SU1734132A1

SU1734132A1 - Gaseous-discharge electron gun

Info

Publication number: SU1734132A1
Application number: SU884635276A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Новиков; Анатолий Иванович Мохнатюк
Original assignee: Винницкий политехнический институт
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1992-05-15

Abstract

Изобретение относитс к газоразр дным электронным приборам, в которых формируютс электронные пучки, а именно к электронным пушкам на основе высоковольтного тлеющего разр да низкого давлени , и может быть использовано дл возбуждени различных сред и электроннолучевой обработки материалов. Целью изобретени вл етс повышение эффективности обеспечени работоспособности при различной пространственной ориентации пушки. Пушка содержит разделенные изол тором 2 плоский холодный катод 1 и плоский перфорированный анод 3, установленный в разр дной камере с возможностью перемещени , механизм привода анода и фольговое выводное окно 16. Анод установлен на опорах с возможностью перемещени параллельно его плоскости, механизм привода анода расположен за пределами разр дной камеры и выполнен в виде двух идентичных редукторов, в которых ведущие валы неподвижно соединены с валом электродвигател , а на ведомых валах установлены полуоси 8 с заданным и одинаковым по величине и направлению эксцент (Л СThe invention relates to gas discharge electronic devices in which electron beams are formed, namely electron guns based on a high-voltage glow discharge of low pressure, and can be used to excite various media and electron-beam processing of materials. The aim of the invention is to increase the efficiency of ensuring operability with different spatial orientation of the gun. The gun contains a flat cold cathode 1 separated by an insulator 2 and a flat perforated anode 3 mounted in a discharge chamber with movement, an anode drive mechanism and a foil lead-out window 16. The anode is mounted on supports to move parallel to its plane, the anode drive mechanism is located behind the limits of the discharge chamber and are made in the form of two identical gearboxes, in which the drive shafts are fixedly connected to the motor shaft, and on the driven shafts there are semi-axes 8 with the specified and the same m in size and direction of eccentricity (L C

Description

Изобретение относитс к газоразр дным электронным приборам, в которых формируютс электронные пучки, а именно к электронным пушкам на основе высоковольтного тлеющего разр да низкого давле- ни , и может быть использовано дл возбуждени различных сред и электроннолучевой обработки материалов.The invention relates to gas discharge electronic devices in which electron beams are formed, namely electron guns based on a low-pressure high-voltage glow discharge, and can be used to excite various media and electron-beam processing of materials.

Известна конструкци газоразр дной электронной пушки, анодный узел которой выполнен перфорированным. Это обеспечивает получение потока электронов большого сечени , состо щего из значительного числа отдельных электронных пучков, количество которых равно числу отверстий в перфорированном аноде. После прохожде- ни анода этот многолучевой поток выводитс в рабочую камеру через разделительное устройство, состо щее из фольги и опорной решетки.A known design of a gas discharge electron gun, the anode assembly of which is perforated. This provides a flow of electrons of large cross section, consisting of a significant number of individual electron beams, the number of which is equal to the number of holes in the perforated anode. After the passage of the anode, this multipath stream is output to the working chamber through a separation device consisting of a foil and a support grid.

Известна конструкци газоразр дной электронной пушки с холодным катодом, в которой имеетс катод с экраном, закрывающим его нерабочую часть поверхности, об- рабатываемый материал или мишень, бомбардируемую электронным потоком, и расположенный между ними анодный узел в виде подвижного перфорированного анода с приводом. При перемещении перфорированного анода происходит перемещение ионных пучков по поверхности катода и электронных по поверхности мишени.A cold cathode gas discharge electron gun is known in which there is a cathode with a screen covering its non-working part of the surface, the material being processed or the target bombarded by the electron flow, and the anode assembly in the form of a movable perforated anode with a drive located between them. When moving the perforated anode, the ion beams move along the cathode surface and electron beams along the target surface.

Наиболее близкой к изобретению вл етс газоразр дна электронна пушка с холодным катодом, укрепленным на высоковольтном изол торе и подвижным в горизонтальной плоскости перфорирован- ным плоским анодом, свободно подвешенным на гибких стержн х к корпусу. К аноду неподвижно присоединены корпуса электродвигателей с эксцентрично посаженными на вал ротора грузами. Параллельно плоско- сти анода установлена опорна решетка с фольгой, котора отдел ет разр дную камеру электронной пушки от технологическойClosest to the invention is a cold cathode gas discharge electron gun mounted on a high-voltage insulator and horizontally perforated flat anode perforated freely suspended on flexible rods to the body. Motor cases with eccentrically mounted on the rotor shaft weights are fixedly attached to the anode. Parallel to the anode plane, a support grid with a foil is installed, which separates the discharge chamber of the electron gun from the technological chamber.

камеры. Плоскопараллельное движение анода обеспечивает посто нную плотность электронов по всей площади поперечного сечени многопучкового потока, что положительно вли ет на стабильность технологического процесса обработки материала.cameras. The plane-parallel movement of the anode provides a constant electron density over the entire cross-sectional area of the multibeam flow, which positively affects the stability of the material processing process.

Недостатком этой пушки вл етс невозможность использовани такой конструкции в передвижных установках и в услови х, допускающих возможность нарушени горизонтального положени анода или по влени инерционных нагрузок в плоскости анода в результате внешних воздействий .The disadvantage of this gun is that it is impossible to use such a structure in mobile installations and in conditions that allow for the possibility of disrupting the horizontal position of the anode or the occurrence of inertial loads in the plane of the anode as a result of external influences.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности за счет обеспечени ра- ботоспособности при различной пространственной ориентации пушки. Изобретение может быть использовано на подвижных объектах.The aim of the invention is to increase efficiency by ensuring operability with different spatial orientation of the gun. The invention can be used on moving objects.

Поставленна цель достигаетс тем, что анод установлен на жестких параллельных стержн х, концы которых шарнирно закреплены соответственно в корпусе и на аноде, механизм перемещени которого размещен вне корпуса и выполнен в виде двух одинаковых черв чных реду.чгоров. Ведущие валы редукторов жестко соединены с валом электропривода , а на ведомых валах, расположенных перпендикул рно плоскости анода, с одинаковым по величине и направлению эксцентриситетом закреплены полуоси. На них шарнирно установлены стержневые т ги , жестко соединенные с торцовой частью анода. Между т гами и корпусом установлены уплотн ющие элементы, выполненные в виде сильфонов.The goal is achieved by the fact that the anode is mounted on rigid parallel rods, the ends of which are hinged respectively in the housing and on the anode, the movement mechanism of which is placed outside the housing and is made in the form of two identical worm gears. The drive shafts of the gearboxes are rigidly connected to the shaft of the electric drive, and the semi-axes are fixed on the driven shafts perpendicular to the anode plane, with the same magnitude and direction of eccentricity. They are pivotally mounted rod rods, rigidly connected to the end part of the anode. Sealing elements made in the form of bellows are installed between the rods and the housing.

На фиг. 1 изображена газоразр дна электронна пушка; на фиг. 2 - конструктивна пространственна схема узла подвижного анода с приводом.FIG. 1 shows a gas discharge of an electron gun; in fig. 2 is a constructive spatial diagram of a motorized anode assembly.

Газоразр дна электронна пушка содержит холодный катод 1, укрепленный на высоковольтном изол торе 2, перфорированный плоский анод 3, подвешенный к корпусу 4 на одинаковой длины жестких стержн х 5. Стержни 5 с анодом 3 и корпусом 4 образуют сферические кинематические пары 6, что обеспечивает возможность перемещени в плоскости, практически параллельной плоскости анода, У аноду 3 неподвижно присоединены т ги 7, образу- ющие вращательные кинематические пары с цилиндрическими поверхност ми полуосей 8, установленных с эксцентриситетом е на ведомых валах 9 черв чных редукторов 10. Хвостовики ведущих валов 11 обоих редукторов 10 соединены муфтами 12 с валом ротора электродвигател 13, выполненного с двум хвостовиками. Между корпусом 4 и т гой 7 установлены уплотни- тели-сильфоны 14. Параллельно плоскому аноду 3 установлена опорна решетка 15 с фольгой 16, котора отдел ет разр дную камеру электронной пушки от технической камеры 17. Между катодом 1 и анодом 3, электрически соединенными с корпусом 4, включен высоковольтный источник питани 18. К электронной пушке присоединены вакуумный насос 19 и регул тор потока газа 20. Кроме того, на чертеже обозначены анодна плазма 21 и электронные пучки 22, которые образуютс при работе пушки.The discharge of the electron gun contains a cold cathode 1 mounted on a high-voltage insulator 2, a perforated flat anode 3 suspended from the case 4 for the same length of rigid rods x 5. The rods 5 with the anode 3 and case 4 form spherical kinematic pairs 6, which makes it possible displacements in a plane almost parallel to the anode plane. At the anode 3 there are fixedly attached links 7, forming rotational kinematic pairs with cylindrical surfaces of semi-axes 8 installed with eccentricity e domyh shafts 9 month old worm gear driving shafts 10. Shafts 11 are connected to the two gear clutches 10, 12 with the rotor shaft of the motor 13 made with two shanks. Bellows seals 14 are installed between housing 4 and 7. A parallel grid 15 with a foil 16 is installed parallel to the flat anode 3, which separates the discharge chamber of the electron gun from the technical chamber 17. Between the cathode 1 and the anode 3 electrically connected to housing 4, a high-voltage power supply 18 is turned on. A vacuum pump 19 and a gas flow controller 20 are connected to the electron gun. In addition, an anode plasma 21 and electron beams 22, which are formed during the operation of the gun, are indicated in the drawing.

Газоразр дна электронна пушка работает следующим образом.The gas discharge of the electron gun works as follows.

С помощью вакуумного насоса 19 и регул тора газового потока 20 в разр дной камере электронной пушки устанавливаетс рабочее давление газа пор дка 1-10 Па. Включаетс в работу электродвигатель 13, который посредством муфт 12 вращает ведущие валы 11 редукторов 10. Поскольку ведомые валы 9 этих редукторов установлены так, чтобы направлени эксцентриситета присоединительных цилиндрических поверхностей полуосей 8 совпадали, то рассто ние между геометрическими ос ми цилиндриче- ских поверхностей в процессе движени посто нное , а пр ма , соедин юща эти оси, совершает плоскопараллельное круговое движение с радиусом траектории каждой ее точки, равным эксцентриситету е. Но точ- ки на геометрических ос х цилиндрических поверхностей принадлежат также и т гам 7, жестко соединенным с анодом 3, подвешенным на стержн х 5, образующих сферические кинематические пары 6 с корпусом 4. Поэтому все точки подвижной системы анода совершают движение по круговой траектории с радиусом е. При этом наличие уг1лотнителей-сильфонов 14 между корпусом 4 и т гами 7 обеспечивает герметичность разр дной камеры. От высоковольтного источника питани 18 на .катод 1 и анод 3 подаетс ускор ющее напр жение пор дка 100 кВ. В цепи катод- анод зажигаетс высоковольтный тлеющий разр д, при этом между катодом и анодом образуетс анодна плазма 21 и возникают электронные пучки 22, которые вследствие подвижности узла анода перемещаютс вместе с ним. Электронные пучки, перемеща сь по опорной решетке 15с фольгой 16, проход т в технологическую камеру 1-7.Using a vacuum pump 19 and a gas flow controller 20, the working pressure of the gas is set in the discharge chamber of the electron gun in the order of 1-10 Pa. The motor 13, which by means of the sleeves 12 rotates the drive shafts 11 of the gearboxes 10, is activated. Since the driven shafts 9 of these gearboxes are set so that the eccentricity directions of the connecting cylindrical surfaces of the semi-axes 8 coincide, the distance between the geometrical axes of the cylindrical surfaces constant, and right, connecting these axes, performs a plane-parallel circular motion with the radius of the trajectory of each of its points equal to the eccentricity e. But the points at the geometric x axes x of cylindrical surfaces also belong to tam 7, rigidly connected to the anode 3, suspended on rods x 5, forming spherical kinematic pairs 6 with the housing 4. Therefore, all points of the anode moving system move in a circular path with radius e. The presence of the bellows seals 14 between the housing 4 and the rods 7 ensures the discharge chamber tightness. From the high voltage power supply 18 to cathode 1 and anode 3, an accelerating voltage of about 100 kV is applied. A high-voltage glow discharge is ignited in the cathode-anode circuit, an anode plasma 21 is formed between the cathode and the anode, and electron beams 22 are produced, which due to the mobility of the anode assembly move with it. The electron beams, moving along the support grid 15c with the foil 16, pass into the process chamber 1-7.

Claims

An Invention Gas Discharge Glow Discharge Electron Gun, comprising a housing, a flat cold cathode mounted in a housing on an insulator, and a foil exit window, forming a discharge chamber in which a flat perforated anode is mounted in a plane parallel to the cathode, and The mechanism for moving the anode with an electric drive, characterized in that, in order to increase efficiency by ensuring operability with different spatial orientations of the gun, the anode is mounted on rigid parallel rods, the ends of which are movably fixed respectively in the housing and on the anode, the movement mechanism of which is placed outside the housing and is made in the form of two identical helical gearboxes, the driving shafts of which are rigidly connected to the drive shaft, and on the driven shafts perpendicular to the anode plane , fixed axles with the same eccentricity and direction of eccentricity, on which rod rods are hinged, rigidly connected to the end part of the anode, and between them and the case s are sealing elements made in the form of bellows.

eo

I