SE469305B - Foerfarande foer framstaellning av hoegeffektiva jonridaaer med hoeg verkningsgrad - Google Patents

Description

'469 305 10 15 20 25 30 35 2 fönstrets ytareor. I tidigare kända anordningar varierar förlusten mellan 25 och 35 %. Dessutom åstadkommer dylik acceleration av elektroner från en öppning till en annan över en accelerationsspänning alltid att elektronerna träffar fönsteröppningens kanter och ytan av nedkyl- nings- och stödribborna som inifrån sett utskjuter från fönsteröppningarna, varvid de resulterande förlusterna ligger inom området 10 - 25 %. Själva fönstret åstad- kommer en förlust av minst 5 - 15 %. Ifall fönstren ersätts av ett litet hål anordnat i anordningen för avgivning av elektroner och för avtappning av luften som tvingats in i vakuumet med hj älp av högeffektiva pumpsystem, är den utkommande elektronstrålen först mycket tät och bör låtas bli jämnare i luften innan den används, eftersom alla elektronstråltillämpningar kräver en jämn dos per volym- eller areaenhet. Det är lätt att kalkylera att effekten som krävs i t.ex. en rökgas- tillämpning för att åstadkomma en minimidos på tvär- snittsprofilens varje punkt är därvid tre gånger större än i anordningar som framställer en ridåformig stråle.

För närvarande är det nödvändigt att använda höga effek- ter i det gömda glödet vid acceleration från öppning till öppning, vilket ofta förbrukar 5 - 10 % av total- effekten. Den beräknade verkningsgraden av denna accele- rationsteknik är i allmänhet så litet som 20 - 40 %.

T.ex. energin som i stora kraftverk förbrukas för ren- göring av rökgaser enligt denna teknik utgör flera pro- cent av kraftverkets behov av eleffekt, varför en för- höjd verkningsgrad är en viktig faktor då inköp av dessa anordningar skall göras attraktivare.

Uppfinningens avsikt uppnås med hjälp av ett förfarande som kännetecknas huvudsakligen av det som anges i bifogade patentkrav.

De viktigaste fördelarna med föreliggande upp- finning uppnås speciellt med hjälp av elektronaccele- 10 15 20 25 30 35 t§4e9 ses 3 rationstekniken, i vilken utformningen av elektronbanor utförs först i anslutning till lågenergiaccelerationen, medan elektronerna förs effektivt genom fönstren i den egentliga högenergiaccelerationen. Dessutom kan verk- ningsgraden av varje enskild anordning ökas, eftersom flera successiva fönster kan anordnas i anordningen, varvid varje fönster avger en högeffektiv jonridà.

I det följ ande beskrivs förfarandet enligt uppfinningen mera detaljerat med hänvisning till bi- fogade ritningar, där figur l är en allmän vy av en anordning enligt uppfinningen i riktning med de långa fönstren; och figur 2 visar anordningen för utförande av förfarandet i en genomskärning längs linjen A - A i figur 1, varvid det mellersta fönstret visas i plan med ritningen.

I förfarandet accelereras från en elektron- källa 1 erhållna elektroner av en lågenergiaccelera- tionsspänning mot gallerformiga föraccelerationsföns- ter 2. Motspänningstrådar 3 som är belägna mellan gallerfönstren och en magnetisk fördelare 4 är anordnade för att åstadkomma en jämn passage av elektroner till gallerfönstren. Dessutom omfattar anordningen egentliga accelerationsfönster 5 som är belägna på ett avstånd från föraccelerationsfönstren 2. En spänning av 100 eV förekommer mellan elektronkällan l och föraccelerations- fönstren 2, så att elektronernas hastighet över detta avstånd inte kommer att bli speciellt hög. Motspän- ningstrådarna 3 är belägna på ett annat avstånd från föraccelerationsfönstren 2, varvid trädens avstånd på- verkar elektronfördelningen i sidled på så sätt att elektronströmmen kommer att bli väsentligen jämn inom området för föraccelerationsfönstret. Mellan föraccele- rationsfönstren 2 och acoelerationsfönstren 5 råder en spänning av ca 300 kV, varvid elektronerna som kommit '469 305 10 15 20 25 30 35 4 till föraccelerationsfönstren utsätts för en stark acce- lerationseffekt. Det väsentliga i uppfinningen är att vid användning av en punktformig elektronkälla väljs ett lämpligt område i elektronströmmen, och elektronerna som rör sig inom detta område styrs med hjälp av motspän- ningstrådarna 3 till föraccelerationsfönstren 2 i önskad riktning, medan överflödiga elektroner och elektroner som rör sig i icke-önskad riktning kasseras då de träf- far väggarna i övre delen av utformningskammaren som innefattar elektronkällan 1, eftersom föraccelerations- fönstrens 2 attraktionskraft är svag i utformningskam- marens övre del. Eftersom spänningen mellan elektronkäl- lan 1 och föraccelerationsfönstren 2 är enbart 100 eV är förlusten, som de kasserade elektronerna förorsakar, praktiskt taget obetydlig då den jämförs med anord- ningens totala effektbehov. Största delen av anord- ningens effektbehov förbrukas i accelerationen av elek- tronerna som har träffat föraccelerationsfönstren, dvs. de förvalda elektronerna, av vilka de flesta kommer att ingå i den slutliga strålningen, med hjälp av den höga accelerationsspänningen mellan föraccelerationsfönstren 2 och de egentliga accelerationsfönstren 5. T.ex. vid en acceleration av 100 eV och en total acceleration av 300 keV kan utformningen av elektronbanor förbruka t.o.m. 90 % av elektroneffekten, vilket emellertid är endast 3 promille av totaleffekten. Dessutom kan elek- tronerna dras effektivt eftersom den låga accelerations- spänningens fältlinjer direkt på elektronkällans yta inte är tillräckligt starka för att åstadkomma ett ge- nomslag på grund av en plasmaurladdning. Den egentliga högspänningsaccelerationen kan nu påverkas direkt mel- lan det nedsänkta gallret eller föraccelerationsfönstren 2 och de uppåt böjda accelerationsfönstren 5, såsom visas i figurerna, varvid det elektriska fältets fält- linjer alltid för elektronerna som avges från galler- 10 15 #469 ass* 5 fönstren jämnt genom fönstren. På detta sätt åstadkoms flera (även tiotals) fönster i stället för ett smalt fönster och nedkylningsgallren i fönstren utelämnas.

Fönstermaterialet kan bestå av skikt genom att anordna t.ex. en berylliumhinna, som effektivt överför värme från fönstret till den nedkylna ramstrukturen, på inre ytan av ett titanfönster med god korrosionsbeständighet.

Ett fönster med dylik dubbelstruktur är dessutom betyd- ligt effektivare än ett konventionellt fönster som be- står enbart av titan. Titanfönstrets korrosionsbestän- dighet och mekaniska styrka kan vidare förbättras genom att nitrera dess yttre yta till en titannitridyta.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan be- skrivna tillämpningar utan den kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (4)

'469 505 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av högeffektiva jonridåer med hjälp av elektronacceleratorer, i vilket förfarande elektronerna accelereras först med en låg- spänning mellan en elektronkälla och föraccelerations- fönster (2) och därefter med en högspänning mellan för- accelerationsfönstren (2) och accelerationsfönster (5), k ä n n e t e c k n a t därav, att elektronkällan är ett tallriksformat sekundärglöd som är upphettat av elektroner accelererade från ett primärglöd, varvid elektronerna erhållna från sekundärglödets yta används i accelerationerna, att de från sekundärglödet erhållna elektronerna som skall accelereras med en lågspänning formas med både elektriska motspänningar (3) och mag- netisk fördelning (4) att bilda en homogen ström till föraccelerationsfönstren (2) utan hänsyn till att elek- troner går förlorade i väggar och fönsterkanter.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a t därav, att lågspänningsföraccelera- tionsfönstren. är nedsänkta gallerfönster (2), medan accelerationsfönstren (5) är böjda uppåt, varvid den höga accelerationsspänningens fältlinjer går homogent från ett fönster till ett annat.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att fönstret omfattar flera skikt, av vilka ett är ett berylliummetallskikt som effektivt leder värme från fönstret till ramstruk- turerna, och det yttersta skiktet är utgjort av ett material med god korrosionsbeständighet, såsom titan.

4. Förfarande enligt patentkravet l - 3, att accelerations- k ä n n e t e c k n a t därav, 'w fönstret behandlas kemiskt för att förbättra dess korro- sionsbeständighet t.ex. genom att förse titanfönstret med en titannitridyta. 4469 sssa