Delovni princip elektronske pištole） HCD

Princip delovanja elektronske puške） HCD

En pregled elektronske puške

Elektronska pištola je pospeševalnik elektronskega injektorja, oddaja določeno energijo, mora imeti močan tok, premer žarka in emisijski kot elektronskega žarka [1] (smer in jakost elektronskega žarka se lahko nadzoruje, običajno z vročo katodno anodo , itd), kontrolna elektroda in več pospešenih v pospeševalno cev, ki se uporablja za elektronski pospeševalnik žarek elektronske pištole je na splošno razdeljen na dve vrsti toplotnih emisij in emisije na terenu; Funkcija elektronske puške je, da da zahtevani elektronski žarek, materialna in procesna struktura elektronske puške pa mora upoštevati udobje obdelave in vzdrževanja. Na splošno bi morala zasnova elektronske puške upoštevati naslednje vidike:

1. Vbrizgani elektroni imajo določeno količino energije, struktura pištole pa mora imeti zadostno tlačno trdnost, da vzdrži določeno napetost pospeševanja.
2. Imeti mora dovolj prenosne zmogljivosti za zadosten impulzni tok.
3. Premer žarka in emisija Kot elektronskega žarka mora biti znotraj določenega območja.
4. Enostavna struktura, enostavna obdelava, namestitev in vzdrževanje.
Pištole imajo dolgo življenjsko dobo.

2. Osnovni parametri elektronske puške

V razpravi o elektronski puški ljudje pogosto uporabljajo nekatere posebne izraze. Tukaj jih podajamo kratek uvod:

1. Koeficient prevodnosti
Ko je anodni tok omejen s prostorskim nabojem, je anodni tok (emisijski tok) elektronske puške povezan z napetostjo med anodo in katodo.
Pod omejitvijo prostorskega naboja, ne glede na obliko elektrodnega sistema, je zakon tretje moči dveh na splošno uporaben. Ko je oblika elektrode konstantna, je koeficient prevodnosti konstanten na splošno, neodvisno od temperature. Koeficient prevodnosti kaže sposobnost elektronskega topa, da oddaja elektrone. Z drugimi besedami, koeficient prevodnosti je merilo intenzivnosti elektronskega žarka, ki predstavlja velikost prostorskega naboja elektronskega žarka.

2. Širina pasu
V osno simetrični konvergentni elektronski pištoli se elektroni oddajajo iz katode in pod delovanjem elektrostatičnega polja, ki ga tvori prostorski naboj elektrod in sam elektronov v pištoli, nastane določena oblika elektronskega žarka. Območje z najmanjšim polmerom prereza v elektronskem žarku se imenuje pasni žarek.

3. Razmerje kompresije območja
Območje kompresijskega razmerja se nanaša na razmerje med površino katode in površino prereza pasu, kot tudi razmerje med povprečno gostoto toka pasu in povprečno gostoto toka katodne emisije. Za udobje je območje katodne krogle običajno nadomeščeno s površino katodnega prereza.

4. Razpon posnetka
Shot Range predstavlja razdaljo med anodno glavo pištole in injekcijskim pasom, ki ga tvori pištola. Na splošno je zaželeno, da je obseg dovolj velik, da elektronski žarek vstopi v polje visoke frekvence pri optimalnih pogojih vbrizgavanja.

5. Laminarnost
Tako imenovani laminarni tok elektronskega vbrizgavanja je le kvalitativni pojem in se običajno presoja glede na to, ali so trajektorije elektronske injekcije križne ali križne resnosti. Elektronski žarek z dobrim laminarnim tokom je lahko fokusiran z nižjim magnetnim poljem in defokusiranje elektronskega žarka, ki ga povzroča visoko frekvenčno polje, je manjše. Nasprotno, elektronsko vbrizgavanje s slabim laminarnim tokom bo imelo za posledico slabo pretok in večjo defokusiranje.

Tri. Struktura elektronske puške

Ne glede na vrsto elektronske puške, so sestavljeni iz oddajnika elektronov - katode, oblike omejitev elektronskega žarka - žarišča elektrona in pospeška svinca - anode tri dele. Struktura elektronskega topa, ki se uporablja v različnih okoljih, se lahko razlikuje, vendar osnovne komponente ostajajo enake. Med delovanjem je potencial fokusne elektrode običajno enak ali blizu katodnega potenciala, da omeji obliko elektronskega žarka, in med katodo in anodo se doda pospeševalna napetost (anodna napetost). Ko se elektron odda iz katode, bo deloval z elektrostatičnim poljem, ki ga določi prostorski naboj elektrode, sam elektronski žarek pa tvori elektronski žarek z določeno obliko, ki bo izrabljen iz anodne luknje. Elektronska pištola deluje kot dioda, zato jo ljudje imenujejo diodna pištola.

Najpogostejši tip elektronske puške je Pierce tip z dvema elektrodama. Struktura je prikazana na sliki 2.1-2. V glavnem je sestavljen iz katode, pola za fokusiranje in anode. Na sredini anode je odprtina, skozi katero se elektrone vbrizgajo v pospeševalno komoro. Pierce tipa elektronski pištolo, znan tudi kot axisymmetric sferične konvergence injekcijo Pierce elektronski pištolo, je, da dva koncentrična sferični del nastanka diode. Da bi naredili potovanje elektrona vzdolž smeri polmera katodne ukrivljenosti, je treba rob sferične elektrode spremeniti.

Štiri. Katoda elektronske puške

Katoda je eden ključnih delov elektronske puške. Trenutno ima katoda elektronske puške, uporabljene v linearnem elektronskem pospeševalniku, različne oblike, ki jih lahko razdelimo na dva načina:

Katode z neposrednim segrevanjem večinoma uporabljajo čisti volfram kot katodni material. Medetrne katode običajno uporabljajo torijeve volframa, okside, skandijeve soli in lantanove heksaboridne katode, ki jih lahko razdelimo na dve vrsti: vrsta bombardiranja in tip ogrevanja.

1. Vrsta bombardiranja: metoda segrevanja je treba dodati stotine ali celo tisoče voltov za napetost bombardiranja med teronom (žarilno nitko) in katodo. Pod to napetostjo bodo elektroni, ki se oddajajo iz teronov, ki bombardirajo katodo, po površini katodo ogreli na določeno temperaturo.

2. Tip ogrevanja: ta katoda, sestavljeni sloj je pritrjen na tanko stensko podlago (nikljevo cev ali molibdensko cev), pod dnom podnožja je postavljena toplotna izolacija spiralne volframove žice. Tok teče skozi žarilno nitko, ki segreva katodo. Ko katoda doseže temperaturo, pri kateri oddaja elektrone, jih oddaja.

Material za katodo in njena delovna temperatura odločilno vplivata na emisijsko sposobnost in življenjsko dobo elektronske puške. Katoda mora biti izdelana iz materialov z nizko stopnjo obdelave. Zunanji elektroni atomov na površini katode, vzbujeni z določeno količino toplote ali električne energije, bodo skočili iz vezave orbite in postali prosti elektroni.

Katodo žarilne nitke tipa elektronske pištole je izdelana z volframovo žico, ki se običajno zanaša na električni tok za ogrevanje filamentov na 1000 stopinj nad njo, gostoto filtracijskega toka in temperaturo filamentov ter energijo filamentnega materiala.

Za primer vzemite temperaturo volframove žice, njeno delo pri izogibanju je 4,55 elektron voltov, pri delovni temperaturi 2500 K, J = 0,5 ampera / cm ² .

Temperatura filamentov ima velik vpliv na emisijsko intenzivnost elektronov. Če je katodni material z manjšim delom pobega sprejet, se lahko temperatura filamentov močno zmanjša pod pogojem, da se doseže ista intenzivnost emisije. Da bi podaljšali življenjsko dobo katode čim dlje, mora imeti material višjo točko taljenja in manjšo hitrost izhlapevanja, zato ni lahko zastrupiti z zračno erozijo. Tališče volframove žice je 3655K, ko je delovna temperatura 2750K, hitrost izhlapevanja je 0.0043 mg / cm • sekund, volframova žica ima močno korozijsko odpornost. Sprostitev oksidne katode je nižja, na primer, izpust delovanja barijevega oksida je le 2,8 elektron voltov, njegova korozijska odpornost pa je slaba, na splošno primerna le za 10-5-10-6 MMHG pod visokim vakuumom, pri 10 -4 MMHG, njegova emisijska moč se je znatno zmanjšala, pri 10-3 MMHG, celo resna zastrupitev, ne more nadaljevati uporabe.

Emisijska pištola na polju zahteva močno električno polje več kot 106 voltov / cm v bližini katodne površine, tako da je izboljšanje intenzivnosti polja na katodni površini učinkovit način za povečanje emisijske intenzivnosti.

Na splošno je trenutna jakost elektronske puške vedno nad 1 milliamperom, pulzni elektronski tok lahko doseže amperno raven, njeno življenje pa je več kot 100 ur.

Način dela elektronske puške

1. Princip delovanja diodne pištole

Fizični procesi, ki se odvijajo v bližini katode elektronske puške, so zelo podobni tistim, ki se pojavljajo v elektronski diodi. Znano je, da je tok toka v diodi realiziran z gibanjem elektronov, ki jih oddaja katoda. Če smo dodali pozitivno napetost Ua med katodo in anodo diode, smo katodo segreli postopoma (Uf grelna napetost filamenta se je postopoma povečevala) in zabeležili ustrezni anodni tok Ia. Dobimo krivuljo relacije Ia / Uf. Sprememba Ua bi lahko dobila še eno relacijsko krivuljo Ia / Uf Ko je Uf nizka, to pomeni, ko je temperatura katode nizka, se anodni tok Ia s povečanjem napetosti ogrevanja hitro poveča. Ko Uf preseže določeno vrednost, anodni tok Ia ne s povečanjem napetosti ogrevanja z žarilno nitko Uf. Vemo, da ima pri določeni katodni temperaturi katodo določen emisijski tok in večja je katodna temperatura, večji je emisijski tok. Ko je temperatura katode dovolj visoka, se temperatura katode še naprej povečuje (v tem času se emisijski tok katode še vedno povečuje), medtem ko anodni tok ostaja nespremenjen, kar kaže, da tok, ki ga oddaja katoda, ne doseže anode. popolnoma v tem času. Če pogledamo krivulje, ki ustrezajo različnim Ua, je situacija enaka. Ko se med anodo in katodo diode doda pozitivna napetost Ua, se med anodo in katodo tvori določena električna porazdelitev polja. Ko katoda ni ogrevana, je porazdelitev električnega polja stabilna. Ko se je katoda segrela, je katoda začela oddajati elektrone, ki so v akciji Ua leteli na anodo. Zaradi prisotnosti prostorskega naboja se bo potencial na vsaki točki med anodo in katodo zmanjšal. Ko katodna temperatura ni previsoka in emisija elektronov ni prevelika, je med anodo in katodo še vedno polje pospeševanja, elektroni pa lahko dosežejo anodo pod delovanjem tega električnega polja. S povečanjem elektronov, ki jih oddaja katoda, je sprememba gradienta potenciala na površini anode in katode različna. Ker elektrone na katodni površini ne pritegne samo anodno pospeševalno električno polje, temveč ga odbije tudi prednji prostorski naboj, je sila na elektrone manjša od sile brez prostorskega naboja, to pomeni, da se potencialni gradient zmanjša. Poleg tega, da ga privlači polje anodnega pospeška, elektrone na površini anode potisne tudi prostorski naboj, tako da se potencialni gradient poveča. Če se temperatura katode nadaljuje, se bo gostota prostorskega naboja še naprej povečevala. Zaradi vpliva prostorskega naboja bo gradient potenciala na površini katode padel na nič. V tem času je električno polje, ki ga ustvari prostorski naboj na površini katode, povsem enako polju pospeševanja. Znano je, da morajo elektroni imeti določeno začetno hitrost, da lahko pobegnejo iz katode. Tudi če se katodni površinski potencialni gradient spusti na ničlo in nadaljuje s povečanjem katodne temperature, se lahko gostota prostorskega naboja še vedno poveča. V tem času postane površinski potencialni katodni gradient negativen. Z drugimi besedami, polje pospeška, ki ga ustvari prostorski naboj v bližini katode, je večje od tistega, ki ga ustvari Ua pri anodni napetosti.

Elektroni, ki jih oddajajo katode, imajo različne začetne hitrosti. Samo elektroni, katerih začetna kinetična energija je večja od minimalne potencialne energije, lahko premagajo negativno električno polje v bližini katodne površine in prečkajo minimalni potencial, vstopijo v pospeševalno polje in letijo do anode. Elektroni, ki so imeli manjšo začetno kinetično energijo, so se vrnili v katodo s prostorskim nabojem. V ravnovesju je število elektronov v enoti časa, ki teče do anode in števila elektronov, ki se vračajo na katodo, enako številu elektronov, ki jih katoda oddaja v vesolje. Če se temperatura katode še poveča, se bo emisija katode povečala in povečala se bo tudi gostota prostorskega naboja, ki je enaka krepitvi negativnega električnega polja v bližini površine katode. Število elektronov, ki se vrnejo v katodo z negativnim potencialom, se bo povečalo, medtem ko se bo število elektronov, ki gredo v anodo, rahlo povečalo.

Ko je temperatura ogrevanja katode nizka, lahko vsi elektroni, ki jih oddaja katoda, dosežejo anodo. V tem času je anodni tok odvisen od emisijske temperature katode, ki se imenuje omejitev temperature. V tem primeru ima temperatura ogrevanja katode velik vpliv na emisijski tok. Ko se napetost ogrevanja še naprej povečuje, igra prostorski učinek pomembno vlogo in anodni tok je omejen s prostorskim nabojem. Elektronska puška pospeševalnika večinoma deluje pod pogojem omejitve prostorskih nabojev.

2. Način delovanja elektronske pištole tipa Pierce

Optični sistem te vrste elektronske puške vključuje predvsem katodo, anodo in usmerjevalno palico. Nekateri so opremljeni s kontrolnim polom za vrata. Potencial žarišča za fokusiranje je običajno enak ali blizu katodnega potenciala. Katoda in anoda tvorita diodo. Katodo segreva in peče grelec (filament). Grelec se napaja z izmeničnim napajanjem. Elektronski žarek se usmeri z usmerjevalnim polom proti anodni luknji in končno vstopi v sistem pospeševanja skozi anodno luknjo.

3. Način delovanja pištole z nadzorovano mrežo

Z izboljšanjem pospeševalne cevi je možna tehnika vbrizgavanja pod nizkim tlakom. Hkrati pa trenutni medicinski pospeševalniki, glede na potrebe radioterapije, zahtevajo spremembo toka vbrizganja, da bi zadostili zahtevam tako za rentgenski kot elektronski vod. Na ta način se lahko anodna napetost pištole zmanjša na 7-15kv, pretok vbrizga pa se lahko spreminja v območju 200-1000m. Energijo vbrizgavanja lahko postopoma zmanjšamo na zelo nizko vrednost v času izhoda elektronske linije (intenzivnost žarka, ki jo zahteva medicinski pospeševalnik pri rentgenski obdelavi in obdelava z elektronsko linijo, se močno razlikuje za več kot 100-krat). Rešitev tehnologije vbrizgavanja pod nizkim tlakom je podlaga za uporabo pištole, ki je pod nadzorom mreže. Pištola lahko zmanjša velikost elektronske pištole, zmanjšanje elektrode izolacija porcelan tlak, zmanjšanje ionske energije katodne energije, kar je še pomembnejše, moč, moč in učinkovitost se lahko močno izboljša.za oblikovanje \ t vrata pištolo, ljudje ponavadi dodamo kontrolni pole (vrata pole) na podlagi zasnove diode pištolo. Ko se na katodo z mrežo nanaša majhna negativna napetost (izklopna pristranskost - Egc), se emisija katode odstrani. To je enakovredno zaustavitvi emisije v obdobju razpoke impulza, kontrolni pol trajanja impulza pa katodi doda nič ali majhno pozitivno napetost, tako da katoda oddaja elektrone. S prilagajanjem pozitivne napetosti lahko dosežemo nadzor pretoka injekcije elektrona. Anodna do katodna napetost pa se lahko vedno doda stabilni visokofrekvenčni napetosti. Očitno je, da je amplitudna stabilnost napajalne napetosti enosmernega toka veliko lažja kot pri visokonapetostnem modulatorju. Prav tako zmanjšuje pritisk na načrtovanje napajanja. Ljudje dodal nadzorno omarico, običajno imajo tri oblike, njihova struktura je bila dana v prvem delu njihove poti do dela, zdaj so na kratko na naslednji način: pištola za prvo luknjo: to je dioda v strukturi konstrukcije pištole. Pola in katodna izolacija, ustrezna modifikacija je osredotočena na obliko pola, lahko postane relativno katodna in absolutna vrednost pristranskosti (eog) poskuša z nizko velikostjo uvesti elektronsko sporočilo. Splošne izkušnje so, da ko je P <0,5, je="" kompresija="" pištole="" majhna,=""> - Ego | / Va je lahko manjša od 25% primera, realizacija pištole v obliki pištole. Drugi tip pištole za igelno mrežo: nameščen je v središču katode in katodne izolacije ter pravokotno na katodno površino majhne igle, igla kot kontrolni pol, njena izklopna napetost pa lahko ali nekoliko nižje Vendar pa je kot pri pištoli za igle, njena katodna in igelna vrata bolj zapletena v strukturi konstrukcije, ki se trenutno na Kitajskem redko uporabljajo. Vendar je Rusija na tem področju bolj zrela in lahko prekrijejo iglo z plastjo snovi, ki zmanjšuje emisije, da se zmanjša emisija vrat. Vendar je treba še dokazati, ali je takšen kontrolni pol izvedljiv za pospeševalnike z močno ionsko protitočnostjo. Tretja vrsta mrežne pištole, ki je v diodni pištoli od katode 1% do 3% ekvipotencialne površine, določi mrežo, ko se omrežje proti katodi in enakovredno mreži v ravnini potenciala ne spremeni. prvotna distribucija potenciala pištole za diode. Odklopno odstopanje vrat je lahko zelo majhno. To bo koristno za izdelavo električno napajanega omrežja.

IKS PVD, HCD + ARC vacumm premazni stroj, opremljen elektronski pištolo na vrhu komore, vsa vprašanja, kontakt: iks.pvd@foxmail.com