PL176989B1 - Układ stabilizacji prądu emisji elektronowej - Google Patents

Abstract

1. Układ stabilizacji prądu emisji elektronowej, zawierający źródło napięcia przyspieszającego oraz wzmacniacz operacyjny jako komparator, którego wejście nieodwracające połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia a wejście odwracające z anodą, przy czym wyjście połączone jest z bazą tranzystora włączonego w obwód żarzenia katody, znamienny tym, że pomiędzy wyjściem komparatora (M) a bazą tranzystora (T) znajduje się kondensator (C), przy czym komparator (M) posiada obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego poprzez sprzęgający opornik (R4), zaś pomiędzy anodę (A) a wejście odwracające komparatora (M) włączony jest dodatkowy opornik (R2), do którego przyłączony jest konwerter (W), przy czym jego wyjściepołączonejest z wejściem odwracającym komparatora (M) a wejście nieodwracające z masą układu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ stabilizacji prądu emisji elektronowej umożliwiający dokładną stabilizację prądu emisji elektronowej w próżniomierzach jonizacyjnych, spektrometrach mas i innych urządzeniach próżniowych, w których strumień elektronów generowany przez gorącą katodę musi być utrzymywany na stałym poziomie.

W układach stosowanych dotychczas (np. S. Hałas i J. Sikora, Meas. Sci. Technol. 1,980 - 982, 1990) katoda była żarzona prądem ze źródła napięcia w sposób ciągły poprzez tranzystor pełniący funkcję regulatora mocy. Tego rodzaju układ stabilizacji charakteryzuje się dużymi stratami ' mocy wydzielanej na tranzystorze oraz koniecznością stosowania dużego radiatora do odprowadzania ciepła z tranzystora do otoczenia.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 155 147 układ stabilizatora emisji elektronowej. Układ ten zawiera wzmacniacz operacyjny z obwodem ujemnego sprzężenia zwrotnego, sterujący tranzystorem mocy włączonym w obwód żarzenia katody, zaś do wejścia nieodwracającego przyłączone jest źródło napięcia odniesienia. Pomiędzy wejściem odwracającym a anodą znajduje się źródło napięcia przyspieszającego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 174 650 układ stabilizacji prądu termoemisji elektronowej charakteryzujący się niskim poziomem fluktuacji prądu emisji, jednakże układ ten zawiera tranzystor szeregowy jako regulator żarzenia, co zwiększa pobór mocy z sieci.

Istota układu stabilizacji prądu emisji elektronowej według wynalazku polega na tym, że pomiędzy wyjściem wzmacniacza operacyjnego, zwanego dalej komparatorem a bazą tranzystora znajduje się kondensator, przy czym komparator posiada obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego poprzez sprzęgający opornik, zaś pomiędzy anodę a wejście odwracające komparatora włączony jest dodatkowy opornik, do którego przyłączony jest drugi wzmacniacz operacyjny zwany dalej konwerterem, przy czym jego wyjście połączone jest z wejściem odwracającym komparatora a wejście nieodwracąjące z masą układu.

Tranzystor włączony w obwód żarzenia katody stanowi korzystnie tranzystor połowy typu MOSFET.

W celu usprawnienia pomiaru napięcia przyspieszającego korzystnie przyłączone są szeregowo dwa jednakowe oporniki wyznaczające jej elektryczny środek który łączy się albo z biegunem źródła napięcia przyspieszającego, albo z masą układu. Źródło napięcia przyspieszającego przyłączone jest korzystnie do katody lub anody. Układ stabilizacji emisji elektronowej według wynalazku posiada klucz elektroniczny w postaci tranzystora, jako regulator mocy w obwodzie katody. Zastosowanie aktywnego konwertera prądu emisji na napięcie w układzie

176 989 według wynalazku ustala wartość potencjału anody niezależnie od natężenia prądu emisji. Wartość prądu emisji nieznacznie oscyluje w pobliżu żądanej wartości przez zadanie odpowiedniej wartości napięcia odniesienia. W układzie tym istotną funkcję w generacji impulsów służących do sterowania klucza pełni sama katoda.

Zaletą układu według wynalazku jest samoczynne wyłączenie mocy dostarczanej do katody wskutek przerwania się obwodu ujemnego sprzężenia zwrotnego. Taka przerwa może wystąpić w wyniku zapowietrzenia się układu próżniowego uniemożliwiającego dojście elektronów z katody do anody.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu stabilizatora w wersji podstawowej, zaś fig. 2 przedstawia schemat układu stabilizatora w rozwiązaniu alternatywnym.

Układ stabilizatora prądu emisji elektronowej przedstawiony na fig. 1 posiada komparator M, którego wejście nieodwracające połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia Ur poprzez opornik nastawny R1 a wejście odwracające, poprzez opornik dodatkowy R2 i źródło napięcia przyspieszającego Ue z anodą A. Wyjście komparatora M połączone jest poprzez kondensator C z bazą tranzystora polowego T, który jest włączony w obwód żarzenia katody K. Baza tranzystora polowego T połączona jest z jego emiterem poprzez rezystor R3. Komparator M posiada także obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego zawierający sprzęgający opornik R4. Równolegle do katody K przyłączone są szeregowo dwa jednakowe oporniki R5, R6 wyznaczające jej środek elektryczny, który jest połączony z masą układu. Do dodatkowego opornika R2 przyłączony jest konwerter W w ten sposób, że jego wejście połączone jest z wejściem odwracającym komparatora M, zaś wejście nieodwracające z masą układu.

Układ stabilizacji prądu emisji elektronowej w rozwiązaniu alternatywnym przedstawiony na fig. 2 posiada komparator M, którego wejście nieodwracające połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia Ur poprzez opornik nastawny R1 a wejście odwracające poprzez opornik dodatkowy z anodą A. Wyjście komparatora M połączone jest poprzez kondensator C z bazą tranzystora polowego T, który jest włączony w obwód żarzenia katody K. Baza tranzystora polowego T połączona jest z jego emiterem poprzez rezystor R3.

Komparator M posiada także obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego zawierający sprzęgający opornik R4. Równolegle do katody K przyłączone' są szeregowo dwajednakowe oporniki R5, R6 wyznaczające jej środek elektryczny, który jest połączony z ujemnym biegunem źródła napięcia przyspieszającego; biegun dodatni połączony jest z masą układu. Do dodatkowego opornika R2 przyłączony jest konwerter W w ten sposób, że jego wyjście połączone jest z wejściem odwracającym komparatora M, zaś wejście nieodwracające z masą układu.

176 989

Ue

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ stabilizacji prądu emisji elektronowej, zawierający źródło napięciaprzyspieszającego oraz wzmacniacz operacyjny jako komparator, którego wejście nieodwracąjące połączone jest ze źródłem napięcia odniesienia a wejście odwracające z anodą, przy czym wyjście połączone jest z bazą tranzystora włączonego w obwód żarzenia katody, znamienny tym, że pomiędzy wyjściem komparatora (M) a bazą tranzystora (T) znajduje się kondensator (C), przy czym komparator (M) posiada obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego poprzez sprzęgający opornik (R4), zaś pomiędzy anodę (A) a wejście odwracające komparatora (M) włączony jest dodatkowy opornik (R2), do którego przyłączony jest konwerter (W), przy czym jego wyjście połączone jest z wejściem odwracającym komparatora (M) a wejście nieodwracąjące z masą układu.
2. 2. Układ według, zastrz. 1, znamienny tym, że tranzystor (T) stanowi tranzystor połowy typu MOSFET.