PL53465B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 27.X.1965 (P 111 371) 17.Y.1967 53465 MKP G Ol r & CZYFELNIA UKD Urzedu Po+enWego Poltkii) lzem^; ej Ir Twórcawynalazku: doc. mgr inz. WieslawBarwicz ,' Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Elektroniki, Warszawa (Polska) Urzadzenie do pomiaru gestosci pradu w wiazce elektronów Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do po¬ miaru gestosci pradu w poszczególnych miejscach przekroju wiazki elektronów wykorzystywanej w róznych przyrzadach elektronowych na przyklad w lampach elektronowych z fala biezaca, w któ¬ rych podstawowym elementem jest wyrzutnia elek¬ tronów emitujaca wiazke elektronów przy pomo¬ cy odpowiednio uksztaltowanych elektrod.Jak wiadomo wiazka elektronów opuszczajaca wyrzutnie elektronów powinna spelniac okreslone dla danego przyrzadu elektronowego wymagania.Miedzy innymi rozklad gestosci pradu w wiazce elektronów powinien byc odpowiednio uksztaltowa¬ ny dla danego przyrzadu. Na rozklad gestosci pra¬ du w wiazce elektronów wplywa wiele czynników a glównie ksztalt i budowa wyrzutni elektronowej a takze ksztalt i wartosc natezenia pola magnetycz¬ nego przykladanego z zewnatrz. Dokladne teore¬ tyczne obliczenie wszystkich czynników wplywa¬ jacych na rozklad elektronów w wiazce jest nie mozliwe, gdyz uzyskane ta droga dane nie pozwa¬ laja na opracowanie optymalnej konstrukcji wy¬ rzutni elektronów i najczesciej zachodzi potrzeba eksperymentalnego analizowania zjawisk w wiaz¬ ce elektronów, co ze wzgledu na male wymiary wiazki jak i koniecznosc analizowania jej w próz¬ ni, nastrecza wiele powaznych trudnosci.W technice pomiarowej istnieje szereg znanych sposobów i urzadzen pozwalajacych na pomiar ge¬ stosci pradu w przekroju poprzecznym wiazki elek- 2 tronów. Sposoby te ze wzgledu na zasade pomiaru mozna podzielic na dwie grupy. Do pierwszej gru¬ py nalezy zaliczyc sposoby polegajace na zamianie energii kinetycznej elektronów, w miejscu pomiaru ft wiazki elektronów, na energie swietlna. Jako przet¬ worniki energii stosuje sie w tych sposobach ekra¬ ny luminujace o dlugim czasie poswiaty lub ekra¬ ny wzglednie przeslony pokryte sadza. Zaklada sie przy tym, ze rozklad jaskrawosci swiecenia ekra- 10 nu. jest w przyblizeniu proporcjonalny do rozkladu gestosci pradu w wiazce. Jednakze dokladne bada¬ nia wykazaly, ze proporcjonalnosc ta zachodzi je¬ dynie przy malych gestosciach pradu a poza tym powstaja powazne bledy zwiazane z zapisywaniem t5 i odczytywaniem wyników pomiaru. Dodatkowa wada przeslon pokrytych sadza jest mozliwosc sto¬ sowania ich jedynie w przypadku badania wiazek o duzej energii. Z tych powodów sposoby te nie znajduja szerszego zastosowania do analizy wiazek 20 elektronów.Wedlug innego sposobu elektroda z otworem „wy¬ cina" z wiazki elektronów „promien elektronowy" o srednicy okolo 25 mikronów. Prad tego promie¬ nia mierzony jest w obwodzie sondy. Elektroda ana- 25 lizujaca ma ksztalt tarczy, która, mozna poruszac wzdluz srednicy wiazki oraz wzdluz jej osi. Umoz¬ liwia to badanie rozkladu gestosci pradu i ksztaltu wiazki w niewielkim zakresie, gdyz srednica tar¬ czy musi byc taka duza, zeby obejmowala caly 30 strumien emitowanych elektronów a z drugiej stro- 534653 ny tarcza musi byc umieszczona wewnatrz obudo¬ wy dziala elektronowego, w tak zwanej szyjce, któ¬ rej srednica powinna byc mozliwie mala ze wzgle¬ du na oddzialywanie magnesów skupiajacych wiaz¬ ke, nakladanych na obudowe.Wymagania te powoduja, ze tarcza moze byc przesuwana wewnatrz obudowy tylko w niewiel¬ kich granicach.* Inna niedogodnoscia tego rozwiazania jest wplyw przesuniecia tarczy na rozklad pola wiazki elektro¬ nów, wskutek czego uzyskane wyniki pomiarów na¬ suwaja caly szereg watpliwosci zarówno ze wzgledu na deformacje pola wewnatrz lampy jak i wplyw pól zewnetrznych.Wymienionych niedogodnosci nie wykazuje urza¬ dzenie wedlug wynalazku, które pozwala na po¬ miar rozkladu gestosci pradu w wiazce w znacznie szerszym zakresie niz przy zastosowaniu pojedyn¬ czej tarczy a przy tym uzyskane wyniki nie sa obarczone praktycznie zadnymi bledami, gdyz wplyw przesuniecia tarczy na rozklad pola zostal calkowicie wyeliminowany.W urzadzeniu wedlug wynalazku, do analizowa¬ nia wiazki elektronów zastosowano dwie przeslo¬ ny w postaci tarcz, w których wzdluz srednic wy¬ konano waskie podluzne szczeliny. Przeslony te ustawia sie na drodze wiazki elektronów w plasz¬ czyznie prostopadlej do osi wiazki w ten sposób, ze szczeliny przeslon sa wzajemnie prostopadle.Przeslona umieszczona najblizej wyrzutni elektro¬ nów jest nieruchoma. Szczelina w tej przeslonie ulozona jest poziomo i przepuszcza jedynie waski pasek elektronów z wiazki padajacej na ta prze¬ slone, który z kolei jest analizowany druga przeslo¬ na o mniejszej srednicy, ze szczelina ustawiona pionowo. Przeslona ta moze byc przesuwana pro¬ stopadle do osi wiazki. W ten sposób z wiazki elektronów emitowanych przez wyrzutnie wybie¬ rany jest element o powierzchni równej iloczyno¬ wi szerokosci obydwóch szczelin. Taki uklad tarcz powoduje, ze rozklad pola elektrycznego podczas pomiaru nie zmienia sie a przy tym ze wzgledu na mniejsze wymiary drugiej tarczy mozna ja przesu¬ wac w znacznie szerszych granicach niz pojedyncza tarcze a tym samym analizowac rozklad gestosci pradu w wiazce elektronów w znacznie szerszym zakresie, który praktycznie pozwala przeanalizowac cala wiazke.Najkorzystniejsze warunki pomiaru uzyskuje sie wówczas, gdy szerokosci szczelin w obydwóch przeslonach sa w granicach od okolo 20 mikronów do okolo 40 mikronów. Element wiazki elektronów, który przeplywa przez otwór utworzony przez szcze¬ liny w obydwóch przeslonach zbierany jest przez kolektor sondy umieszczony poza druga przeslona, która jest tak skonstruowana, ze stanowi równo¬ czesnie ekran sondy pomiarowej. Umieszczenie son¬ dy pomiarowej poza ekranem pozwala uniknac wplywu zaklócen zewnetrznych wywolanych bla¬ dzacymi elektronami i uzyskac bezbledne wyniki pomiarów, gdyz ekran ma potencjal pierwszej tar¬ czy i nie wprowadza zadnych zmian do rozkladu pola w przestrzeni znajdujacej sie poza pierwsza tarcza. 53465 4 Miernik pradu sondy przylaczony jest bezposred¬ nio do próznioszczelnego wyprowadzenia sondy.Przez przesuwanie przeslony ze szczelina pionowa wzdluz szczeliny poziomej pierwszej przeslony 5 mozna pomierzyc gestosc pradu w róznych miej¬ scach wiazki elektronów a tym samym uzyskac da¬ ne odnosnie rozkladu gestosci pradu w wiazce.Zasade dzialania urzadzenia pomiarowego we¬ dlug wynalazku wyjasniono na zalaczonym rysun- 10 ku, na którym fig. 1 przedstawia dzialo elektrono¬ we, uklad przeslon oraz sonde w widoku perspek¬ tywicznym, fig. 2 przedstawia te same elementy w widoku z boku, fig. 3 wyjasnia sposób rozwiaza¬ nia konstrukcji urzadzenia, fig. 4 przedstawia kon- 15 strukcje przeslony w przypadku badania wiazki o wiekszej mocy a na fig. 5 i 6 przykladowo przed¬ stawiono krzywe rozkladu gestosci pradu w wiazce elektronów uzyskane przy pomiarach urzadzeniem wedlug wynalazku. 20 W próznioszczelnej, szklanej lub ceramicznej, obudowie 1 umieszczona jest badana wyrzutnia elektronów 2, która emituje wiazke elektronów uderzajaca w nieruchoma przeslone 3 ze szczelina pozioma 3a. Czesc strumienia przeplywajaca przez 25 szczeline 3a natrafia na przeslone 4 ze szczelina pionowa 4a, która przepuszcza tylko niewielka czesc strumienia docierajaca do przeslony 4. Taniewielka czesc strumienia elektronów w dalszym biegu na¬ trafia na kolektor sondy 5 umieszczony poza prze- 30 slona 4 naprzeciw szczeliny 4a i wywoluje w son¬ dzie prad o wartosci proporcjonalnej do gestosci tej czesci strumienia. Prad ten jest mierzony przy pomocy miernika pradu sondy przylaczonego na zewnatrz bezposrednio do próznioszczelnego wypro- 35 wadzenia sondy 11, polaczonego z pretem wspor- czym 9 kolektora sondy za pomoca elastycznego przewodu 12. Przeslona 4 jest przymocowana do metalowej oslony 6 kolektora sondy, która jedno¬ czesnie stanowi ekran elektrostatyczny kolektora 5. 40 Oslona 6 przymocowana jest do rurki metalowej 7 umocowanej w przesuwniku sondy 8, pozwalaja¬ cym na przesuwanie kolektora sondy 5 wraz z prze¬ slona 4 wzdluz szczeliny 3a. Pret wsporczy 9 ko¬ lektora sondy 5 odizolowany jest od rurki metalo- 45 wej 7 przy pomocy ceramicznej rurki izolacyjnej 10. Przesuwriik sondy 8 zakonczony jest glowica 13, która sluzy do przesuwania sondy przy pomocy sruby mikrometrycznej lub przy pomocy napedu, co umozliwia dokonywania pomiarów gestosci pra- 50 du w róznych miejscach przekroju wiazki.W celu zapewnienia dokladnego przesuniecia ko¬ lektora sondy w plaszczyznie prostopadlej do osi wiazki przesuwnik sondy 8 jest osadzony z jednej strony w tulei, nie pokazanej na rysunku, a z dru- 55 giej w lozysku 14.Do dokladnego ustalenia odleglosci pomiedzy przeslonami 3 i 4 sluzy tuleja wsporcza 15 przeslo¬ ny 3 która mozna wkrecic w korpus 16 oraz sruby regulacyjne 17 dociskajace przeslone do tulei 15 eo przez sprezynki 18.Urzadzenie pozwala na regulacje odleglosci po¬ miedzy wyrzutnia elektronów 2 i ukladem przeslon 3 i 4 co umozliwia badanie rozkladu gestosci pradu w róznych przekrojach wzdluz osi wiazki. Do tego 65 celu sluzy pierscien regulacyjny 19 polaczony próz-nioszczelnym mieszkiem 20 z pierscieniem 21 osa¬ dzonym w korpusie 16. Sruby regulacyjne 22 slu¬ za do ustalania polozenia pierscienia regulacyjnego.Ten uklad regulacji umozliwia równoczesnie osio¬ we ustawienie wyrzutni elektronów 2 wzgledem kolektora sondy 5.Oslona 1 jest tak skonstruowana, ze umozliwia nasuniecie na nia magnesu lub elektromagnesu o ksztalcie pierscienia tak aby wyrzutnia elektro¬ nów i przeslony znajdowaly sie w równomiernym polu magnetycznym co umozliwia badanie oddzia¬ lywania pola magnetycznego na rozklad strumienia elektronów.Podczas pomiaru, wewnatrz urzadzenia utrzymy¬ wana jest próznia przez ture szklana 23, która po¬ laczona jest z konwencjonalna instalacja próznio¬ wa.Opisane urzadzenie pozwala na pomiar rozkladu gestosci pradu w wiazce elektronów w przypadku gdy moc tracona w przeslonie 3 nie przekracza kil¬ kunastu watów. W przypadku dokonywania pomia¬ rów wiazek elektronowych o znacznie wiekszej mocy traconej w przeslonie 3 wykorzystuje sie to samo urzadzenie jednakze usuwa sie tuleje wspor- cza 15 lacznie z przeslona 3 i na miejsce przeslo¬ ny 3 wprowadza sie nowa przeslone chlodzona wo¬ da doplywajaca i odplywajaca przez rurki miedzia¬ ne 26. Przeslona i system rurek chlodzacych zmon¬ towane sa na pierscieniu 27, który ustawia sie po¬ miedzy pierscieniem 21 i korpusem urzadzenia 16.Urzadzenie pozwala na uzyskanie duzej doklad¬ nosci pomiaru, gdyz przeslona ruchoma nie wpro¬ wadza praktycznie zadnych zaburzen w rozkladzie pola elektrycznego jakie panuje w przestrzeni po¬ miedzy wyrzutnia elektronów 2 a przeslona 3.Wplywaja na to dwa czynniki: po pierwsze szcze¬ lina o szerokosci nie wiekszej niz 40 mikronów wnosi minimalne zaburzenia w rozklad pola elek¬ trycznego, a po drugie te niewielkie zaburzenia sa sprowadzane prawie do wartosci zerowej na sku¬ tek tego, ze sonda bedaca na nieco innym potencja¬ le, odekranowana jest od przestrzeni otaczajacej oslona 6 wykonana w postaci ekranu, który jest na potencjale przeslony 3. Podczas pomiaru gestosci pradu wiazki elektronów korpus urzadzenia 16 a za tym i przeslona 3 oraz przeslona 4 sa na potencja¬ le ziemi a elektrody wyrzutni moga miec dowolne wartosci napiec w stosunku do przeslony 3 i kor¬ pusu urzadzenia 16. Napiecia do elektrod wyrzutni doprowadza sie przez przepusty 24 w talerzyku szklanym 25.Przyklad rozkladu gestosci pradu w wiazce elek¬ tronów o srednicy okolo 0,8 mm, przy róznych na¬ pieciach na anodach wyrzutni elektronów, uzyska¬ ny przez pomiar urzadzeniem wedlug wynalazku, przedstawiono na fig. 5 i fig. 6, na których krzywa 28 przedstawia rozklad gestosci pradu przy napie¬ ciu na pierwszej anodzie wyrzutni wynoszacej 30 V, krzywa 29 przy napieciu 47 V, krzywa 31 przedstawi- /'itpzklad gestosci pradu przy napieciu na drugiej anodzie wyrzutni wynoszacym okolo 25V w przypadku gdy na obudowe urzadzenia nalozo¬ no magnes pierscieniowy wytwarzajacy pole ma¬ gnetyczne o wartosci okolo 600 Gausów wzdluz osi wiazki natomiast krzywa 32 przedstawia rozklad gestosci pradu w wiazce elektronów w tym samym polu magnetycznym przy napieciu na drugiej ano¬ dzie wyrzutni wynoszacym okolo 60 V. 15 20 25 30 35 45 50 55 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Urzadzenie do pomiaru gestosci pradu w wiazce elektronów skladajace sie z próznioszczelnej obudowy (1) wewnatrz której znajduje sie wy¬ rzutnia elektronów (2) emitujaca wiazke elek¬ tronów znamienne tym, ze na drodze wiazki elektronów umieszcza sie uklad dwóch przeslon (3) i (4) w postaci tarcz ze szczelinami wzajemnie prostopadlymi, w ten sposób, ze przeslona pierw¬ sza (3) na która pada cala wiazka elektronów osadzona jest nieruchomo w tulei (15) przymoco¬ wanej do korpusu urzadzenia (16) a przeslona druga (4) stanowiaca jednoczesnie ekran kolek¬ tora sondy pomiarowej (5) osadzona jest wraz z oslona kolektora sondy (6) i sonda na rurce (7) zamocowanej w przesuwniku sondy (8) przezna¬ czonym do przesuwania tej przeslony wraz z son¬ da wzdluz szczeliny w pierwszej przeslonie, we¬ wnatrz próznioszczelnej obudowy urzadzenia, pod wplywem sily dzialajacej z zewnatrz urza¬ dzenia. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 znamienne tym, ze pomiedzy próznioszczelna obudowa (1) i korpu¬ sem urzadzenia (16) znajduje sie mieszek (20), którego jeden brzeg jest zlaczony próznioszczel- nie z obudowa a drugi brzeg osadzony jest w korpusie przy czym za pomoca regulacyjne¬ go pierscienia uszczelniajacego <9) i zespolu wkretów (22) zmienia sie dlugosc mieszka (20) przez co reguluje sie odleglosc wyrzutni elek¬ tronów od ukladu przeslon w celu pomiaru roz¬ kladu gestosci pradu w róznych przekrojach wzdluz osi wiazki. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 i 2 znamienne tym, ze obudowa (1) ma ksztalt umozliwiajacy nasu¬ niecie na nia z zewnatrz magnesu stalego lub elektromagnesu o malym otworze wewnetrznym przy czym przestrzen miedzy wyrzutnia elektro¬ nów (1) i ukladem przeslon (3) i (4) jest w polu magnetycznym natomiast mieszek (20) i pierscien regulacyjny (19) znajduja sie poza zasiegiem po¬ la magnetycznego.KI- 21 e, 36/01 53465 MKP G 01 r fH-1KI. 21 e, 36/01 53465 MKP G 01 rKI. 21 e, 36/01 53465 MKP G 01 r A ^ " ii fig. 2 wda | fl*4 wada Zaklady Kartograficzne C/312, V-67, 400 PL