Arbeidsprinsippet for elektronpistol (HCD)

Arbeidsprinsippet for elektronkanon (HCD)

One.An oversikt over elektronpistolen

Elektronpistol er akselerator for elektronisk injektor, den gir en viss energi, må ha sterk strøm, en strålediameter og utslipp Vinkel på elektronstråle [1] (retningen og styrken til elektronstrålen kan styres, vanligvis ved varm katodeanode , osv.), kontrollelektroden og flere akselerert i akselererende rør, som brukes til å tilveiebringe elektron-akseleratorstråleelektronpistol, er vanligvis delt inn i to typer termisk utslipp og feltutslipp; Funksjonen til elektronpistolen er å gi den nødvendige elektronstrålen, og materialet og prosessstrukturen til elektronpistolen må vurdere bekvemmeligheten av behandling og vedlikehold. Generelt bør utformingen av en elektronpistol vurdere følgende aspekter:

1. De injiserte elektronene har en viss mengde energi, og pistolens struktur bør ha nok trykkfasthet til å motstå en viss akselerasjonsspenning.
2. Den skal ha nok overføringskapasitet til å gi tilstrekkelig pulsstrøm.
3. Beamdiameter og utslipp Vinkel av elektronstråle skal ligge innenfor et gitt område.
4. Enkel struktur, enkel behandling, installasjon og vedlikehold.
Pistoler har lang levetid.

To. De grunnleggende parametrene for en elektronpistol

I diskusjonen om elektronpistolen bruker folk ofte noen spesielle vilkår. Her gir vi en kort introduksjon til dem:

1. Ledningsevne koeffisient
Når anodestrømmen er begrenset av romladningen, er anodestrømmen (utslippsstrømmen) for elektronpistolen knyttet til spenningen mellom anoden og katoden.
Under begrensningen av romladningen, uavhengig av elektrodesystemets form, gjelder loven av den tredje kraften til to generelt gjeldende. Når elektrodeformen er konstant, er konduktivitetskoeffisienten en konstant generelt uavhengig av temperatur. Konduktivitetskoeffisienten indikerer evnen til elektronpistolen til å avgive elektroner. Med andre ord er konduktivitetskoeffisienten et mål for elektronstråleintensiteten, som representerer størrelsen på elektronstråle-romladningen.

2. Beam midje
I den aksisymmetriske konvergerte elektronpistol blir elektronene utsendt fra katoden, og under virkningen av det elektrostatiske feltet dannet av elektrodens plassladning og selve elektronene i pistolen, dannes en bestemt form av elektronstråle. Området med den minste delen radius i elektronstrålen kalles strålen midje.

3. Arealkompresjonsforhold
Arealkompresjonsforholdet refererer til forholdet mellom katodens område og området av tverrsnittet av midjen, så vel som forholdet mellom den midlere strømtetthet av midjen og den gjennomsnittlige strømtetthet av katodeutslippen. For enkelhets skyld erstattes området av katodekulen vanligvis med området av katodens tverrsnitt.

4. Skuddområde
Shot Range representerer avstanden mellom pistolens anodehode og injeksjonsmidlet dannet av pistolen. Generelt er det ønskelig at rekkevidden er stor nok til at elektronstrålen kommer inn i høyfrekvensfeltet under optimale injeksjonsbetingelser.

5. Laminaritet
Den såkalte laminære strømmen av elektronisk injeksjon er bare et kvalitativt konsept, og det blir vanligvis dømt av om banene for elektronisk injeksjon krysser eller krysser alvorlighetsgrad. Elektronstrålen med god laminær strømning kan fokuseres med et lavere magnetfelt, og defokuseringen av elektronstrålen forårsaket av høyfrekvensfelt er mindre. Tvert imot vil den elektroniske injeksjonen med dårlig laminær strømning føre til dårlig strømningshastighet og større defokus.

Tre. Strukturen av elektronpistolen

Uansett hvilken type elektronpistol, de er sammensatt av elektronutsenderen - katoden, formen på elektronstrålebegrensningene - elektronens fokus og akselerasjon av ledningen - anoden tre deler. Strukturen til en elektronpistol brukt i forskjellige miljøer kan variere, men de grunnleggende komponentene forblir de samme. Under drift er potensialet til fokuseringselektroden vanligvis lik eller nær katodepotensialet for å begrense formen på elektronstrålen, og en akselerasjonsspenning (anodespenning) blir lagt mellom katoden og anoden. Når elektronen sendes ut fra katoden, vil den samvirke med det elektrostatiske feltet som er etablert ved elektrodens romladning og selve elektronstrålen for å danne en elektronstråle med en viss form som vil bli utskrevet fra anodehullet for bruk. Elektronpistolen fungerer som en diode, så folk kaller det en diodepistol.

Den vanligste typen elektronpistol er Pierce-typen med to elektroder. Strukturen er vist i figur 2.1-2. Den består hovedsakelig av katode, fokuseringspol og anode. Det er en åpning midt i anoden hvor elektroner injiseres i akseleratorkammeret. Pierce type elektron pistol, også kjent som aksisymmetrisk sfærisk konvergens injeksjon Pierce elektron pistol, er det å ta to konsentriske sfæriske del av dannelsen av en diode. For å gjøre elektronbanen langs retningen av katodekurvaturens radius, må kanten av den sfæriske elektroden modifiseres.

Fire. Katoden til en elektronpistol

Katoden er en av nøkkeldelene til elektronpistolen. For tiden har katoden til elektronpistolen som brukes i den elektroniske lineære akseleratoren forskjellige former, som kan deles inn i to metoder:

Direkte-oppvarmingskatoder bruker for det meste ren wolfram som katodemateriale. Intertermale katoder bruker generelt thorium-wolfram, oksider, scandiumsalt og lantan-hexaboridkatoder, som kan deles i to typer: bombardementstype og oppvarmingstype.

1. Bombarding type: Oppvarmingsmetoden er å legge til hundrevis eller til og med tusenvis av volt til bombarderende spenningen mellom theron (filament) og katoden. Under denne spenningen vil elektronene som sendes fra theronen bombardere katoden, sende et stort antall elektroner fra overflaten etter at katoden er oppvarmet til en bestemt temperatur.

2. Oppvarmingstype: Denne katoden, det sammensatte laget er festet på en tynn veggbase (nikkelrør eller molybdenrør), under bunnen av basen plasseres varmeisoleringen av spiralwolframtråd. Strømmen strømmer gjennom filamentet, som oppvarmer katoden. Når katoden når temperaturen der den sender ut elektroner, sender den dem ut.

Katodematerialet og dets arbeidstemperatur har en avgjørende effekt på utslippsevnen og levetiden til elektronkanonen. Katoden må være laget av materialer med lav utførelse. Ytre elektronene på atomene på overflaten av katoden, spenet av en viss mengde varme eller elektrisk energi, vil hoppe ut av båndet i bane og bli frie elektroner.

Filamentkatoden av varmemotortype-elektronpistolen er vanligvis laget med wolframtråd, må stole på elektrisk strøm for å varme filament til 1000 grader over, filamentutslippens strømtetthet og filamenttemperatur og energien for filamentmateriellutslipp er bekymret.

Ta wolframtrådstemperaturen som et eksempel, dets rømningsarbeid er 4,55 elektronvolt, ved arbeidstemperaturen på 2500K, J = 0,5 ampere / cm2 .

Filamenttemperaturen har stor effekt på utslippsintensiteten til elektroner. Hvis katodematerialet med mindre unnvikelsesarbeid er vedtatt, kan filamenttemperaturen reduseres sterkt under forutsetning av å oppnå samme utslippsintensitet. For å forlenge katodelivet så lenge som mulig, må materialet ha høyere smeltepunkt og mindre fordampningshastighet, og det er ikke lett å bli forgiftet av luft erosjon. Smeltepunktet for wolframtråd er 3655K, når arbeidstemperaturen er 2750K, er fordampningsgraden 0,0043 mg / cm • for det andre har wolframtråd en sterk korrosjonsbestandighet. Frigjøringsarbeidet av oksydkatode er lavere, for eksempel er bariumoksydets frigjøringsarbeid bare 2,8 elektronvolt, men dets korrosjonsbestandighet er dårlig, vanligvis bare egnet for 10-5-10-6 MMHG under høyvakuum, ved 10 -4 MMHG, sin utslippskraft redusert betydelig, ved 10-3 MMHG, selv alvorlig forgiftning, kan ikke fortsette å bruke.

Feltutslippspistolen krever et sterkt elektrisk felt på over 106 volt / cm nær katodoverflaten, slik at feltintensiteten på katodoverflaten er en effektiv måte å øke utslippsintensiteten på.

Generelt sett er strømstyrkenes nåværende intensitet alltid over 1 milliampere, pulselektronstrømmen kan nå ampere nivå, og livet er over 100 timer.

Five.working prinsipp av elektron pistol

1. Arbeidsprinsipp for diodepistol

De fysiske prosessene som forekommer nær katoden til en elektronpistol er svært lik de som forekommer i en elektrondiode. Det er kjent at strømmen av strøm i en diode realiseres ved bevegelse av elektroner som utstråles av katoden. Hvis en positiv spenning av Ua ble tilsatt mellom katoden og anoden til dioden, ble katoden oppvarmet gradvis (Uf varmespenning av filamentet ble gradvis økt), og den tilsvarende anode strøm Ia ble registrert. En Ia / Uf-forholdskurve kunne oppnås. Endring Ua kan få en annen forholdskurve for Ia / Uf Når Uf er lav, det vil si når katodetemperaturen er lav, øker anode strømmen Ia raskt med økningen av varmespenningen. Når Uf overstiger en viss verdi, gjør anode strøm Ia ikke øke med økningen av filamentvarmespenning Uf. Vi vet at ved en viss katodetemperatur har katoden en viss utslippsstrøm, og jo høyere katodetemperaturen er, jo større blir utslippsstrømmen. Når katodetemperaturen er høy nok, fortsetter katodetemperaturen å øke (på dette tidspunktet øker katodens utslippsstrøm fortsatt) mens anodestrømmen forblir uendret, noe som indikerer at strømmen som slippes ut av katoden ikke når anoden helt på dette tidspunktet. Hvis vi ser på kurvene som svarer til forskjellige Ua, er situasjonen den samme. Når en positiv spenning Ua blir lagt mellom anoden og diodenes katode, dannes en bestemt elektrisk feltfordeling mellom anoden og katoden. Når katoden ikke er oppvarmet, er den elektriske feltfordelingen stabil. Da katoden ble oppvarmet, begynte katoden å avgive elektroner som fløy til anoden under virkningen av Ua.Den tilstedeværelsen av romladning vil potensialet ved hvert punkt mellom anoden og katoden reduseres. Når katodetemperaturen ikke er for høy og utslipp av elektroner ikke er for mye, er det fortsatt et akselerasjonsfelt mellom anoden og katoden, og elektroner kan nå anoden under virkningen av dette elektriske feltet. Med økningen av elektroner som sendes ut fra katoden, er endringen av potensiell gradient på overflaten av anoden og katoden forskjellig. Fordi elektronene på katodeoverflaten ikke bare er tiltrukket av det anodeakselerende elektriske feltet, men også avstøt av frontplassladningen, er kraften på elektronene mindre enn den uten plassladning, det vil si den potensielle gradienten minker. I tillegg til å bli tiltrukket av anode-akselerasjonsfeltet, blir elektronene på anodeoverflaten også presset av romladningen bak, slik at den potensielle gradienten øker. Hvis temperaturen på katoden fortsetter å øke, vil densiteten av romladningen fortsette å øke. På grunn av effekten av romladningen vil den potensielle gradienten på katodoverflaten falle til null. På dette tidspunktet er det elektriske feltet som genereres av romladningen på katodoverflaten, akkurat som akselerasjonsfeltet. Det er kjent at elektroner må ha en viss innledende hastighet for å unnslippe fra katoden. Selv om katodeoverflatepotensialet faller til null og fortsetter å øke katodetemperaturen, kan romladningsdensiteten fortsatt øke. På denne tiden blir katodeoverflaten potensiell gradient negativ. Med andre ord er akselerasjonsfeltet generert av romladningen nær katoden større enn det som genereres av Ua ved anodespenningen.

Elektroner som sendes ut fra katoden har forskjellige starthastigheter. Kun elektronene som har en startkinetisk energi som er større enn den minimale potensielle energien, kan overvinne det negative elektriske feltet nær katodeoverflaten og krysse minimumspotensialet, gå inn i akselerasjonsfeltet og fly til anoden. Elektronene, som hadde mindre innledende kinetisk energi, returnerte til katoden med romladningen. Ved likevekt er antall elektroner per tidsenhet som går til anoden pluss antall elektroner som returnerer til katoden, lik antallet av elektroner som emitteres i rommet ved katoden. Hvis katodetemperaturen fortsetter å øke, vil katodemisjonen øke, og romladningsdensiteten vil også øke, noe som er lik styrking av det negative elektriske feltet nær katodens overflate. Antallet elektroner returnert til katoden ved at det negative potensialet vil øke, mens antallet elektroner som går til anoden vil øke noe.

Når oppvarmingstemperaturen til katoden er lav, kan alle elektronene som sendes ut fra katoden nå anoden. På denne tiden er anodestrømmen avhengig av katodens utslippstemperatur, som kalles temperaturbegrensning. I dette tilfellet har katodeoppvarmingstemperaturen stor innflytelse på utslippsstrømmen. Når varmespenningen fortsetter å øke, spiller romladningseffekten en viktig rolle, og anodestrømmen er begrenset av romladningen. Elektronisk pistol i akseleratoren fungerer hovedsakelig under forutsetning av begrensning av romladning.

2. Arbeidsprinsipp av Pierce type elektronpistol

Det optiske systemet til denne typen elektronpistol omfatter hovedsakelig katode, anode og fokuseringspinne. Noen av dem er utstyrt med gate kontrollpol. Potensialet til fokuseringspolen er vanligvis lik eller nær katodepotensialet. Katoden og anoden danner en diode. Katoden oppvarmes og bakes av varmeren (filament). Varmeapparatet drives av en strømforsyning. Elektronstrålen drives av fokuseringspolen mot anodehullet og går inn i akselerasjonssystemet gjennom anodehullet.

3. Gitterstyrt pistolbehandlingsprinsipp

Med forbedringen av akseleratorrøret blir teknikken for lavtrykksinjeksjon mulig. Samtidig krever dagens medisinske akseleratorer, i henhold til behovene til strålebehandling, å bytte injeksjonsstrømmen for å oppfylle kravene til både røntgen og elektronisk linje. På denne måten kan anodspenningen til pistolen reduseres til 7-15kv, og injeksjonsstrømmen kan varieres i området 200-1000ma. Injeksjonsenergien kan gradvis reduseres til en meget lav verdi på tidspunktet for elektronlinjens utgang (stråleintensiteten som kreves av medisinsk akselerator i røntgenbehandling og elektronlinjebehandling varierer sterkt med mer enn 100 ganger). Løsningen med lavtrykksinnsprøytningsteknologi legger grunnlaget for bruk av nettstyrt pistol. Lavspenning pistol kan sterkt redusere størrelsen på elektron pistol, redusere elektrode isolasjon porselen trykk krav, redusere ion tilbake katode energi, enda viktigere, strømforsyningen volum, vekt og effektivitet kan bli betydelig forbedret.For utformingen av portpistol, legger folk vanligvis til en kontrollpole (gatepole) på grunnlag av utformingen av diodepistolen. Når en liten negativ spenning (cut-off bias - Egc) påføres katoden ved hjelp av rutenettet, blir katodemisjonen avskåret. Dette tilsvarer å stoppe utslippet i pulsens gapperiode, og kontrollpolen av pulsens varighet legger til null eller en liten positiv spenning til katoden for å gjøre katoden avgir elektroner. Ved å justere den positive spenningen kan kontrollen av elektroninnsprøytningsstrømmen oppnås. Anoden til katodespenningen kan imidlertid alltid legges til en stabil DC høyspenning. Selvfølgelig er amplitudestabiliteten av DC-strømspenningen mye lettere enn den for høyspenningsimpulsmodulatoren. Det reduserer også trykket på strømforsyningsdesignet. Folk som legger til kontrollskap, har vanligvis tre former, deres struktur har blitt gitt i den første delen av veien til arbeid, nå er det kort som følger: Den første hullpistolen: Det er en diode i struktur. Design av pistolen er fokusert på polen og katoden isolerende, passende modifikasjon er fokusert på utformingen av polen, kan gjøre det i relativt katode og den absolutte verdien av forspenningen (ei) forsøker å redusere, realisere elektronisk notat. Generell erfaring er at når P <0,5 er="" pistolkompresjon="" liten,=""> - Ego | / Va kan være mindre enn 25% av saken, realiseringen av hullporten pistol design. Den andre typen nålgitterpistol: Den er plassert i midten av katoden og katodisolasjonen og vinkelrett på katodeoverflaten på en liten nål, nålen som kontrollpolen, dens avspenningsspenning, kan gjøre eller litt lavere enn nivået på hullgitterpistolen. Likevel, som for nålgrindpistolen, er katoden og nåleporten mer kompleks i strukturdesign, som sjelden brukes i Kina i dag. Men Russland er mer moden i dette aspektet, og de kan dekke nålporten med et lag av anti-utslippsstoff for å redusere gateutslipp. Imidlertid er det fortsatt å bevise om en slik kontrollpole er mulig for akseleratorer med sterk ion-anti-detonasjon. Den tredje typen gridpistol, som er i diodepistolen fra katoden 1% til 3% av den ekvipotensiale overflaten, setter et rutenett, når rutenettet til katoden og tilsvarer nettet i planet av potensialet, ikke endres den opprinnelige diodepistolen potensielle distribusjon. Portens avskårne forspenning kan utformes svært lavt. Dette vil være gunstig for fabrikasjon av nettstyrt strømforsyning.

IKS PVD, HCD + ARC vacumm belegg maskin, utstyrt elektron pistol på toppen av kammeret, noe spørsmål, kontakt: iks.pvd@foxmail.com