Betreiben einer Kaltkathoden-Elektronenstrahlquelle |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2263958A (en) * | 1940-12-31 | 1941-11-25 | Howard M Strobel | Electrostatic ignition system |
US3093766A (en) * | 1961-05-10 | 1963-06-11 | Gen Electric | Gas generating electric discharge device |
US3360678A (en) * | 1965-05-27 | 1967-12-26 | Quentin A Kerns | Fast pulse generator utilizing an electron beam to cause an arc breakdown across thegap region of a coaxial line center conductor |
US3509404A (en) * | 1968-07-01 | 1970-04-28 | Gen Electric | Vacuum arc devices with doubly reentrant coaxial arc-electrode structure |
US4034260A (en) * | 1976-02-19 | 1977-07-05 | Hughes Aircraft Company | Gridded crossed-field tube and ignition method |
US4025818A (en) * | 1976-04-20 | 1977-05-24 | Hughes Aircraft Company | Wire ion plasma electron gun |
US4247804A (en) * | 1979-06-04 | 1981-01-27 | Hughes Aircraft Company | Cold cathode discharge device with grid control |
US4394622A (en) * | 1981-06-03 | 1983-07-19 | Rink John P | High voltage coaxial switch |
US4442383A (en) * | 1982-03-08 | 1984-04-10 | Hill Alan E | Plasma switch |
US4507589A (en) * | 1982-08-31 | 1985-03-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Low pressure spark gap triggered by an ion diode |
-
1984
- 1984-06-18 US US06/621,579 patent/US4645978A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-06-04 DE DE8585903127T patent/DE3567763D1/de not_active Expired
- 1985-06-04 EP EP85903127A patent/EP0185074B1/en not_active Expired
- 1985-06-04 WO PCT/US1985/001057 patent/WO1986000466A1/en active IP Right Grant
- 1985-06-04 JP JP60502702A patent/JPH0697594B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-06-13 IL IL75516A patent/IL75516A0/xx not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-02-14 NO NO86860548A patent/NO170310C/no unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0185074A1 (no) | 1986-06-25 |
IL75516A0 (en) | 1985-10-31 |
JPS61502506A (ja) | 1986-10-30 |
DE3567763D1 (en) | 1989-02-23 |
NO860548L (no) | 1986-02-14 |
WO1986000466A1 (en) | 1986-01-16 |
JPH0697594B2 (ja) | 1994-11-30 |
NO170310C (no) | 1992-09-30 |
US4645978A (en) | 1987-02-24 |
EP0185074B1 (en) | 1989-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO170310B (no) | Elektronstraalestyrt bryter med radiell geometri | |
US3970892A (en) | Ion plasma electron gun | |
US3831052A (en) | Hollow cathode gas discharge device | |
Hirsch | Inertial‐electrostatic confinement of ionized fusion gases | |
GB1355365A (en) | Electron guns | |
US5537005A (en) | High-current, low-pressure plasma-cathode electron gun | |
EP0257394A1 (en) | Electron beam apparatus | |
US3320475A (en) | Nonthermionic hollow cathode electron beam apparatus | |
US4749911A (en) | Ion plasma electron gun with dose rate control via amplitude modulation of the plasma discharge | |
US5097231A (en) | Quasi-passive, non-radioactive receiver protector device | |
GB1132536A (en) | Nonthermionic electron gun assembly | |
US3262003A (en) | Perforated hollow cathode discharge device | |
US3612937A (en) | Low-pressure controlled discharge device with trigger electrode within hollow cathode | |
US3798570A (en) | Laser system incorporating a field effect emitter | |
US4942339A (en) | Intense steady state electron beam generator | |
GB1429742A (en) | Multisided electron beam excited electrically pumped gas laser systems | |
US5451836A (en) | Thyratron with annular keep-alive electrode | |
US4194139A (en) | Reflex tetrode for producing an efficient unidirectional ion beam | |
Wakalopulos | Ion plasma electron gun | |
US4668896A (en) | Linear geometry thyratron | |
US3173013A (en) | Ion acceleration pulsed neutron generator | |
Hant | Characteristics of large-area filamentary guns used for the E-beam stabilization of gas lasers | |
KURZYNSKI et al. | J. BAD Z IA K, M. BORZECKI, Z. D Ž WIGALSKI, A. KA LBARC zy K | |
Singer et al. | Cold cathode electron guns in the LASL high power short-pulse CO 2 laser program | |
SU1149332A1 (ru) | Рентгеновска трубка |