WO2016117766A1 - 전자총 전원공급장치 - Google Patents

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WO2016117766A1
WO2016117766A1 PCT/KR2015/004685 KR2015004685W WO2016117766A1 WO 2016117766 A1 WO2016117766 A1 WO 2016117766A1 KR 2015004685 W KR2015004685 W KR 2015004685W WO 2016117766 A1 WO2016117766 A1 WO 2016117766A1
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WO
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pulse
power supply
electron gun
unit
switch
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Ceased
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PCT/KR2015/004685
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English (en)
French (fr)
Inventor
채종서
김희수
연영흠
이승현
이종철
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Sungkyunkwan University
Original Assignee
Sungkyunkwan University
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/248—Components associated with high voltage supply

Definitions

  • the present invention relates to an electron gun power supply device included in an electron accelerator for generating X-rays.
  • the electron accelerator is a device that accelerates a large amount of electron particles generated by an electron gun to high energy using a high power-frequency generator, and is widely used in various fields.
  • the present invention relates to an electron gun power supply having a general purpose for applying a high voltage in the form of pulses to the electron gun used in the electron accelerator, to provide a general-purpose electron gun power supply that can be used in a variety of electron guns having a bipolar tube and a triode type The purpose is.
  • Electron gun power supply apparatus includes a second power supply for providing power to the filament of the electron gun; A pulse power supply for providing pulse power to a grid portion or cathode of the electron gun; A first power supply unit providing a DC power supply of a predetermined voltage to the pulse power supply unit; A pulse generator for generating a pulse having a predetermined frequency and a predetermined bandwidth and providing the pulse to the pulse power supply unit; And a controller configured to generate a control signal for controlling at least one of the pulse power supply, the first power supply, and the pulse generator.
  • the controller may generate a first control signal for controlling the first power supply to supply the DC power of the predetermined voltage from the first power supply to the pulse power supply, and transmit the first control signal to the first power supply.
  • the first power supply unit may receive the first control signal and transfer the DC power of the predetermined voltage to the pulse power supply unit.
  • the predetermined voltage may vary from 0.0001 to 25KV.
  • the control unit may generate a second control signal for controlling the pulse generator to generate a pulse having a predetermined frequency and a predetermined bandwidth and transmit the same to the pulse generator.
  • the pulse generator may receive the second control signal from the controller to generate a pulse having the predetermined frequency and the predetermined bandwidth and transmit the generated pulse to the pulse power supply.
  • the pulse has a bandwidth of 0.00001 to 1s, the frequency may vary from 10 to 300 HZ.
  • the pulse power supply may include a first pulse voltage generator for generating a first pulse voltage by modifying the DC power delivered from the first power supply in the form of a pulse transmitted from the pulse generator.
  • the pulse power supply may further include a second pulse voltage generator having a frequency and bandwidth equal to the first pulse voltage and generating a second pulse voltage different by a predetermined voltage.
  • the second pulse voltage may be different from the magnitude of the first pulse voltage by -150V to + 150V.
  • the pulse power supply may further include a switch including a first switch connected to the first pulse voltage generator and the cathode.
  • the switch unit may further include a second switch connected to the second pulse voltage generator and the grid unit.
  • the controller may generate and transmit a fifth control signal for controlling both the first switch and the second switch to be turned on when the grid unit is included in the electron gun.
  • the switch unit receives the fifth control signal, turns on the first switch, transfers the first pulse voltage to the cathode, and turns on the second switch.
  • the second pulse voltage may be transferred to the grid unit.
  • the controller may control the first switch to be turned on, and generate and transmit a fifth control signal to the second switch to be turned off.
  • the switch unit receives the fifth control signal, turns on the first switch to transfer the first pulse voltage to the cathode, and turns off the second switch.
  • the second pulse voltage can be turned off.
  • the present invention has the advantage of providing an electron gun power supply that can be used universally in various fields according to the operation of the electron gun.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a bipolar tube electron gun according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a triode electron gun according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of an electron gun power supply device connected to a bipolar tube electron gun according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an electron gun power supply device connected to a triode electron gun according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram of a pulsed power supply connected to a bipolar tube electron gun according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a pulsed power supply connected to a triode electron gun according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph of a first pulse voltage and a second pulse voltage according to an embodiment of the present invention.
  • the bipolar tube electron gun 100 may include a cathode 110, a filament 120, a flange 140, an insulation 130.
  • Flange 140 is provided on one side of the electron gun 100 is configured to be coupled to the acceleration tube (not shown) and the overall appearance may be configured by rotational symmetry.
  • the cathode 110 positioned at the center of rotation is applied with a high voltage, and hot electrons are emitted in the right direction of the drawing.
  • low-energy hot electrons are emitted at various angles along the surface of the cathode 110, and may have straightness by the direction of the electric field applied to the electron gun 100.
  • This straightness is incident on an acceleration tube (not shown) and accelerated by high energy, which gradually increases the size of the bunch along with the space charge effect. Therefore, minimizing the divergence of the initial energy electron beam is very important in the electron accelerator, which is very sensitive to the strength of the electromagnetic field and the magnetic field.
  • the filament 120 is provided on one side of the electron gun 100 and is configured to heat the cathode 110.
  • the filament 120 is used to heat the cathode 110 above a predetermined temperature (eg, about 1000 ° C.).
  • the filament 120 may be adopted as a material having a melting point higher than the temperature heated at the cathode 110 (eg, 2000 ° C. or more).
  • Insulation 130 is provided to form a potential difference between the high voltage of the cathode and the ground of the flange, it may be provided in a plurality of stages.
  • the triode electron gun 100 of the present invention may further include a grid unit 150 provided between the anode and the cathode 110.
  • the grid unit 150 is provided in a direction of emitting electrons from the cathode 110.
  • Grid portion 150 is formed so that the hole is formed in the center of the electron can pass, it may be configured in a rotationally symmetrical.
  • FIG 3 and 4 show an electron gun power supply 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the electron gun power supply device 200 includes a control unit 210, a pulse generator 220, a first power supply unit 250, and a second power supply unit 230. ), It may include a pulse power supply 240.
  • the second power supply unit 230 may be connected to the filament 120 to supply power to the filament 120.
  • the control unit 210 is connected to the pulse generator 220, the first power supply unit 250, the pulse power supply unit 240, and to the grid unit 150 and / or the cathode 110. It is possible to control the pulse power delivered.
  • the pulse power supply 240 may be connected to the pulse generator 220 and the first power supply 250 to supply pulse power to the cathode 110 and / or the grid unit 150. have.
  • the controller 210 may generate a first control signal and transmit the first control signal to the first power supply 250.
  • the first control signal according to an embodiment of the present invention is a signal for controlling the DC power supply of a predetermined voltage from the first power supply 250 to the pulse power supply 240.
  • the first power supply unit 250 may receive the first control signal transmitted to provide a DC power source having a predetermined voltage to the pulse power supply unit 240.
  • the DC power of the predetermined voltage provided to the pulse power supply 240 may be a DC voltage having a size of 0.0001 to 25KV, and the voltage value of the delivered power is not fixed but may vary according to the type of the electron gun. have.
  • the control unit 210 may generate a second control signal and transmit the generated second control signal to the pulse generator 220.
  • the second control signal according to an embodiment of the present invention is a signal for controlling the pulse generator 220 to generate a pulse having a predetermined frequency and a predetermined bandwidth and to be transferred to the pulse power supply 240.
  • the pulse generator 220 may generate a pulse having a predetermined frequency and a predetermined bandwidth according to the second control signal received from the controller 210 and provide the generated pulse to the pulse power supply 240.
  • the bandwidth of the pulse generated here is 0.00001 to 1 ⁇ s, the frequency may be 10 to 300 HZ, and the bandwidth and / or frequency of the pulse may not be fixed, but may vary according to the type of electron gun.
  • the pulse power supply 240 may include a first pulse voltage generator 241 and a second pulse voltage generator 242.
  • the control unit 210 modifies the DC power of a predetermined voltage transferred from the first power supply unit 250 into a pulse having the same frequency and the same bandwidth as the pulse transmitted from the pulse generator 220.
  • the third control signal may be generated to be controlled to be transmitted to the first pulse voltage generator 241.
  • the first pulse voltage generator 241 may generate a DC power generator of a predetermined voltage transmitted from the first power supply 250 according to a third control signal received from the controller 210.
  • the first pulse voltage may be generated by modifying the pulse shape having the same frequency and the same bandwidth as the pulse transmitted from 220. That is, the first pulse voltage output from the first pulse voltage generator 241 has the voltage value of the DC power delivered from the first power supply 250 as the peak voltage value, and is transmitted from the pulse generator 220. It may be a DC voltage in the form of a pulse having the same frequency and bandwidth as the pulse.
  • the first pulse voltage may be a DC voltage having a bandwidth of 0.00001 to 1 ⁇ s, a frequency of 10 to 300 HZ, and a magnitude of 0.0001 to 25 KV.
  • the bandwidth, frequency, and magnitude of the voltage of the first pulse voltage may vary according to the type and magnitude of the electron gun.
  • the control unit 210 generates a fourth control signal for controlling to generate a second pulse voltage having a frequency and bandwidth equal to the first pulse voltage and differing by a predetermined voltage to generate a second pulse. It may be transferred to the voltage generator 242.
  • the second pulse voltage generator 242 receives the fourth control signal from the controller 210, has a frequency and bandwidth equal to the first pulse voltage, and is different from each other by a predetermined voltage. It can generate 2 pulse voltage.
  • the predetermined voltage may be higher than the first pulse voltage by a predetermined voltage or lower by a predetermined voltage.
  • the predetermined voltage may be 150 V higher or 150 V lower than the first pulse voltage.
  • the second pulse voltage may be a DC voltage having a bandwidth of 0.00001 to 1 ⁇ s, a frequency of 10 to 300 HZ, and a magnitude of + 150V to -150V at 0.0001 to 25KV.
  • the bandwidth, frequency, and magnitude of the voltage of the second pulse voltage may vary depending on the type of electron gun.
  • the pulse power supply 240 may further include a switch 243.
  • the switch unit 243 according to an embodiment of the present invention may include a first switch 243a and a second switch 243b.
  • the first switch 243a of the present invention is connected to the first pulse voltage generator 241 and the cathode 110, and the second switch 243b is the second pulse voltage generator 242 and the grid unit ( It is connected to the 150, the switching of the first switch 243a and the second switch 243b may be controlled according to the control signal of the controller 210.
  • the control unit 210 may generate a fifth control signal for controlling the on / off of the first switch 243a and the second switch 243b and transmit the generated fifth control signal to the switch unit 243.
  • the fifth control signal is a signal for controlling the switching to be different depending on whether the grid unit 150 is included in the electron gun.
  • the fifth control signal is a signal for controlling both the first switch 243a and the second switch 243b to be turned on, and the grid unit 150 in the electron gun. Is not included, the first switch 243a is turned on and the second switch 243b is a signal that controls to be turned off.
  • both the first switch 243a and the second switch 243b are turned on according to the received fifth control signal.
  • the first pulse voltage is transmitted to the cathode 110 and the second pulse voltage is transferred to the grid unit 150.
  • the first switch 243a and the second switch 243b are connected to the first switch 243a according to the received fifth control signal. Is on, and the second switch 243b is off. As a result, the first pulse voltage is transmitted to the cathode 110 and the second pulse voltage is turned off.
  • the electron gun power supply device 200 can control the ON / OFF of the pulse voltage transmitted to the grid unit 150, which can be used for both the dipole gun and the tripole gun. There is this.
  • first pulse voltage and the second pulse voltage have the same bandwidth and frequency but different voltage magnitudes.
  • the bandwidths, frequencies, and voltages of the first pulse voltage and the second pulse voltage output from the electron gun power supply 200 according to the exemplary embodiment of the present invention are all variable, the type of the electron gun Regardless of the use of the electron gun and the size of the electron gun, there is an advantage in that it can supply power suitable for the electron gun 100.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

본 발명은 2극 전자총 및 3극 전자총에 범용으로 이용될 수 있는 전자총 전원공급장치에 대한 것으로, 전자총의 필라멘트로 전원을 제공하는 제2 전원공급부;상기 전자총의 그리드부 또는 캐소드에 펄스 전원을 제공하는 펄스 전원공급부; 상기 펄스 전원공급부로 소정 전압의 DC 전원을 제공하는 제1 전원공급부; 소정 전압의 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 상기 펄스 전원공급부로 전달하는 펄스 제너레이터; 상기 펄스 전원공급부, 상기 제1 전원공급부, 상기 펄스 제너레이터 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 전자총 전원공급장치.

Description

전자총 전원공급장치
본 발명은 X-ray 발생을 위한 전자가속기에 포함된 전자총 전원공급장치에 관한 것이다.
전자가속기는 전자총에서 발생하는 다량의 전자 입자를 고출력-고주파 발생장치를 이용하여 고에너지로 가속시키는 장치로써, 현재 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
종래의 전자가속기는 다양한 응용분야에 사용하기 위하여 소형화 및 범용성에 초점을 맞추어 개발이 진행되고 있다.
전자가속기의 소형화를 달성하기 위하여, MeV급 이상 고에너지 전자빔을 발생시키는 선형 전자가속기의 단위 길이당 전기장의 세기를 높임과 동시에 높은 전자기 파장을 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이는 고에너지 전자빔 발생을 위하여 길이가 길어지는 선형가속기의 단점을 극복하기 위함이다. 국내에서는 L-band와 S-band 대역의 RF를 이용한 전자가속기가 개발 및 제작되었다.
* 더불어 다양한 분야에서 널리 사용할 수 있도록 범용성을 갖는 전자가속기 제작에 노력하고 있는데, 특히 초기 가속기에서 전자를 발생시킬 수 있는 전자총 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재 산업계에서는 전자빔 전류값이 높은 이극관 전자총이 주로 사용되고 있으며, 의료계에서는 전자빔의 양을 조절할 수 있는 삼극관 전자총이 사용되고 있다. 하지만 서로 다른 분야에서 사용하는 가속관의 경우 전자총 이후 부분의 구조가 대부분 동일하여 전자총의 교환을 통하여 다양한 분야에서 널리 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다. 그러나 현재는 이러한 특성을 갖는 전자총 및 전자총 전원공급장치가 존재하지 않아 한정된 용도에서 전자가속기를 고정하여 사용하고 있는 실정이다. 또한 고전압 Pulse 신호 조정이 자유로운 고전압 Pulse 전원공급장치 개발이 전무하여 사용자들에게 어려움을 주고 있다.
본 발명은 전자가속기에 사용하는 전자총에 펄스 형태의 고전압 인가를 위한 범용성을 가진 전자총 전원공급장치에 관한 것으로, 이극관 및 삼극관 형태를 갖는 다양한 전자총에 사용할 수 있는 범용성 전자총 전원공급장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자총 전원공급장치는 전자총의 필라멘트로 전원을 제공하는 제2 전원공급부; 상기 전자총의 그리드부 또는 캐소드에 펄스 전원을 제공하는 펄스 전원공급부; 상기 펄스 전원공급부로 소정 전압의 DC 전원을 제공하는 제1 전원공급부; 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 상기 펄스 전원공급부로 제공하는 펄스 제너레이터; 상기 펄스 전원공급부, 상기 제1 전원공급부, 상기 펄스 제너레이터 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1 전원공급부에서 상기 펄스 전원공급부로 상기 소정 전압의 DC 전원을 공급하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성하여 상기 제1 전원공급부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 제1 전원공급부는 상기 제1 제어신호를 전달받아 상기 소정 전압의 DC 전원을 펄스 전원공급부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 소정 전압은 0.0001 내지 25KV로 가변될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 펄스 제너레이터에서 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 펄스 전원공급부로 전달하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성하여 상기 펄스 제너레이터로 전달할 수 있다.
또한, 상기 펄스 제너레이터는 상기 제어부로부터 상기 제2 제어신호를 전달받아 상기 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 상기 펄스 전원공급부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 펄스는 대역폭는 0.00001 내지 1s이며, 주파수는 10 내지 300 HZ로 가변될 수 있다.
또한, 상기 펄스 전원공급부는 상기 제1 전원공급부로부터 전달된 DC 전원을 상기 펄스 제너레이터로부터 전달된 펄스 형태로 변성시켜 제1 펄스 전압을 생성하는 제1 펄스 전압 생성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 펄스 전원공급부는 상기 제1 펄스 전압과 동일한 주파수 및 대역폭을 가지면서, 소정 전압만큼 차이가 나는 제2 펄스 전압을 생성하는 제2 펄스 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 펄스 전압은 제1 펄스 전압의 크기와 -150 V 내지 +150 V 차이 날 수 있다.
또한, 상기 펄스 전원공급부는 상기 제1 펄스 전압 생성부 및 캐소드와 연결된 제1 스위치를 포함하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 제2 펄스 전압 생성부 및 그리드부와 연결된 제2 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 전자총에 그리드부가 포함된 경우에, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 온(ON)되도록 제어하는 제5 제어신호를 발생하여 상기 스위치부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는상기 전자총에 그리드부가 포함된 경우에, 상기 제5 제어신호를 전달받아, 상기 제1 스위치를 온 시켜 상기 제1 펄스 전압을 상기 캐소드로 전달하고, 상기 제2 스위치를 온 시켜 상기 제2 펄스 전압을 상기 그리드부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 전자총에 그리드부가 포함되지 않는 경우에, 상기 제1 스위치를 온 되도록 제어하고, 상기 제2 스위치는 오프되도록 제어하는 제5 제어신호를 발생하여 상기 스위치부로 전달할 수 있다.
또한, 상기 스위치부는 상기 전자총에 그리드부가 포함되지 않은 경우에, 상기 제5 제어신호를 전달받아, 상기 제1 스위치를 온 시켜 상기 제1 펄스 전압을 상기 캐소드로 전달하고, 상기 제2 스위치를 오프 시켜, 제2 펄스 전압을 오프 시킬 수 있다.
본 발명은 전자총의 동작에 따라 다양한 분야에서 범용적으로 이용될 수 있는 전자총 전원공급장치를 제공하는 장점이 있다.
전극 방식별 전자총마다 별도의 전원공급장치를 구비하지 않고, 공통으로 이용가능한 전자총 전원공급장치를 제공하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이극관 전자총의 단면도이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼극관 전자총의 단면도이다
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이극관 전자총과 연결된 전자총 전원공급장치의 블록도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼극관 전자총과 연결된 전자총 전원공급장치의 블록도이다
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이극관 전자총과 연결된 펄스 전원공급장치의 블록도이다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼극관 전자총과 연결된 펄스 전원공급장치의 블록도이다
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펄스 전압 및 제2 펄스 전압의 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전자총 전원공급장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 이극관 전자총의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이극관 전자총(100)은 캐소드(110), 필라멘트(120), 플랜지(140), 인슐레이션(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
플랜지(140)는 전자총(100)의 일측에 구비되어 가속관(미도시)과 결합할 수 있도록 구성되며 전체적인 외형은 회전대칭으로 구성될 수 있다.
회전중심 부분에 위치한 캐소드(110)는 고전압이 인가되며, 도면의 우측방향으로 열전자가 방출된다. 초기에 낮은 에너지의 열전자들은 캐소드(110) 표면을 따라 다양한 각도로 방출되며, 전자총(100)에 인가되는 전기장 방향에 의해 직진성을 가질 수 있게 된다. 이 직진성은 가속관(미도시)에 입사되어 높은 에너지로 가속되면서 공간전하효과와 함께 점차 전차 번치(bunch)의 크기를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 초기 에너지 전자빔의 발산을 최소로 하는 것이 전자가속기에서 매우 중요하며 이는 전자장의 세기와 자기장의 세기에 매우 민감하다.
필라멘트(120)는 전자총(100)의 일측에 구비되며, 캐소드(110)를 가열할 수 있도록 구성된다. 필라멘트(120)를 이용하여 캐소드(110)를 소정 온도(예컨대, 약 1000℃) 이상으로 가열할 수 있도록 구성된다. 이때 필라멘트(120)는 캐소드(110)에 가열되는 온도보다 더 높은 용융점(예컨대, 2000 ℃이상)의 소재로 채택될 수 있다.
인슐레이션(130)은 캐소드의 고전압과 플랜지의 그라운드 사이의 전위차를 형성하기 위해 구비되며, 복수의 단으로 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 삼극관 전자총(100)의 단면도이다. 본 발명의 삼극관 전자총(100)은 애노드와 캐소드(110) 사이에 구비되는 그리드(grid)부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 그리드부(150)는 캐소드(110)로부터 전자를 방출시키는 방향에 구비된다. 그리드부(150)는 중심부에 홀이 형성되어 전자가 통과할 수 있도록 구성되며, 회전대칭으로 구성될 수 있다.
도 3 과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자총 전원공급장치(200)를 도시한 것이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자총 전원공급장치(200)는 제어부(210), 펄스 제너레이터(220), 제1 전원공급부(250), 제2 전원공급부(230), 펄스 전원공급부(240)를 포함할 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전원공급부(230)는 필라멘트(120)와 연결되어, 필라멘트(120)로 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(210)는 펄스 제너레이터(220), 제1 전원공급부(250), 펄스 전원공급부(240)와 연결되어, 그리드부(150) 및/또는 캐소드(110)에 전달되는 펄스 전원을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원공급부(240)는 펄스 제너레이터(220) 및 제1 전원공급부(250)와 연결되어, 캐소드(110) 및/또는 그리드부(150)에 펄스 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(210)는 제1 제어신호를 생성하여, 제1 전원공급부(250)로 전달할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 제어신호는 제1 전원공급부(250)에서 펄스 전원공급부(240)로 소정 전압의 DC 전원이 제공되도록 제어하는 신호이다.
본 발명의 일 실시예예에 따른 제1 전원공급부(250)는 전달된 제1 제어신호를 전달받아 펄스 전원공급부(240)로 소정 전압의 DC 전원을 제공할 수 있다. 여기서 펄스 전원공급부(240)로 제공되는 소정 전압의 DC 전원은 바람직하게 0.0001 내지 25KV의 크기를 갖는 DC 전압일 수 있으며, 전달되는 전원의 전압값은 고정된 것이 아니라 전자총의 종류에 따라 가변될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(210)는 제2 제어신호를 생성하여 펄스 제너레이터(220)로 전달할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 제어신호는 펄스 제너레이터(220)에서 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 펄스 전원공급부(240)로 전달되록 제어하는 신호이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 제너레이터(220)는 제어부(210)로부터 전달받은 제2 제어신호에 따른 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 펄스 전원공급부(240)로 제공할 수 있다. 여기서 생성되는 펄스의 대역폭은 0.00001 내지 1μs이며, 주파수는 10 내지 300 HZ일 수 있으며, 펄스의 대역폭 및/또는 주파수는 고정된 값을 갖는 것이 아니라, 전자총의 종류에 따라 가변적일 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원공급부(240)을 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원공급부(240)는 제1 펄스 전압 생성부(241), 제2 펄스 전압 생성부(242)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(210)는 제1 전원공급부(250)로부터 전달된 소정 전압의 DC 전원을 펄스 제너레이터(220)로부터 전달된 펄스와 동일한 주파수 및 동일한 대역폭을 갖는 펄스 형태로 변성시키도록 제어하는제3 제어신호를 생성하여 제1 펄스 전압 생성부(241)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펄스 전압 생성부(241)는 제어부(210)로부터 전달받은 제3 제어신호에 따라 제1 전원공급부(250)로부터 전달된 소정 전압의 DC 전원을 펄스 제너레이터(220)로부터 전달된 펄스와 동일한 주파수 및 동일한 대역폭을 갖는 펄스 형태로 변성시켜, 제1 펄스 전압을 생성할 수 있다. 즉, 제1 펄스 전압 생성부(241)로부터 출력되는 제1 펄스 전압은 제1 전원공급부(250)로부터 전달된 DC 전원의 전압값을 피크 전압값으로 가지면서, 펄스 제너레이터(220)로부터 전달된 펄스와 동일한 주파수 및 대역폭을 갖는 펄스 형태의 DC 전압일 수 있다. 예컨대, 제1 펄스 전압은 대역폭은 0.00001 내지 1μs이며, 주파수는 10 내지 300 HZ이고, 0.0001 내지 25KV의 크기를 갖는 DC 전압일 수 있다. 제1 펄스 전압의 대역폭, 주파수, 전압의 크기는 전자총의 종류, 크기에 따라 가변적으로 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 따른 제어부(210)는 제1 펄스 전압과 동일한 주파수 및 대역폭을 가지면서, 소정 전압만큼 차이가 나는 제2 펄스 전압을 생성하도록 제어하는 제 4 제어신호를 생성하여 제2 펄스 전압 생성부(242)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 제2 펄스 전압 생성부(242)는 제어부(210)로부터 제4 제어신호를 전달받아, 제1 펄스 전압과 동일한 주파수 및 대역폭을 가지면서, 소정 전압만큼 차이가 나는 제2 펄스 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 소정 전압은 제1 펄스 전압보다 소정 전압 만큼 높거나, 소정 전압 만큼 낮을 수 있으며, 바람직하게는 제1 펄스 전압보다 150 V 높거나, 150 V 낮을 수 있다. 예컨대, 제2 펄스 전압은 대역폭는 0.00001 내지 1μs이며, 주파수는 10 내지 300 HZ이고, 0.0001 내지 25KV에서 +150V 내지 -150V의 크기를 갖는 DC 전압일 수 있다. 제2 펄스 전압의 대역폭, 주파수, 전압의 크기는 전자총의 종류에 따라 가변적으로 변할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전원공급부(240)는 스위치부(243)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치부(243)는 제1 스위치(243a)와 제2 스위치(243b)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 스위치(243a)는 제1 펄스 전압 생성부(241) 및 캐소드(110)부와 연결되어 있으며, 제2 스위치(243b)는 제2 펄스 전압 생성부(242) 및 그리드부(150)와 연결되어 있으며, 제1 스위치(243a)와 제2 스위치(243b)의 스위칭은 제어부(210)의 제어신호에 따라 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(210)는 제1 스위치(243a) 및 제2 스위치(243b)의 온/오프를 제어하는 제5 제어신호를 발생시켜, 스위치부(243)로 전달할 수 있다. 여기서, 제 5 제어신호는 전자총에 그리드부(150)가 포함되어 있는 가 여부에 따라 스위칭이 상이하도록 제어하는 신호이다.
전자총에 그리드부(150)가 포함된 경우에, 제5 제어신호는 제1 스위치(243a) 및 제2 스위치(243b)가 모두 온(ON)되도록 제어하는 신호이며, 전자총에 그리드부(150)가 포함되지 않은 경우에, 제1 스위치(243a)는 온 시키고, 제2 스위치(243b)는 오프(OFF)시키도록 제어하는 신호이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 그리드부(150)가 포함된 경우에, 제1 스위치(243a)와 제2 스위치(243b)는 전달받은 제5 제어신호에 따라 모두 온된다. 그 결과, 제1 펄스 전압은 캐소드(110)로 전달되고, 제2 펄스 전압은 그리드부(150)로 전달된다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 그리드부(150)가 포함되지 않은 경우에, 제1 스위치(243a)와 제2 스위치(243b)는 전달받은 제5 제어신호에 따라, 제1 스위치(243a)는 온 되고, 제2 스위치(243b)는 오프된다. 그 결과, 제1 펄스 전압이 캐소드(110)로 전달되며, 제2 펄스 전압은 OFF된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자총 전원공급장치(200)는 그리드부(150)로 전달되는 펄스 전압의 ON/OFF를 제어할 수 있어, 이극 전자총 및 삼극 전자총에 모두 이용될 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펄스 전압과 제2 펄스 전압을 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 펄스 전압과 제2 펄스 전압은 대역폭와 주파수가 같으나, 전압의 크기가 다르다.
도 7을 계속 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자총 전원공급장치(200)에서 출력되는 제1 펄스 전압 및 제2 펄스 전압의 대역폭, 주파수, 전압의 크기가 모두 가변적이므로, 전자총의 종류, 전자총의 용도, 전자총의 크기와 무관하게 모두 전자총(100)에 적합한 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 전자총의 필라멘트로 전원을 제공하는 제2 전원공급부;
    상기 전자총의 그리드부 또는 캐소드에 펄스 전원을 제공하는 펄스 전원공급부;
    상기 펄스 전원공급부로 소정 전압의 DC 전원을 제공하는 제1 전원공급부;
    소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 상기 펄스 전원공급부로 제공하는 펄스 제너레이터;
    상기 펄스 전원공급부, 상기 제1 전원공급부, 상기 펄스 제너레이터 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 전자총 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 전원공급부에서 상기 펄스 전원공급부로 상기 소정 전압의 DC 전원을 공급하도록 제어하는 제1 제어신호를 생성하여 상기 제1 전원공급부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전원공급부는 상기 제1 제어신호를 전달받아 상기 소정 전압의 DC 전원을 펄스 전원공급부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 전압은 0.0001 내지 25KV로 가변되는 전자총 전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 펄스 제너레이터에서 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 펄스 전원공급부로 전달하도록 제어하는 제2 제어신호를 생성하여 상기 펄스 제너레이터로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 제너레이터는 상기 제어부로부터 상기 제2 제어신호를 전달받아 상기 소정 주파수와 소정 대역폭을 갖는 펄스를 생성하여 상기 펄스 전원공급부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  7. 제1항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스는 대역폭는 0.00001 내지 1μs이며, 주파수는 10 내지 300 HZ로 가변되는 전자총 전원공급장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 전원공급부는 상기 제1 전원공급부로부터 전달된 DC 전원을 상기 펄스 제너레이터로부터 전달된 펄스와 동일한 주파수 및 대역폭을 갖는 펄스 형태로 변성시켜 제1 펄스 전압을 생성하는 제1 펄스 전압 생성부를 포함하는 전자총 전원공급장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펄스 전원공급부는 상기 제1 펄스 전압과 동일한 주파수 및 대역폭을 가지면서, 소정 전압만큼 차이가 나는 제2 펄스 전압을 생성하는 제2 펄스 전압 생성부를 더 포함하는 전자총 전원공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 펄스 전압은 상기 제1 펄스 전압의 크기와 -150 V 내지 +150 V 차이 나는 전자총 전원공급장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 펄스 전원공급부는
    상기 제1 펄스 전압 생성부 및 캐소드와 연결된 제1 스위치를 포함하는 스위치부를 더 포함하는 전자총 전원공급장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스위치부는
    상기 제2 펄스 전압 생성부 및 그리드부와 연결된 제2 스위치를 더 포함하는 전자총 전원공급장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전자총에 그리드부가 포함된 경우에, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 온(ON)되도록 제어하는 제5 제어신호를 발생하여 상기 스위치부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스위치부는
    상기 전자총에 그리드부가 포함된 경우에, 상기 제5 제어신호를 전달받아, 상기 제1 스위치를 온 시켜 상기 제1 펄스 전압을 상기 캐소드로 전달하고, 상기 제2 스위치를 온 시켜 상기 제2 펄스 전압을 상기 그리드부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전자총에 그리드부가 포함되지 않는 경우에, 상기 제1 스위치를 온 되도록 제어하고, 상기 제2 스위치는 오프되도록 제어하는 제5 제어신호를 발생하여 상기 스위치부로 전달하는 전자총 전원공급장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 스위치부는
    상기 전자총에 그리드부가 포함되지 않은 경우에, 상기 제5 제어신호를 전달받아, 상기 제1 스위치를 온 시켜 상기 제1 펄스 전압을 상기 캐소드로 전달하고, 상기 제2 스위치를 오프 시켜, 제2 펄스 전압을 오프 시키는 전자총 전원공급
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