[go: up one dir, main page]

RU2446503C2 - Cathode heating unit - Google Patents

Cathode heating unit Download PDF

Info

Publication number
RU2446503C2
RU2446503C2 RU2010109738/07A RU2010109738A RU2446503C2 RU 2446503 C2 RU2446503 C2 RU 2446503C2 RU 2010109738/07 A RU2010109738/07 A RU 2010109738/07A RU 2010109738 A RU2010109738 A RU 2010109738A RU 2446503 C2 RU2446503 C2 RU 2446503C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heater
cathode
heating unit
holder
core
Prior art date
Application number
RU2010109738/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010109738A (en
Inventor
Анатолий Кузьмич Евсеев (RU)
Анатолий Кузьмич Евсеев
Валерий Павлович Овчинников (RU)
Валерий Павлович Овчинников
Валерий Павлович Мазнев (RU)
Валерий Павлович Мазнев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова"
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 унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова"
Priority to RU2010109738/07A priority Critical patent/RU2446503C2/en
Publication of RU2010109738A publication Critical patent/RU2010109738A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2446503C2 publication Critical patent/RU2446503C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: cathode-heating unit comprises a cylindrical core, in the end of which there is a pellet of an emitting substance, a heater, a circular anisotropic pyrolytic graphite holder, a heater insulator, a support flange, a current lead insulator. At the same time the core holder is made in the form of a sleeve, where the heater insulator is inserted, and the pellet of the emitting substance rests on the core holder via a graphite bushing, and the circular pyrolytic anisotropic holder is extended to the end surface of the core holder.
EFFECT: increased service life of the cathode-heating unit with reduction of consumed capacity, simplified design.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройству источника электронов, и может быть использовано в ускорителях электронов, ускоренный пучок которых используется для радиационных технологий, таких как очистка сточных вод, очистка газов электростанций, работающих на угле, в линейных ускорителях, используемых для рентгеновской диагностики в медицинских целях, и в других технологиях.The invention relates to electronic equipment, in particular to an electron source device, and can be used in electron accelerators, the accelerated beam of which is used for radiation technologies, such as wastewater treatment, gas treatment of coal-fired power plants, in linear accelerators used for x-ray diagnostics for medical purposes, and in other technologies.

Известен катодно-подогревательный узел источника электронов для линейных ускорителей (В.А.Поляков, И.С.Щедрин «Источники электронов для линейных ускорителей и технологических целей.» "Труды XV Совещания по ускорителям заряженных частиц" Протвино 22…24 октября 1996 г. стр.24…28). Источник электронов состоит из двух узлов: высоковольтного узла и катодно-подогревательного узла. Конструкция катодно-подогревательного узла источника электронов состоит из держателя таблетки, эмитирующей электроны (эмиттера, изготовленного из LaB6) в виде полого усеченного конуса, прижима, который обеспечивает фиксацию таблетки эмиттера и ленточного вспомогательного катода-нагревателя, обеспечивающего бомбардировку эмиттера. Для этого создается разность потенциалов между катодом-подогревателем и эмиттером. Для обеспечения упругого контакта в течение всего времени работы эмиттера и прижима прижим, в его опорной части, выполнен с выступами, которые расположены вне зоны высоких температур, что значительно снижает скорость неупругих деформаций. Ленточный нагреватель имеет прорези, перпендикулярные его длинной стороне, и изолирован от основания керамическим изолятором. Рассеяние тепловой энергии осуществляется за счет нагрева большой поверхности деталей катодно-подогревательного узла. Потребляемая мощность катодно-подогревательного узлом, при диаметре эмиттера 4…6 мм, составляет 50…60 Вт. Длительная работа катодно-подогревательного узла может происходить без принудительного охлаждения, но требует определенного объема жидкого диэлектрика, располагающегося в высоковольтном узле источника электронов.Known cathode-heating unit of the electron source for linear accelerators (V.A. Polyakov, I.S. Shchedrin "Sources of electrons for linear accelerators and technological goals." "Proceedings of the XV Conference on charged particle accelerators" Protvino October 22 ... October 24, 1996 pg. 24 ... 28). The electron source consists of two nodes: a high-voltage node and a cathode-heating node. The design of the cathode-heating unit of the electron source consists of a holder of a tablet emitting electrons (an emitter made of LaB6) in the form of a hollow truncated cone, a clamp that secures the fixation of the emitter tablet and the auxiliary belt heater cathode, which ensures emitter bombardment. For this, a potential difference is created between the cathode-heater and the emitter. To ensure elastic contact during the entire time of operation of the emitter and the clamp, the clamp, in its supporting part, is made with protrusions that are located outside the high temperature zone, which significantly reduces the rate of inelastic deformation. The tape heater has slots perpendicular to its long side and is insulated from the base with a ceramic insulator. Heat energy is dissipated by heating a large surface of the parts of the cathode-heating unit. The power consumption of the cathode-heating unit, with an emitter diameter of 4 ... 6 mm, is 50 ... 60 watts. Long-term operation of the cathode-heating unit can occur without forced cooling, but it requires a certain volume of liquid dielectric located in the high-voltage unit of the electron source.

Наиболее близким к предлагаемому решению катодно-подогревательного узла является катодно-подогревательный узел (патент РФ №1156516, H01J 1/20, приоритет от 02.01.84, опуб. 30.08.1994, Бюл. №16, с.211), используемый в высоковольтных ускорителях электронов. Катодно-подогревательный узел содержит цилиндрический керн, в торце керна закреплена таблетка эмитирующего электроны вещества (эмиттера), установленная в кольцевой анизотропный графитовый держатель, у материала которого ось "С" совпадает с его осью. Ось "С" обеспечивается технологическим процессом изготовления деталей, она перпендикулярна плоскости осаждения графита. В контакте с таблеткой эмиттера находится подогреватель из углеродистого материала, а подогреватель состоит в контакте с токовводом, который совместно с подогревателем, эмиттером и кольцевым анизотропный графитовым держателем, подпружинены в сторону торцевой поверхности керна, относительно опорной втулки. Контактный подогреватель и токоввод изолированы от корпуса керна изоляторами. Керн и опорная втулка соединены между собой держателями из тонкой проволоки, что обеспечивает уменьшенную теплопередачу от эмиттера к опорной втулке катодно-подогревательного узла. В опорной втулке катодно-подогревательного узла находится гайка, с помощью которой обеспечивается регулировка усилия прижатия таблетки эмиттера, через кольцевой анизотропный графитовый держатель, к торцевой поверхности керна. Электрическая цепь нагрева эмиттера, таким образом, составлена изолированным токовводом, контактным подогревателем, эмиттером, кольцевым анизотропным графическим держателем, керном и держателями, соединенными с опорной втулкой.Closest to the proposed solution to the cathode-heating unit is the cathode-heating unit (RF patent No. 1156516, H01J 1/20, priority 02.01.84, publ. 30.08.1994, Bull. No. 16, p.211) used in high-voltage electron accelerators. The cathode-heating unit contains a cylindrical core, a core of a substance emitting electrons (emitter) is fixed at the end of the core, installed in an annular anisotropic graphite holder, the material of which axis "C" coincides with its axis. The axis "C" is provided by the technological process of manufacturing parts, it is perpendicular to the plane of deposition of graphite. A carbon material heater is in contact with the emitter tablet, and the heater is in contact with a current lead, which, together with the heater, emitter and anisotropic ring graphite holder, are spring-loaded towards the end face of the core relative to the support sleeve. The contact heater and current lead are insulated from the core body by insulators. The core and the support sleeve are interconnected by holders of thin wire, which provides reduced heat transfer from the emitter to the support sleeve of the cathode-heating unit. A nut is located in the supporting sleeve of the cathode-heating unit, with the help of which the effort of pressing the emitter tablet is regulated, through the annular anisotropic graphite holder, to the end surface of the core. The electric circuit for heating the emitter is thus constituted by an insulated current lead, contact heater, emitter, ring anisotropic graphic holder, core and holders connected to the supporting sleeve.

Известное решение катодно-подогревательного узла изложенное в аналоге решает задачу нагрева эмиттера, однако для создания ускоряющей разности потенциалов требуется дополнительный источник питания. Кроме того, в этой конструкции катодно-подогревательного узла необходимо обеспечить правильное положение эмиттера относительно держателя. При малейшем изменении положения эмиттера могут измениться условия формирования электронного пучка. Правильное положение эмиттера определяется прижимом, который находится в упругом состоянии и постоянно работает в режиме нагрев-охлаждение. Это со временем может привести к потере упругих свойств материала - прижима и как следствие смещению таблетки эмиттера. Возможна также деформация и даже разрушение эмиттера.The well-known solution of the cathode-heating unit described in the analogue solves the problem of heating the emitter, however, to create an accelerating potential difference, an additional power source is required. In addition, in this design of the cathode-heating unit, it is necessary to ensure the correct position of the emitter relative to the holder. At the slightest change in the position of the emitter, the conditions for the formation of an electron beam can change. The correct position of the emitter is determined by the clamp, which is in an elastic state and constantly works in the heating-cooling mode. Over time, this can lead to a loss of the elastic properties of the material - the clamp and, as a consequence, the displacement of the emitter tablet. Deformation and even destruction of the emitter is also possible.

Известное решение катодно-подогревательного узла указанное в прототипе решает задачу нагревания эмиттера, однако, в катодно-подогревательном узле должен быть постоянный контакт между эмиттером и подогревателем на протяжении всего срока службы. Это выполнить сложно из-за возможной деформации керна, потому что усилие пружины передается на него, а также из-за того, что пружина находится в зоне высоких температур. При большом количестве циклических изменений температуры (рабочая температура таблетки эмитирующей электроны ~1500°С) происходит снижение упругих свойств пружины, что приводит к ослаблению контакта между эмиттером и подогревателем. Эти факторы снижают долговечность катодно-подогревательного узла.The known solution of the cathode-heating unit indicated in the prototype solves the problem of heating the emitter, however, in the cathode-heating unit there should be constant contact between the emitter and the heater throughout the entire service life. This is difficult to accomplish because of the possible core deformation, because the force of the spring is transferred to it, and also because the spring is in the high temperature zone. With a large number of cyclic temperature changes (the working temperature of the tablet emitting electrons ~ 1500 ° C), the elastic properties of the spring decrease, which leads to a weakening of the contact between the emitter and the heater. These factors reduce the durability of the cathode-heating unit.

Фактически одни и те же факторы снижают долговечность устройств.In fact, the same factors reduce the durability of the devices.

Основной задачей, решаемой с помощью заявляемого устройства, является увеличение срока службы катодно-подогревательного узла при уменьшении мощности потребляемой им, упрощение конструкции.The main task solved by the inventive device is to increase the service life of the cathode-heating unit while reducing the power consumed by it, simplifying the design.

Сущность изобретения заключается в том, что в катодно-подогревательный узел, содержащего цилиндрический керн, в торце которого укреплена таблетка из эмитирующего вещества, подогреватель, кольцевой анизотропный пиролитический графитовый держатель, изолятор подогревателя, опорный фланец, изолятор токоввода, введен держатель керна, выполненый в виде стакана, в который вставлен изолятор подогревателя, а таблетка из эмитирующего вещества, опирается на держатель керна через втулку из графита, при этом кольцевой пиролитический анизотропный держатель продлен до торцевой поверхности держателя керна.The essence of the invention lies in the fact that in the cathode-heating unit containing a cylindrical core, in the end of which a tablet of emitting substance is fixed, a heater, an annular anisotropic pyrolytic graphite holder, a heater insulator, a support flange, a current lead insulator, a core holder made in the form cup, into which the insulator of the heater is inserted, and the tablet of the emitting substance, is supported on the core holder through a sleeve of graphite, while the annular pyrolytic anisotropic the holder is extended to the end surface of the core holder.

При этом между подогревателем и торцевой поверхностью держателя керна может быть введен экран с выступами в сторону держателя керна, а подогреватель выполнен в виде эллипсной спирали; размеры спирали определяется соотношением:In this case, between the heater and the end surface of the core holder, a screen with protrusions towards the core holder can be introduced, and the heater is made in the form of an ellipse spiral; the size of the spiral is determined by the ratio:

4d<Н<0,6D/3,2,4d <H <0.6D / 3.2,

В=3,2·Н,B = 3.2 · N

где d - диаметр проволоки подогревателя;where d is the diameter of the heater wire;

Н - высота навивки подогревателя;N - heater winding height;

D - диаметр таблетки эмитирующего вещества;D is the diameter of the tablet emitting substance;

В - ширина витка подогревателя.In - the width of the coil heater.

На Фиг.1 представлен катодно-подогревательный узел (продольное сечение по креплению подогревателя), на Фиг 2 изображено поперечное сечение катодно-подогревательного узла на уровне плоскости нагревателя, на Фиг.3 представлен катодно-подогревательный узел, подготовленный для формования подогревателя, на Фиг.4 представлено распределение температуры по диаметру эмиттера.Figure 1 shows the cathode-heating unit (longitudinal section along the mounting of the heater), Figure 2 shows the cross-section of the cathode-heating unit at the plane of the heater, Figure 3 shows the cathode-heating unit prepared for molding the heater, Fig. 4 shows the temperature distribution over the diameter of the emitter.

Катодно-подогревательный узел состоит из цилиндрического керна 1, таблетки 2, эмитирующей электроны (эмиттер), кольцевого анизотропного пиролитического графического держателя 3 (Фиг.1, 2). Таблетка 2 эмиттера опирается через втулку 4 на держатель керна 5. В зазоре 6 между таблеткой 2 эмиттера и торцевой поверхностью 7 держателя керна 5 размещен подогреватель 8, выводные концы 9 и 10 которого проходят через отверстия 11 в держателе керна 5 и отверстия 12 изолятора 13. Изолятор 13 вставлен вовнутрь держателя керна 5 и закреплен в нем лапками 14. Отверстия 12 изолятора 13 по диаметру больше отверстий 11 в держателе керна 5. Держатель керна 5 прикреплен к выступу 15 опорного фланца 16. Один конец 9 подогревателя 8 прикреплен к токовводу 17, который изолирован от фланца 16 изоляторами 18,19, другой конец 10 подогревателя 8 подсоединен через отверстие 20 к опорному фланцу 16.The cathode-heating unit consists of a cylindrical core 1, tablet 2, emitting electrons (emitter), an annular anisotropic pyrolytic graphic holder 3 (Fig.1, 2). The emitter tablet 2 is supported through the sleeve 4 on the core holder 5. In the gap 6 between the emitter tablet 2 and the end surface 7 of the core holder 5, a heater 8 is placed, the output ends 9 and 10 of which pass through the holes 11 in the core holder 5 and the holes 12 of the insulator 13. The insulator 13 is inserted inside the core holder 5 and secured in it with tabs 14. The holes 12 of the insulator 13 are larger in diameter than the holes 11 in the core holder 5. The core holder 5 is attached to the protrusion 15 of the support flange 16. One end 9 of the heater 8 is attached to the current lead 17, which from th e from the flange 16 isolators 18,19, the other end 10 of the heater 8 is connected through opening 20 to the support flange 16.

Последовательность сборки следующая: сначала собираются детали взаимодействующие с подогревателем 8 и подогреватель 8 монтируется на опорном фланце 16 и токовводе 17 (Фиг.3). Затем производится формовка подогревателя 8. Формовка подогревателей из вольфрама производится при нагревании его в среде водорода посредством пропускания электрического тока через подогреватель при визуальном контроле изделия. Затем устанавливается керн 1 с эмиттером 2 поверх кольцевого держателя 3 с вставленной в него втулкой 4, в месте контакта керна 1 и держателя керна 5 происходит электрическое и механическое соединение деталей в единое целое.The assembly sequence is as follows: first the parts interacting with the heater 8 are assembled and the heater 8 is mounted on the support flange 16 and the current lead 17 (Figure 3). Then, heater 8 is molded. Tungsten heaters are molded by heating it in a hydrogen medium by passing an electric current through the heater during visual inspection of the product. Then the core 1 with the emitter 2 is installed on top of the annular holder 3 with the sleeve 4 inserted into it, at the point of contact of the core 1 and the core holder 5, the parts are electrically and mechanically connected into a single unit.

В частном решении катодно-подогревательный узел может быть снабжен экраном 21 с отверстиями 22, имеющим выступы 23. Экран 21 и выступы 23, обеспечивающие зазор 24 между держателем керна 5 и экраном 21, создают дополнительное тепловое сопротивление, уменьшая потери тепловой энергии через нижнюю торцевую поверхность.In a particular solution, the cathode-heating unit may be provided with a screen 21 with holes 22 having protrusions 23. The screen 21 and protrusions 23, providing a gap 24 between the core holder 5 and the screen 21, create additional thermal resistance, reducing thermal energy loss through the lower end surface .

Держатель керна 5 в нижней части имеет окна 25 (Фиг.3), что увеличивает тепловое сопротивление от держателя керна 5 к выступу 15 опорного фланца 16, а также обеспечивают доступ к токовводу 17. Через отверстия 26 в опорном фланце 16 катодно-подогревательный узел прикрепляется к фланцу источника электронов.The core holder 5 in the lower part has windows 25 (Figure 3), which increases the thermal resistance from the core holder 5 to the protrusion 15 of the support flange 16, and also provides access to the current lead 17. Through the holes 26 in the support flange 16, the cathode-heating unit is attached to the flange of the electron source.

Предложенные конструктивные решения катодно-подогревательного узла позволяют производить технологические операции по сборке с максимальным доступом ко всем деталям узла и пооперационным контролем сборки, что является решением поставленной задачи.The proposed design solutions of the cathode-heating unit allow assembly operations to be carried out with maximum access to all parts of the assembly and operational assembly control, which is the solution to the problem.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При достижении необходимого вакуума в устройстве, где установлен катодно-подогревательный узел, включается цепь нагрева подогревателя 8. Подогреватель 8 по электрической цепи составленной токовводом 17 фланцем 16, выводными концами 9 и 10 и подогревателем 8, разогревается проходящим по этой цепи электрическим током. Тепло излучением передается от подогревателя 8 к таблетке 2 эмиттера.When the necessary vacuum is reached in the device where the cathode-heating unit is installed, the heating circuit of heater 8 is turned on. The heater 8 is heated by an electric current passing through this circuit through an electric circuit composed by a current lead 17 by a flange 16, output ends 9 and 10 and a heater 8. Heat is transmitted by radiation from the heater 8 to the emitter pellet 2.

Нагрев таблетки 2 эмиттера должен быть доведен до начала эмиссии электронов из материала таблетки. Этот нагрев можно получить за счет большого тока или за счет меньшего тока, но с использованием различных приемов, локализующих созданное подогревателем тепло. К ним относятся использование материалов с низкой теплопроводностью, использованием материалов с разной теплопроводящей способностью по структуре материала, использованием экранов.The heating of the tablet 2 emitter should be brought before the emission of electrons from the material of the tablet. This heating can be obtained due to a large current or due to a lower current, but using various techniques that localize the heat created by the heater. These include the use of materials with low thermal conductivity, the use of materials with different heat conductivity in the structure of the material, and the use of screens.

Тепло, создаваемое подогревателем 8, удерживается керном 1, эмиттером 2, держателем керна 5, изолятором 13, который имеет анизотропные свойство, состоящее в том, что теплопроводность поперек изолятора меньше тепловодности вдоль изолятора, кольцевого анизотропного графического держателя 3 и втулкой 4. Последние выполнены из анизотропного пиролитического графита, который имеет меньшую теплопроводность в поперечном направлении, что вместе с продлением держателя 3 до держателя керна 5 улучшает тепловые характеристики катодно-подогревательного узла.The heat generated by heater 8 is held by core 1, emitter 2, core holder 5, insulator 13, which has an anisotropic property, namely that the thermal conductivity across the insulator is less than the thermal conductivity along the insulator, the annular anisotropic graphic holder 3 and the sleeve 4. The latter are made of anisotropic pyrolytic graphite, which has lower thermal conductivity in the transverse direction, which, together with the extension of the holder 3 to the core holder 5 improves the thermal characteristics of the cathode-heating about the node.

Кроме того, держатель керна 5 в нижней части имеет окна 25, которые уменьшают сечение материала держателя керна 5, по которому могла быть утечка тепла за счет теплопроводности от держателя керна 5 к опорному фланцу 16. При этом опорный фланец 16 имеет меньшую толщину в месте крепления держателя керна 5, а опорный фланец 16 имеет тонкий выступ 15.In addition, the core holder 5 in the lower part has windows 25 that reduce the cross-section of the material of the core holder 5, which could cause heat leakage due to heat conduction from the core holder 5 to the support flange 16. In this case, the support flange 16 has a smaller thickness at the attachment point the core holder 5, and the support flange 16 has a thin protrusion 15.

На улучшение тепловых характеристик катодно-подогревательного узла влияет использование экрана 21 с выступами 23 в сторону экрана 21, которые уменьшают площадь контакта с держателем керна 5 и создают зазор 24 между ними, что уменьшает теплопроводность соединения экран 21 держатель керна 5.The improvement of the thermal characteristics of the cathode-heating unit is affected by the use of the screen 21 with projections 23 towards the screen 21, which reduce the contact area with the core holder 5 and create a gap 24 between them, which reduces the thermal conductivity of the connection of the screen 21 of the core holder 5.

Подогреватель 8 выполнен в виде эллипсной спирали. Это обусловлено тем, чтобы как можно большая площадь эмиттера 2 захватывалось тепловым потоком от подогревателя 8, при этом тепловой поток идет к эмиттеру 2 как с верхней ветви, так и с нижней. Такой же поток идет и в противоположную сторону, но там есть тепловая экранировка в виде держателя керна 5, изолятора 13 и экрана 21, которые достаточно эффективно препятствуют потерям тепловой энергии в этом направлении. Это конструктивное решение было проверено на макете катодно-подогревательного узла, которое показало, что разница температуры между эмиттером 8 и наружной поверхностью керна 1 составляет ~200°С при рабочей температуре эмиттера. Причем размеры подогревателя связаны соотношением:The heater 8 is made in the form of an ellipse spiral. This is due to the fact that the largest possible area of the emitter 2 is captured by the heat flux from the heater 8, while the heat flux goes to the emitter 2 both from the upper branch and from the lower one. The same flow goes in the opposite direction, but there is thermal shielding in the form of a core holder 5, an insulator 13 and a screen 21, which quite effectively prevent the loss of thermal energy in this direction. This design solution was tested on a prototype of the cathode-heating unit, which showed that the temperature difference between the emitter 8 and the outer surface of the core 1 is ~ 200 ° C at the working temperature of the emitter. Moreover, the dimensions of the heater are related by the ratio:

4d<Н<0,6D/3,2,4d <H <0.6D / 3.2,

В=3,2·Н,B = 3.2 · N

где d - диаметр проволоки подогревателя;where d is the diameter of the heater wire;

Н - высота навивки подогревателя;N - heater winding height;

D - диаметр таблетки эмитирующего вещества (эмиттера);D is the diameter of the tablet emitting substance (emitter);

В - ширина витка подогревателя.In - the width of the coil heater.

Высота навивки Н не может быть меньше четырех диаметров проволоки подогревателя 8, иначе проволока будет ломаться, а делать высоту больше, чем указанная величина не имеет смысла т.к. увеличивается внутренний объем устройства. Ширина витка В определяется исходя из оптимального соотношения площади эмиттера 2 и площади теплового потока, создаваемого подогревателем 8.The height of the winding H cannot be less than four diameters of the heater wire 8, otherwise the wire will break, and it does not make sense to make a height greater than the indicated value since The internal volume of the device is increasing. The width of the coil B is determined based on the optimal ratio of the area of the emitter 2 and the area of the heat flux generated by the heater 8.

На макете катодно-подогревательного узла было произведено исследование его температурных характеристик. Исследование проводилось на катодно-подогревательном узле с эмиттером диаметром 15 мм тепловизором марки "Tangem VS60". Результат измерения распределения температуры по диаметру эмиттера представлен на Фиг.4. Из графика видно, что температура на поверхности эмиттера практически одинакова, нет перегретых мест, которые могли бы повлиять на срок службы устройства.On the model of the cathode-heating unit, a study was made of its temperature characteristics. The study was conducted on a cathode-heating unit with an emitter with a diameter of 15 mm thermal imager brand "Tangem VS60". The result of measuring the temperature distribution along the diameter of the emitter is presented in Figure 4. The graph shows that the temperature on the surface of the emitter is almost the same, there are no overheated places that could affect the life of the device.

Данное конструктивное решение позволяет упростить конструкцию источника электронов, т.к. возможно его использование без дополнительных охлаждающих устройств, и нет усилий, которые воздействовали бы на эмиттер. Катодно-подогревательный узел прост в технологическом исполнении, на нем удобно проводить монтаж деталей, проводить и контролировать сложную операцию формовки подогревателя 8, также несложно провести окончательную сборку с высокой точностью геометрии.This design solution allows you to simplify the design of the electron source, because it can be used without additional cooling devices, and there is no effort that would affect the emitter. The cathode-heating unit is simple in technological design, it is convenient to carry out assembly of parts on it, to carry out and control the complex molding operation of heater 8, and it is also easy to carry out the final assembly with high geometry accuracy.

Благодаря данному техническому решению при макетировании катодно-подогревательного узла получены хорошие результаты: потребляемая мощность, при одной и той же температуре эмиттера уменьшилась в два раза, время выхода на рабочий режим сократилось на 40% за счет быстрого достижению температуры, при которой начинается эмиссия.Thanks to this technical solution, when prototyping the cathode-heating unit, good results were obtained: the power consumption, at the same emitter temperature, decreased by half, the exit time to the operating mode was reduced by 40% due to the rapid achievement of the temperature at which emission begins.

Claims (3)

1. Катодно-подогревательный узел, содержащий цилиндрический керн, в торце которого укреплена таблетка из эмитирующего вещества, подогреватель, кольцевой анизотропный пиролитический графитовый держатель, изолятор подогревателя, изолятор токоввода, опорный фланец, отличающийся тем, что в катодно-подогревательный узел введен держатель керна, выполненный в виде стакана, в который вставлен изолятор подогревателя, таблетка из эмитирующего вещества опирается на держатель керна через втулку из графита, а кольцевой анизотропный пиролитический графитовый держатель продлен до торцевой поверхности держателя керна.1. A cathode-heating unit containing a cylindrical core, in the end of which a tablet of emitting substance is fixed, a heater, an annular anisotropic pyrolytic graphite holder, a heater insulator, a current lead insulator, a support flange, characterized in that a core holder is inserted into the cathode-heating unit made in the form of a glass into which a heater insulator is inserted, a tablet of emitting substance rests on a core holder through a graphite sleeve, and the annular anisotropic pyrolytic The th graphite holder is extended to the end surface of the core holder. 2. Катодно-подогревательный узел по п.1, отличающийся тем, что между подогревателем и торцевой поверхностью держателя керна введен экран с выступами в сторону держателя керна.2. The cathode-heating unit according to claim 1, characterized in that between the heater and the end surface of the core holder a screen is introduced with protrusions towards the core holder. 3. Катодно-подогревательный узел по п.1, отличающийся тем, что подогреватель выполнен в виде эллипсной спирали, а ее размеры определяются соотношением:
4d<H<0,6D/3,2
В=3,2·Н, где
d - диаметр проволоки подогревателя;
Н - высота навивки подогревателя;
D - диаметр таблетки эмитирующего вещества;
В - ширина витка подогревателя.
3. The cathode-heating unit according to claim 1, characterized in that the heater is made in the form of an ellipse spiral, and its dimensions are determined by the ratio:
4d <H <0.6D / 3.2
B = 3.2 · N, where
d is the diameter of the heater wire;
N - heater winding height;
D is the diameter of the tablet emitting substance;
In - the width of the coil heater.
RU2010109738/07A 2010-03-15 2010-03-15 Cathode heating unit RU2446503C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109738/07A RU2446503C2 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Cathode heating unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109738/07A RU2446503C2 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Cathode heating unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010109738A RU2010109738A (en) 2011-09-20
RU2446503C2 true RU2446503C2 (en) 2012-03-27

Family

ID=44758495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010109738/07A RU2446503C2 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Cathode heating unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446503C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530533C1 (en) * 2013-02-21 2014-10-10 Иван Николаевич Столяров Cathode of x-ray tube

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1315195A1 (en) * 1985-07-08 1987-06-07 Предприятие П/Я А-1067 Cathode assembly of electron-beam gun
SU1156516A1 (en) * 1984-01-02 1994-08-30 В.П. Овчинников Cathode-heating unit
EP1347486A1 (en) * 2000-12-26 2003-09-24 Sony Corporation Cathode structure and production method therefor and electron gun and cathode ray tube
EP1612827A4 (en) * 2003-03-14 2006-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd INDIRECTLY HEATED CATHODE AND CATHODE TUBE COMPRISING THE SAME
RU2314591C1 (en) * 2006-04-26 2008-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Electron-beam gun cathode assembly, cathode heater, and heater holder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1156516A1 (en) * 1984-01-02 1994-08-30 В.П. Овчинников Cathode-heating unit
SU1315195A1 (en) * 1985-07-08 1987-06-07 Предприятие П/Я А-1067 Cathode assembly of electron-beam gun
EP1347486A1 (en) * 2000-12-26 2003-09-24 Sony Corporation Cathode structure and production method therefor and electron gun and cathode ray tube
EP1612827A4 (en) * 2003-03-14 2006-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd INDIRECTLY HEATED CATHODE AND CATHODE TUBE COMPRISING THE SAME
RU2314591C1 (en) * 2006-04-26 2008-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Electron-beam gun cathode assembly, cathode heater, and heater holder

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530533C1 (en) * 2013-02-21 2014-10-10 Иван Николаевич Столяров Cathode of x-ray tube

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010109738A (en) 2011-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101563521B1 (en) Radiation generating apparatus and radiation imaging apparatus
Heo et al. A vacuum-sealed miniature X-ray tube based on carbon nanotube field emitters
KR20140043146A (en) Radiation generating apparatus and radiation imaging apparatus
CN203800006U (en) High energy electron gun
EP1864311A2 (en) Magnetic head for x-ray source
EP3618093A1 (en) X-ray tube and x-ray generating device
JP2012221864A (en) X-ray generator and radiographic apparatus using the same
US9177753B2 (en) Radiation generating tube and radiation generating apparatus using the same
CN104470178A (en) X-ray device and CT equipment with the X-ray device
CN1954402B (en) Large area indicating electron beam irradiator with field emitter as electron source
RU2446503C2 (en) Cathode heating unit
JP7096779B2 (en) Ion source, and circular accelerator and particle beam therapy system using it
US5504798A (en) X-ray generation tube for ionizing ambient atmosphere
JPH02227950A (en) Electron gun having apparatus which generates magnetic field around cathode
CN108493087B (en) Field emission self-focusing pulse X-ray generating device integrated with high-voltage power supply
US4156159A (en) Self crossed field type ion source
US2677061A (en) Ion source
KR102589779B1 (en) Radiation generating device and radiation generating method
Bhattacharjee et al. Design and development of a 40 kV Pierce electron gun
US3331984A (en) Magnetic field shaping cylinder for confined flow electron guns
US2961562A (en) Oscillation suppression in high voltage electron guns
Munawar et al. Electron beam guns for high energy electron accelerators: An overview
JPS5920751Y2 (en) Sample heating equipment for electron microscopes, etc.
US20140226791A1 (en) X-Ray Tube
US1971812A (en) X-ray device

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150526

PD4A Correction of name of patent owner