[go: up one dir, main page]

RU175600U1 - SOURCE OF ELECTRONS - Google Patents

SOURCE OF ELECTRONS Download PDF

Info

Publication number
RU175600U1
RU175600U1 RU2016149175U RU2016149175U RU175600U1 RU 175600 U1 RU175600 U1 RU 175600U1 RU 2016149175 U RU2016149175 U RU 2016149175U RU 2016149175 U RU2016149175 U RU 2016149175U RU 175600 U1 RU175600 U1 RU 175600U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welded
cermet
insulators
cathode
discharge chamber
Prior art date
Application number
RU2016149175U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Юрьевич Корнилов
Николай Гербертович Ремпе
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2016149175U priority Critical patent/RU175600U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU175600U1 publication Critical patent/RU175600U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H5/00Direct voltage accelerators; Accelerators using single pulses

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области плазменной техники. Разрядная камера источника электронов выполнена в виде неразборного металлокерамического узла, состоящего из высоковольтного керамического изолятора с припаянными к его торцевым частям металлическими манжетами и блока металлокерамических изоляторов, приваренных через переходное кольцо к манжете. К блоку изоляторов приварены анод со съемным кольцевым постоянным магнитом и полый катод. Съемный эмиттерный катод установлен на переходном кольце и закреплен на нем накидным фланцем. Внешняя часть накидного кольца, обращенная в сторону ускоряющего электрода, имеет скругленную форму. Технический результат - повышение надежности устройства. 1 ил.The utility model relates to the field of plasma technology. The discharge chamber of the electron source is made in the form of a non-separable cermet assembly, consisting of a high-voltage ceramic insulator with metal cuffs soldered to its end parts and a block of cermet insulators welded through the transition ring to the cuff. An anode with a removable annular permanent magnet and a hollow cathode are welded to the block of insulators. A removable emitter cathode is mounted on the adapter ring and mounted on it with a union flange. The outer part of the cap ring, facing the accelerating electrode, has a rounded shape. The technical result is an increase in the reliability of the device. 1 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к области плазменной техники и может быть применена при разработке электронно-лучевых устройств и использована в электронно-лучевых технологиях и экспериментальной физике.The utility model relates to the field of plasma technology and can be applied in the development of electron beam devices and used in electron beam technologies and experimental physics.

Уровень техникиState of the art

Известен электронный источник с плазменным эмиттером (Корнилов С.Ю. Получение остросфокусированных пучков в электронных пушках с плазменным катодом / С.Ю. Корнилов, И.В. Осипов, Н.Г. Ремпе // ПТЭ. - 2009. - №3. - С. 104-109), который включает в себя разрядную камеру, состоящую из двух катодов и размещенного между ними цилиндрического анода, ускоряющий электрод и магнитные фокусирующие катушки. Один из катодов (полый катод) представляет собой полый цилиндр, внутренняя поверхность которого является рабочей для горения разряда. Во втором катоде (эмиттерный катод) выполнен канал для выхода электронов в вакуум. Магнитное поле в разрядной камере создает постоянный кольцевой магнит. Полый и эмиттерный катоды изготовлены из магнитной стали и являются элементами магнитной цепи. Эмиссия электронов происходит через эмиссионный канал в промежуток, образованный эмиттерным катодом и ускоряющим электродом, между которыми прикладывается ускоряющее напряжение. Фокусировка электронного пучка осуществляется двумя магнитными катушками, закрепленными на лучепроводе. Указанный источник позволяет получать электронные пучки с энергией до 30 кэВ.Known electronic source with a plasma emitter (Kornilov S.Yu. Obtaining sharply focused beams in electron guns with a plasma cathode / S.Yu. Kornilov, I.V. Osipov, N.G. Rempe // PTE. - 2009. - No. 3. - S. 104-109), which includes a discharge chamber, consisting of two cathodes and a cylindrical anode placed between them, an accelerating electrode and magnetic focusing coils. One of the cathodes (hollow cathode) is a hollow cylinder, the inner surface of which is working for burning the discharge. In the second cathode (emitter cathode), a channel is made for the release of electrons into the vacuum. The magnetic field in the discharge chamber creates a permanent ring magnet. The hollow and emitter cathodes are made of magnetic steel and are elements of a magnetic circuit. Electron emission occurs through the emission channel into the gap formed by the emitter cathode and the accelerating electrode, between which an accelerating voltage is applied. The electron beam is focused by two magnetic coils mounted on the beam line. The specified source allows to obtain electron beams with energies up to 30 keV.

Недостаток данного технического решения состоит в невысокой (до 30 кВ) предельной энергии электронов.The disadvantage of this technical solution is the low (up to 30 kV) limiting electron energy.

Известен электронный источник с плазменным эмиттером (патент RU №159300, опубл. 10.02.2016), который включает в себя разрядную камеру, состоящую из полого и эмиттерного катодов и размещенного между ними цилиндрического анода, ускоряющий электрод и фокусирующую магнитную линзу. Полый катод представляет собой полый цилиндр. Эмиттерный катод составной, имеет форму диска. Основная часть эмиттерного катода изготовлена из немагнитного материала, а в центре размещена вставка из ферромагнитного материала. Разрядная камера находится в продольном магнитном поле, которое создается кольцевым Sm-Co (самарий-кобальтовым) магнитом. Для обеспечения выхода электронов из разрядной камеры во вставке выполнен канал.Known electronic source with a plasma emitter (patent RU No. 159300, publ. 02/10/2016), which includes a discharge chamber consisting of a hollow and emitter cathodes and a cylindrical anode placed between them, an accelerating electrode and a focusing magnetic lens. The hollow cathode is a hollow cylinder. The composite emitter cathode is disk-shaped. The main part of the emitter cathode is made of non-magnetic material, and an insert of ferromagnetic material is placed in the center. The discharge chamber is located in a longitudinal magnetic field, which is created by a ring Sm-Co (samarium-cobalt) magnet. To ensure the exit of electrons from the discharge chamber, a channel is made in the insert.

Недостатками электронного источника являются невысокая предельная энергия электронов и пониженная надежность источника из-за сложной конструкции эмиттерного катода. Вставка из ферромагнитного материала в области контакта с основной частью эмиттерного катода из-за краевых эффектов приводит к существенной концентрации магнитного поля, что повышает вероятность электрических пробоев высоковольтного промежутка электронного источника.The disadvantages of the electronic source are the low ultimate electron energy and reduced reliability of the source due to the complex design of the emitter cathode. An insert made of ferromagnetic material in the area of contact with the main part of the emitter cathode due to edge effects leads to a significant concentration of the magnetic field, which increases the likelihood of electrical breakdowns of the high voltage gap of the electronic source.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение электрических параметров устройства.The task to which the claimed utility model is directed is to increase the electrical parameters of the device.

Техническим результатом реализации полезной модели является повышение надежности устройства при работе с высоким (более 30 кВ) ускоряющим электроны напряжением.The technical result of the implementation of the utility model is to increase the reliability of the device when working with high (over 30 kV) electron accelerating voltage.

Технический результат достигается тем, что в источнике электронов, содержащем разрядную камеру, согласно предложенному решению разрядная камера выполнена в виде неразборного герметичного сварного металлокерамического узла, состоящего из высоковольтного керамического изолятора с припаянными к его торцевым частям металлическими манжетами и блока металлокерамических изоляторов, приваренных через переходное кольцо к манжете, при этом к блоку изоляторов приварены анод со съемным кольцевым магнитом и полый катод, а съемный эмиттерный катод установлен на переходном кольце и закреплен на нем накидным фланцем, внешняя часть которого, обращенная в сторону ускоряющего электрода, имеет скругленную форму.The technical result is achieved by the fact that in the electron source containing the discharge chamber, according to the proposed solution, the discharge chamber is made in the form of a sealed welded cermet unit, consisting of a high-voltage ceramic insulator with metal cuffs soldered to its end parts and a block of cermet insulators welded through an adapter ring to the cuff, while an anode with a removable ring magnet and a hollow cathode are welded to the block of insulators, and a removable emitter to Tod mounted on the adapter ring and is secured thereon compression flange, the outer portion of which facing towards the accelerating electrode has a rounded shape.

Полезная модель поясняется рисунком.The utility model is illustrated in the figure.

На рисунке представлен общий вид металлокерамического узла в разрезе.The figure shows a General view of the ceramic-metal node in the context.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Разрядная камера источника электронов выполнена в виде неразборного герметичного сварного металлокерамического узла. Металлокерамический узел состоит из высоковольтного керамического изолятора 1 с припаянными к его торцевым частям металлическими манжетами 2 и 3 и блока металлокерамических изоляторов 4, приваренных через переходное кольцо 5 к манжете 3. К блоку изоляторов 4 приварены анод 6 со съемным кольцевым магнитом 7 и полый катод 8. Съемный эмиттерный катод 9 установлен на переходном кольце 5 и закреплен на нем накидным фланцем 10. Внешняя часть накидного фланца 10, обращенная в сторону ускоряющего электрода 11, имеет скругленную форму для снижения напряженности ускоряющего электрического поля и повышения электрической прочности системы ускорения электронов.The discharge chamber of the electron source is made in the form of a non-separable sealed welded cermet unit. The cermet unit consists of a high-voltage ceramic insulator 1 with metal cuffs 2 and 3 soldered to its end parts and a block of cermet insulators 4, welded through an adapter ring 5 to the cuff 3. Anode 6 with a removable ring magnet 7 and a hollow cathode 8 are welded to the block of insulators 4 A removable emitter cathode 9 is mounted on the adapter ring 5 and secured thereto by a sleeve flange 10. The outer part of the sleeve flange 10, facing the accelerating electrode 11, has a rounded shape to reduce voltage the accelerating electric field and increasing the electric strength of the electron acceleration system.

Работа устройстваDevice operation

Между полым и эмиттерным катодами 8 и 9 съемным постоянным магнитом 7 создается аксиально-симметричное поле с индукцией на оси около 0.1 Т. Давление плазмообразующего газа в разрядной камере составляет примерно 5⋅10-2 Торр. Такое давление создается дозированным напуском газа с величиной около 10-20 см3 атм/h, который подается через канал в полом катоде 8 и откачивается через канал на оси эмиттерного катода 9. Разряд горит в непрерывном режиме с напряжением 350-450 V и током 0.1-1.5 А. Указанный диапазон токов разряда позволяет получать электронный пучок с током от единиц до нескольких сотен миллиампер. Эмиссия электронов из плазмы происходит через отверстие в эмиттерном катоде 9 разрядной камеры в область ускоряющего поля между этим катодом и заземленным высоковольтным анодом (экстрактором). Сформированный в ускоряющем промежутке электронный пучок фокусируется магнитным полем и транспортируется в вакуумную камеру или атмосферу через специальное устройство вывода.An axially symmetric field is created between the hollow and emitter cathodes 8 and 9 of the removable permanent magnet 7 with an induction on the axis of about 0.1 T. The pressure of the plasma-forming gas in the discharge chamber is approximately 5 примерно10 -2 Torr. Such pressure is created by a metered gas inlet with a value of about 10-20 cm 3 atm / h, which is supplied through the channel in the hollow cathode 8 and is pumped out through the channel on the axis of the emitter cathode 9. The discharge burns in continuous mode with a voltage of 350-450 V and a current of 0.1 -1.5 A. The specified range of discharge currents allows you to get an electron beam with a current from units to several hundred milliamps. Electron emission from plasma occurs through an opening in the emitter cathode 9 of the discharge chamber into the region of the accelerating field between this cathode and the grounded high-voltage anode (extractor). The electron beam formed in the accelerating gap is focused by a magnetic field and transported to a vacuum chamber or atmosphere through a special output device.

Заявленные задача и технический результат обеспечиваются за счет использования металлокерамических элементов, герметично сваренных между собой, на которых собирается разрядная камера источника электронов, а также применением в ускоряющем промежутке накидного фланца со скругленной формой, позволяющей снизить напряженность ускоряющего электрического поля и повысить тем самым электрическую прочность системы ускорения электронов. В целом, появляется возможность повысить ускоряющее напряжение электронного источника, а значит, и предельную энергию электронов. Кроме того, применение неразборного металлокерамического узла в конструкции разрядной камеры и повышение электрической прочности системы ускорения электронов делает электронный источник более надежным в эксплуатации и долговечным.The claimed task and the technical result are achieved through the use of cermet elements, hermetically welded together, on which the discharge chamber of the electron source is assembled, as well as the use of a ring flange with a rounded shape in the accelerating gap, which allows to reduce the intensity of the accelerating electric field and thereby increase the electric strength of the system acceleration of electrons. In general, it becomes possible to increase the accelerating voltage of an electronic source, and hence the limiting electron energy. In addition, the use of a non-separable cermet assembly in the design of the discharge chamber and an increase in the electric strength of the electron acceleration system make the electronic source more reliable and durable.

Claims (1)

Источник электронов, содержащий разрядную камеру, отличающийся тем, что разрядная камера выполнена в виде неразборного герметичного сварного металлокерамического узла, состоящего из высоковольтного керамического изолятора с припаянными к его торцевым частям металлическими манжетами и блока металлокерамических изоляторов, приваренных через переходное кольцо к манжете, при этом к блоку изоляторов приварены анод со съемным кольцевым магнитом и полый катод, а съемный эмиттерный катод установлен на переходном кольце и закреплен на нем накидным фланцем, внешняя часть которого, обращенная в сторону ускоряющего электрода, имеет скругленную форму.An electron source containing a discharge chamber, characterized in that the discharge chamber is made in the form of a non-separable sealed welded cermet unit, consisting of a high-voltage ceramic insulator with metal cuffs soldered to its end parts and a block of cermet insulators welded through an adapter ring to the cuff, while an anode with a removable ring magnet and a hollow cathode are welded to the block of insulators, and a removable emitter cathode is mounted on the adapter ring and mounted on it an acid flange, the outer part of which is facing the accelerating electrode, has a rounded shape.
RU2016149175U 2016-12-14 2016-12-14 SOURCE OF ELECTRONS RU175600U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149175U RU175600U1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 SOURCE OF ELECTRONS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149175U RU175600U1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 SOURCE OF ELECTRONS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU175600U1 true RU175600U1 (en) 2017-12-12

Family

ID=60719231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149175U RU175600U1 (en) 2016-12-14 2016-12-14 SOURCE OF ELECTRONS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU175600U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877582A (en) * 1995-10-17 1999-03-02 Ebara Corporation Method and apparatus for cooling window foils of electron beam accelerator
CN201536093U (en) * 2009-09-25 2010-07-28 江苏达胜加速器制造有限公司 Electron gun
RU159300U1 (en) * 2015-05-22 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) ELECTRONIC SOURCE WITH PLASMA EMITTER

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877582A (en) * 1995-10-17 1999-03-02 Ebara Corporation Method and apparatus for cooling window foils of electron beam accelerator
CN201536093U (en) * 2009-09-25 2010-07-28 江苏达胜加速器制造有限公司 Electron gun
RU159300U1 (en) * 2015-05-22 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) ELECTRONIC SOURCE WITH PLASMA EMITTER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US2014312763 A1, 23/10/2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4714860A (en) Ion beam generating apparatus
US4785220A (en) Multi-cathode metal vapor arc ion source
GB698005A (en) Improvements in or relating to electron discharge devices
US4122347A (en) Ion source
RU175600U1 (en) SOURCE OF ELECTRONS
US3344298A (en) Flash x-ray tube with gas focusing of beam
US4939425A (en) Four-electrode ion source
RU159300U1 (en) ELECTRONIC SOURCE WITH PLASMA EMITTER
CN116230472A (en) A Small Switchable Electron-Ion Gun
GB451724A (en) Improvement in electric oscillation generator
KR101938641B1 (en) Subminiature medical electron accelerator
US2685046A (en) Magnetron
CN117812795B (en) A device and method for generating a high-current pulsed ion beam of an electron cyclotron resonance ion source
RU209138U1 (en) Fore-vacuum plasma source of a pulsed electron beam based on a contracted arc discharge
RU2237942C1 (en) Heavy-current electron gun
RU2792844C1 (en) Pulse x-ray tube
RU2306683C1 (en) Plasma electron source
SU303738A1 (en) GAS-DISCHARGE ELECTRON RING HEATER
GB1410262A (en) Field optical systems
RU2654493C1 (en) Vacuum arrester
GB747707A (en) Improvements relating to electron guns
SU294545A1 (en) PLASMA SOURCE OF IONS - "ANTIPROBKTRON"
RU2209483C2 (en) Electron-and-ion source
Cornish et al. The use of an electron microchannel as a self-extracting and focusing plasma cathode electron gun
RU2084985C1 (en) Plasma beam s h f device

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190606

Effective date: 20190606

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201215