RU2479884C2 - Axial electron gun - Google Patents
Axial electron gun Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479884C2 RU2479884C2 RU2011108961/07A RU2011108961A RU2479884C2 RU 2479884 C2 RU2479884 C2 RU 2479884C2 RU 2011108961/07 A RU2011108961/07 A RU 2011108961/07A RU 2011108961 A RU2011108961 A RU 2011108961A RU 2479884 C2 RU2479884 C2 RU 2479884C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitter
- cathode block
- anode
- gun
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанесения покрытий, нагревания и плавки металла в вакууме.The invention relates to the field of coating, heating and melting of metal in vacuum.
Известны конструкции аксиальных пушек, где решаются задачи увеличения срока службы катода: З.Шиллер, У.Гайзинг, З.Папцер. Электронно-лучевая технология. Пер. с нем. М.: Энергия, 1980.There are known designs of axial guns, where the tasks of increasing the cathode service life are solved: Z. Schiller, U. Gising, Z. Papzer. Electron beam technology. Per. with him. M .: Energy, 1980.
Известна электронная пушка, содержащая цилиндрический изолятор, установленный соосно с ним цилиндрический корпус катодного узла, на торце которого установлен прикатодный дисковый электрод с центральным отверстием, таблеточный катод, закрепленный на прикатодном электроде, и анод, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы за счет дополнительной взаимной юстировки катода и анода и стабилизации положения катода в корпусе, в пушке установлен цилиндрический котировочный потенциальный экран, который расположен на внешней поверхности корпуса катода с возможностью перемещения вдоль оси пушки, прикатодный электрод выполнен с радиальным зазором по отношению к таблеточному катоду, а на обращенной к катоду поверхности анода выполнена кольцевая проточка, диаметр которой равен диаметру торцовой части юстировочного экрана. Патент Российской Федерации №1572328, МПК: H01J 37/06, 1995 г.A known electron gun containing a cylindrical insulator mounted coaxially with it is a cylindrical cathode assembly body, at the end of which a cathode disk electrode with a central hole is mounted, a tablet cathode mounted on the cathode electrode, and an anode characterized in that, in order to increase reliability and resource work due to the additional mutual alignment of the cathode and the anode and stabilization of the cathode position in the housing, a cylindrical potential quote screen is located in the gun, which is located on the outer surface of the cathode body can be moved along the axis of the gun, the cathode electrode is made with a radial clearance with respect to the tablet cathode, and an annular groove is made on the surface of the anode facing the cathode, the diameter of which is equal to the diameter of the end part of the adjustment screen. Patent of the Russian Federation No. 1572328, IPC: H01J 37/06, 1995
Известна аксиальная электронная пушка, содержащая термокатод, катодный узел, подогревающий спиральный катод, анод, лучевод, магнитные линзы, систему сканирования, источник питания и вакуумную систему, отличающаяся тем, что для сохранения заданной электронной термоэмиссии термокатод постоянно находится на центральной оси пушки в горизонтальной плоскости с помощью трех спиральных торсионов, расположенных под углом 120° относительно друг друга и удерживающих термокатод по кольцевой выточке на его боковой поверхности. Патент Российской Федерации №2364980, МПК: H01J 37/065, 2009 г.Known axial electron gun containing a thermal cathode, cathode assembly, heating the spiral cathode, anode, beam guide, magnetic lenses, scanning system, power source and vacuum system, characterized in that to maintain a given electronic thermal emission, the thermal cathode is constantly located on the central axis of the gun in a horizontal plane with the help of three spiral torsions located at an angle of 120 ° relative to each other and holding the thermal cathode along an annular groove on its lateral surface. Patent of the Russian Federation No. 2364980, IPC: H01J 37/065, 2009
Известен инжектор электронов, содержащий откачную систему с встроенным геттерным насосом и цилиндрический корпус, в котором расположены аксиальная электронная пушка с термокатодом, установленная в керамическом изоляторе на анодном фланце, соленоид, охватывающий лучевод, рабочую камеру и источник ускоряющего напряжения, подключенный к катоду, в которой анодный фланец выполнен в виде цилиндрической полости, в которую встроен магниторазрядный насос откачной системы, содержащий три плоскопараллельных решетчатых электрода с соосными с лучеводом отверстиями, подключенных к дополнительному источнику питания, причем геттерный насос расположен за магниторазрядным насосом и охватывает лучевод коаксиально с корпусом инжектора, а высота соленоида не менее расстояния от катода до выхода геттерного насоса. Патент Российской Федерации №1447256, МПК: Н05Н 5/02, 1995 г. Прототип.Known electron injector containing a pumping system with a built-in getter pump and a cylindrical body in which there is an axial electron gun with a thermal cathode installed in a ceramic insulator on the anode flange, a solenoid covering the beam path, a working chamber and an accelerating voltage source connected to the cathode, in which the anode flange is made in the form of a cylindrical cavity into which a magnetic discharge pump of the pumping system is integrated, containing three plane-parallel lattice electrodes coaxial with by taking into account holes connected to an additional power source, the getter pump being located behind the magnetic discharge pump and covering the beam path coaxially with the injector body, and the height of the solenoid is not less than the distance from the cathode to the outlet of the getter pump. Patent of the Russian Federation No. 1447256, IPC: Н05Н 5/02, 1995. Prototype.
Известные аксиальные электронные пушки обладают рядом недостатков, ограничивающих их стабильную продолжительную работу:Known axial electron guns have several disadvantages that limit their stable long-term operation:
из-за воздействия высоких рабочих температур возможно смещение термокатода относительно оптической оси и нарушение фокусировки электронного пучка; при высоких температурах спиральные вольфрамовые торсионы охрупчиваются и ломаются; формирование электронного пучка в пространстве дрейфа осуществляют несколькими магнитными линзами, представляющими собой громоздкую тяжелую систему, затрудняющую эксплуатацию пушки.due to the influence of high operating temperatures, the thermal cathode may be displaced relative to the optical axis and the focus of the electron beam may be disturbed; at high temperatures, spiral tungsten torsions become embrittle and break; the formation of an electron beam in the drift space is carried out by several magnetic lenses, which are a bulky heavy system that complicates the operation of the gun.
Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.This invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Техническая задача - получение стабильного электронного луча в широком диапазоне значений мощности, подводимой к аксиальной электронной пушке, и повышение эффективности работы пушки.The technical task is to obtain a stable electron beam in a wide range of power values supplied to the axial electron gun, and to increase the efficiency of the gun.
Технический результат изобретения - обеспечение стабильности тока и параметров электронного луча в условиях проведения длительных технологических процессов, повышение эффективности использования пушки; подавление поперечных тепловых скоростей электронов в ускоряющем промежутке эмиттер-анод пушки и повышение ламинарности электронного потока.The technical result of the invention is to ensure the stability of the current and the parameters of the electron beam in the conditions of long-term technological processes, increasing the efficiency of use of the gun; suppression of transverse thermal velocities of electrons in the accelerating gap of the emitter-anode of the gun and increasing the laminarity of the electron beam.
Технический результат достигается тем, что в аксиальной электронной пушке, содержащей катодный блок, накальный узел с вольфрамовой спиралью, эмиттер, фокусирующий электрод, анод и магнитную систему, установлен держатель, расположенный соосно с центральной осью пушки, на одном конце держателя размещен эмиттер, а противоположный конец соединен с катодным блоком, причем держатель выполнен в виде полого цилиндра из тугоплавкого металла, боковая поверхность которого перфорирована, а один из концов цилиндра соединен с катодным блоком посредством резьбы, магнитная система выполнена в виде короткой магнитной линзы, анод выполнен в виде вставки, соединенной с водоохлаждаемым анодным корпусом с помощью резьбы, фокусирующий электрод соединен с катодным блоком посредством резьбы.The technical result is achieved by the fact that in an axial electron gun containing a cathode block, a filament assembly with a tungsten helix, an emitter, a focusing electrode, an anode and a magnetic system, a holder is installed coaxially with the central axis of the gun, an emitter is placed at one end of the holder, and the opposite the end is connected to the cathode block, and the holder is made in the form of a hollow cylinder of refractory metal, the side surface of which is perforated, and one of the ends of the cylinder is connected to the cathode block in the middle Twomey thread, a magnetic system made in the form of a short magnetic lens, the anode is configured as an insert, coupled to the water cooled anode body by threads, a focusing electrode is connected to the cathode block by a screw.
Сущность изобретения поясняется фиг.1.The invention is illustrated in figure 1.
На фиг.1 представлена конструктивная схема аксиальной электронной пушки, где 1 - базовый высоковольтный изолятор, 2 - катодный блок, 3 - накальный узел, 4 - вольфрамовая спираль, 5 - экран, 6 - полый цилиндр, 7 - эмиттер, 8 - фокусирующий электрод, 9 - анодная вставка, 10 - водоохлаждаемый корпус анода, 11 - короткая магнитная линза.Figure 1 shows a structural diagram of an axial electron gun, where 1 is a basic high-voltage insulator, 2 is a cathode block, 3 is a filament assembly, 4 is a tungsten spiral, 5 is a screen, 6 is a hollow cylinder, 7 is an emitter, 8 is a focusing electrode , 9 — anode insert, 10 — water-cooled anode body, 11 — short magnetic lens.
На фиг.2 показан внешний вид аксиальной электронной пушки.Figure 2 shows the appearance of an axial electron gun.
На фиг.3 показана фотография электронного пучка в пространстве дрейфа.Figure 3 shows a photograph of an electron beam in the drift space.
Аксиальная электронная пушка работает следующим образом.Axial electron gun works as follows.
Основные элементы аксиальной электронной пушки: катодный блок 2, накальный узел 3, вольфрамовая спираль 4, экран 5, полый цилиндр 6 и эмиттер 7, защищены базовым высоковольтным изолятором 1.The main elements of the axial electron gun:
Эмиттер 7 нагревают бомбардировкой электронами, эмиттируемыми нагретой плоской вольфрамовой спиралью 4 при подаче ускоряющего напряжения между спиралью 4 и эмиттером 7. Формирование электронного пучка и проведение его в пространстве дрейфа осуществляют короткой магнитной линзой 11. Магнитные силовые линии магнитной линзы 11 совпадают с электронными траекториями (магнитное сопровождение пучка) в пространстве эмиттер 7 - анод 9, 10 электронной пушки, что приводит к подавлению поперечных тепловых скоростей эмиттированных электронов и улучшению ламинарности электронного потока.The emitter 7 is heated by bombardment by electrons emitted by a heated flat tungsten spiral 4 when an accelerating voltage is applied between the spiral 4 and the emitter 7. The formation of the electron beam and its conduction in the drift space is carried out by a short magnetic lens 11. The magnetic lines of force of the magnetic lens 11 coincide with the electron paths (magnetic beam tracking) in the space emitter 7 - anode 9, 10 of the electron gun, which suppresses the transverse thermal velocities of the emitted electrons and is improved ju laminar electron flow.
Кроме того, магнитная линза 11 служит для формирования протяженного электронного потока с малой угловой расходимостью в пространстве дрейфа. Эмиттер 7 и фокусирующий электрод 8 находятся под одним и тем же отрицательным потенциалом 10 кВ. Сферическая форма рабочей поверхности эмиттера 7, фокусирующий электрод 8, анодная вставка 9, расположенная в корпусе анода 10, охлаждаемого водой и короткая магнитная линза 11 обеспечивают фокусировку электронного луча с минимальными потерями мощности.In addition, the magnetic lens 11 serves to form an extended electron beam with a small angular divergence in the drift space. The emitter 7 and the focusing electrode 8 are under the same negative potential of 10 kV. The spherical shape of the working surface of the emitter 7, the focusing electrode 8, the anode insert 9, located in the body of the anode 10, cooled by water and a short magnetic lens 11 provide focusing of the electron beam with minimal power loss.
В случае выхода из строя эмиттера 7 или спирали 4 цилиндр 6 выворачивают из корпуса катодного блока 2 и заменяют эмиттер 7 или спираль 4. Затем полый цилиндр 6 устанавливают в прежнее положение. При этом эмиттер 7 занимает стандартное положение, обеспечивая полное сохранение межэлектродных зазоров и соосность оптической системы.In case of failure of the emitter 7 or coil 4, the cylinder 6 is turned out of the
За счет резьбовых соединений аксиальная электронная пушка быстро собирается и не требует юстировки. Элементы оптической системы занимают стандартное положение и параметры пушки стабильны.Due to threaded connections, the axial electron gun is quickly assembled and does not require adjustment. Elements of the optical system occupy a standard position and the parameters of the gun are stable.
Рабочее напряжение ускорения электронов - 10 кВ. Мощность электронного пучка изменяют напряжением между вольфрамовой спиралью 4 и эмиттером 7 при постоянном токе спирали 4.The working electron acceleration voltage is 10 kV. The power of the electron beam is changed by the voltage between the tungsten spiral 4 and the emitter 7 at a constant current of the spiral 4.
Аксиальная электронная пушка прошла проверку в течение шестнадцати часов непрерывной работы при максимальной мощности электронного луча 10 кВт.The axial electron gun was tested for sixteen hours of continuous operation at a maximum electron beam power of 10 kW.
За это время параметры аксиальной электронной пушки не претерпели никаких изменений, пробои по высокому напряжению отсутствовали. Время жизни спирали 4 или эмиттера 7 составляет ~300 час.During this time, the parameters of the axial electron gun did not undergo any changes, breakdowns by high voltage were absent. The lifetime of spiral 4 or emitter 7 is ~ 300 hours.
Аксиальную электронную пушку устанавливают в вакуумную рабочую камеру или вне ее в зависимости от схемы технологического процесса. Во втором случае используют дифференциальную откачку, которая обеспечивает стабильную работу пушки при напуске в рабочую камеру технологического газа до давления 1,3×10-1 Па.The axial electron gun is installed in the vacuum working chamber or outside it, depending on the technological process scheme. In the second case, differential pumping is used, which ensures stable gun operation when the process gas is poured into the working chamber to a pressure of 1.3 × 10 -1 Pa.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011108961/07A RU2479884C2 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Axial electron gun |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011108961/07A RU2479884C2 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Axial electron gun |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011108961A RU2011108961A (en) | 2012-09-27 |
RU2479884C2 true RU2479884C2 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=47077883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011108961/07A RU2479884C2 (en) | 2011-03-11 | 2011-03-11 | Axial electron gun |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2479884C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789848C1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-02-14 | Василий Юрьевич Григорьев | Electron gun cathode assembly |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5416381A (en) * | 1993-08-03 | 1995-05-16 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self aligning electron beam gun having enhanced thermal and mechanical stability |
US5869924A (en) * | 1996-07-08 | 1999-02-09 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Cathode structure and CRT electron gun adopting the same |
KR20020021877A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-23 | 김순택 | Electron gun cathod unit |
KR20030004537A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Cathode assembly of electron gun for cathode ray tube |
RU2238602C1 (en) * | 2000-12-26 | 2004-10-20 | Международный центр электронно-лучевых технологий Института электросварки им. Е.О. Патона | Electron gun with linear hot cathode for electron-beam heating |
RU82240U1 (en) * | 2008-09-24 | 2009-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Уникон Инжиниринг" | CONSTRUCTION HEAT-INSULATING PANEL |
RU2364980C1 (en) * | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Вадим Георгиевич Глебовский | Axial electron gun |
-
2011
- 2011-03-11 RU RU2011108961/07A patent/RU2479884C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5416381A (en) * | 1993-08-03 | 1995-05-16 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Self aligning electron beam gun having enhanced thermal and mechanical stability |
US5869924A (en) * | 1996-07-08 | 1999-02-09 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Cathode structure and CRT electron gun adopting the same |
KR20020021877A (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-23 | 김순택 | Electron gun cathod unit |
RU2238602C1 (en) * | 2000-12-26 | 2004-10-20 | Международный центр электронно-лучевых технологий Института электросварки им. Е.О. Патона | Electron gun with linear hot cathode for electron-beam heating |
KR20030004537A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Cathode assembly of electron gun for cathode ray tube |
RU2364980C1 (en) * | 2008-02-19 | 2009-08-20 | Вадим Георгиевич Глебовский | Axial electron gun |
RU82240U1 (en) * | 2008-09-24 | 2009-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Уникон Инжиниринг" | CONSTRUCTION HEAT-INSULATING PANEL |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789848C1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-02-14 | Василий Юрьевич Григорьев | Electron gun cathode assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011108961A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2557078C2 (en) | Electronic beam generator | |
JP4200656B2 (en) | Improvements on charged particle beams | |
JP6415388B2 (en) | Plasma generator | |
RU2016117814A (en) | PROCESSES USING REMOTE ARC PLASMA | |
US20200090897A1 (en) | Charged particle beam device | |
IL24630A (en) | Annular hollow cathode discharge apparatus | |
RU2479884C2 (en) | Axial electron gun | |
US3182175A (en) | Electron beam heating device | |
KR101983294B1 (en) | An Electron Structure of a Large Current Duo Plasmatron Ion Source for BNCT Accelerator and an Apparatus Comprising the Same | |
RU107657U1 (en) | FORVACUMUM PLASMA ELECTRONIC SOURCE | |
RU2323502C1 (en) | Gaseous-discharge electron gun | |
RU2699765C1 (en) | Axial electron gun | |
CN102296274A (en) | Shielding device for cathode arc metal ion source | |
LV14938B (en) | Gaseous-discharge electron gun | |
RU170782U1 (en) | VACUUM DISCHARGE | |
CN108172490B (en) | Multipurpose filament gas ion source device | |
RU159300U1 (en) | ELECTRONIC SOURCE WITH PLASMA EMITTER | |
JP6847267B2 (en) | Plasma source | |
RU2607398C2 (en) | Method of coatings application by plasma spraying and device for its implementation | |
RU2740146C1 (en) | Ion source (ion gun) | |
RU171229U1 (en) | VACUUM DISCHARGE | |
RU2654493C1 (en) | Vacuum arrester | |
RU196889U1 (en) | CONTROLLED DISCHARGE | |
KR101089231B1 (en) | X-ray tube | |
JP2010267504A (en) | Ion source |