Способ получения электронного луча в аксиально-симметричном генераторе с термокатодом

ПАТЕН ОГОЕНЕР ногогенерав устоательают в 2 усе ае зд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Др-инж. Рудольф Хелль ГмбХ (Р(56) Плокс М, Элементарная теориягенерации электронного луча триоднми системами. - Журнал прикладнойфизики, т, 3,1951, с. 441-449,Шиллер 3, и др, Электронно-лучвая технология, Пер. с нем. - МЭнергия, 1980, с, 32-35.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЛУЧА В АКСИАЛЬНО - СИММЕТРИЧНОМ ГТОРЕ С ТЕРМОКАТОДОМ(57) Способ получения электронлуча в аксиально-симметричномторе с термокатодом реализованройстве, содержащем катод (К),могательный электрод (ВЭ) 2, анНа ВЭ 2 подают постоянный отрицный потенциал, а К 1 поддерживрежиме насыщения, причем на ВЭтанавливают напряжение на 1-27потенциала К 1,.Изобретение повстабильность мощности луча на илии, 3 ил,1 134Изобретение относится к технологии изготовления электровакуумныхприборов, в частности к генераторамэлектронного луча высокого постоянства для обработки материалов,Целью изобретения является повышение стабильности мощности луча на изделии.На фиг,1 и 2 приведены примерырасположения электродов системы генератора электронного луча и геометрия электронного луча; на фиг, 3 -схема для подогрева катода.Катод 1 (фиг,1) окружен кольцеобразным вспомогательным электродом 2,Вспомогательный электрод 2 имеет более отрицательный потенциал, чем катод 1Если катод 1 нагреть, то онэмиттирует преимущественно со своейповерхности 3 электронный луч, который движется в направлении анода 4с отверстием 5 и проходит сквозь него.На отдельных электродах могутбыть следующие, напряжения: на катоде -50 кВ, вспомогательном электроде 50,5 кВ и на аноде ОВ.Эквипотенциальная поверхность 6для потенциала поверхности катодаот края 7 поверхности 3 катода слегка поднимается и над вспомогательнымэлектродом 2 снова имеет тот же вид,за счет чего электроны, выходящиес боковых поверхностей катода, не добавляются к лучу,Благодаря укаэанному расположениюкатода и вспомогательного электродавозможнО совместно с нагревом катодадо постоянной температуры оптимальное использование системы по мощности, при этом полезно влияние вспомогательного электрода 2 как параметрадля Формирования электронного луча.Катод работает в режиме насьпценияи над поверхностью катода не образуется зона пространственного заряда.Причиной образования этой зоны в известных устройствах является то, чтопри неточном выборе эмиттирующей поверхности катода для управления токомлуча требуется подавать сравнительновысокий отрицательный потенциал наэлектрод Венельта, за счет чего отсасывающая напряженность поля передкатодом сильно, уменьшается, В этомслучае перед катодом образуется зонапространственного заряда из электронов. Обращенная к аноду поверхность4257 21015 20253035аоа 5 5055 зоны прострайственного заряда действует как виртуальный источник электронов Так как эмитирующая площадь зоны пространственного заряда всегда большем, чем активная площадь самого катода, то плотность эмиссии в таких системах меньше, т,е, направленность электронного луча хуже,Формирование луча можно изменять посредством вспомогательного электрода 2 (фиг2). В отличие от фиг,потенциал вспомогательного электрода 2 выбран более отрицательным,например -51 кВ. Ход линии -50 кВ между катодом и вспомогательным электродом круче, чем на фиг.1.Это приводит к тому, что выходящие иэ катода электроны Фокусируются в более тонкий электронный луч.Таким образом, посредством установки напряжения на вспомогательном электроде можно изменять геометрию электронного луча без изменения силы тока в луче,Ток эмиссии в режиме насьпцения зависит только от температуры катода. Поэтому, чтобы в данном случаеустановить определенную силу токаэлектронного луча, мощность нагревакатода регулируется так, что катодпостоянно имеет температуру, соответствующую требуемой силе тока,Ток эмиссии 1. (фиг.3) течет от генератора высокого напряжения Н через резистор измерения тока К к катоду К. На измерительном резисторепадает пропорциональное току эмиссии напряжение Б. Генератор Б обеспечивает напряжение П, пропорциональное току луча, Напряжения П .иУп подводятся к регулятору К, который выставляет источник напряжения БЯ цепи тока подогрева катода К так, чтобы 11 = 11, т.е, катод эмиттирует стабильный ток, причем вследствие однозначной связи между током эмиссии и температурой катода поддерживается постоянная температура катода.Так как ток луча управляется посредством напряжения на цилиндре Венельта, то мощность накала устанавливают такую, чтобы катод принял более высокую температуру, чем это необходимо для получения желательноготока луча. В течение срока службы;однако, сопротивление катода К 1 изменяется за счет испарения материала катода, Если катод нагревается ста3 13442бильным током, то мощность на катодедля нагрева и температура непрерывновозрастают, и, соответственно, снижается температура катода,ВИзменение температуры катода в результате старения вызывает изменениеэмиссионной способности катодаСтабильный ток луча можно поддерживатьрегулированием напряжения на электро в 10де Венельта, однако одновременно изменения напряжения на цилиндре Венельта вызывают изменение геометриилуча.Зти недостатки устраняются при 1 Впредлагаемом способе, так как дляполучения требуемой формы луча установленное напряжение Венельта.не изменяется, поскольку мощность подогрева в течение срока службы катода регулируется так, что катод всегда имеет одну и ту же температуру,П р и м е рНа вспомогательномэлектроде устанавливается напряжение- 600 В, обеспечивающее ток эмиссии 50 мА, при этом на изделии, помещенном на расстоянии 50 см от катода,диаметр луча 8 мм, При напряжении Ве 57нельта 500 В диаметр луча увеличивается до 15 мм, при напряжении Венельта 620 В он достигает О мм, Зффект постоянства мощности луча остается в пределах изменений напряжения Венельта 1-27, однако фокусировка оптимальна, т.е. наименьший диаметр луча достигается при напряжении Венельта 600 В,Формула изобретения Способ получения. электронного луча в аксиально-симметрйчном генераторе с термокатодом, анодом и вспомогательным электродом, поверхность которого, обращенная к аноду, размещена в одной плоскости с рабочей поверхностью катода, при котором на вспомогательный электрод подают постоянный отрицательный потенциал, а катод поддерживают в режиме насыщения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности мощности луча на изделии, на вспомогательном электроде устанавливают напряжение на 1-27. ниже потенциала катода. Составитель Н.Логутактор 0,10 рковецкая Техред А.Кравчук ектор А,Зимокосов Закаэ 484/59 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 НИИПИ Госу по делам и 13035, Мос аж 697арственнобретенива, ЖПодписноео комитета СССРи открытийРаушская наб д,4/5