Pracovný princíp elektrónovej pištole CD HCD）

Princíp činnosti elektrónového pištole （HCD）

Jeden prehľad elektrónového dela

Elektrónová pištoľ je urýchľovač elektronického injektora, vyžaruje určitú energiu, musí mať silný prúd, priemer lúča a emisiu Uhol elektrónového lúča [1] (smer a sila elektrónového lúča môže byť riadený, obyčajne horúcou katódovou anódou) , atď.), kontrolná elektróda a niekoľko urýchľovaných do urýchľovacej trubice, používaných na zabezpečenie elektrónovej urýchľovacej elektrónovej urýchľovacej elektrónovej elektrónovej lúča sa všeobecne delí na dva druhy tepelného vyžarovania a emisie v poli; Funkciou elektrónového dela je poskytnúť požadovaný elektrónový lúč a materiálová a procesná štruktúra elektrónovej pištole musí brať do úvahy pohodlie spracovania a údržby. Vo všeobecnosti by návrh elektrónovej pištole mal brať do úvahy tieto aspekty:

1. Injektované elektróny majú určité množstvo energie a štruktúra pištole by mala mať dostatočnú pevnosť v tlaku, aby odolala určitému urýchľovaciemu napätiu.
2. Mala by mať dostatočnú prenosovú kapacitu, aby poskytla dostatočný impulzový prúd.
3. Priemer nosníka a emisie Uhol elektrónového lúča by mal byť v rámci daného rozsahu.
4. Jednoduchá konštrukcia, jednoduché spracovanie, inštalácia a údržba.
Zbrane majú dlhú životnosť.

Dva základné parametre elektrónového dela

V diskusii o elektrónových puškách ľudia často používajú niektoré špeciálne výrazy. Tu uvádzame stručný úvod k nim:

1. Koeficient vodivosti
Keď je anódový prúd obmedzený priestorovým nábojom, anódový prúd (emisný prúd) elektrónovej pištole sa vzťahuje na napätie medzi anódou a katódou.
Podľa obmedzenia priestorového náboja, bez ohľadu na tvar elektródového systému, je všeobecne použiteľný zákon tretej sily dvoch. Keď je tvar elektródy konštantný, koeficient vodivosti je vo všeobecnosti konštantný nezávisle od teploty. Koeficient vodivosti indikuje schopnosť elektrónového dela emitovať elektróny. Inými slovami, koeficient vodivosti je mierou intenzity elektrónového lúča, ktorá predstavuje veľkosť náboja priestoru elektrónového lúča.

2. Nosný pás
V osovo symetrickej konvergentnej elektrónovej delo, sú elektróny emitované z katódy a pod pôsobením elektrostatického poľa tvoreného priestorovým nábojom elektród a elektrónov samotných v pištoli sa vytvára určitý tvar elektrónového lúča. Plocha s najmenším polomerom rezu v elektrónovom lúči sa nazýva pás lúča.

3. Pomer kompresie oblasti
Pomer kompresie plochy sa vzťahuje na pomer medzi plochou katódy a plochou prierezu pásu, ako aj pomer medzi priemernou prúdovou hustotou pásu a priemernou prúdovou hustotou emisie katódy. Na uľahčenie je oblasť katódovej gule obvykle nahradená oblasťou prierezu katódy.

4. Strelnica
Shot Range predstavuje vzdialenosť medzi anódovou hlavou pištole a vstrekovacím pásom tvoreným pištoľou. Všeobecne je žiaduce, aby bol rozsah dostatočne veľký, aby elektrónový lúč vstupoval do vysokofrekvenčného poľa za optimálnych podmienok vstrekovania.

5. Laminarita
Takzvaný laminárny tok elektronického vstrekovania je len kvalitatívny koncept a zvyčajne sa posudzuje podľa toho, či sú trajektórie elektronického vstrekovania krížové alebo krížové. Elektronový lúč s dobrým laminárnym prúdením môže byť zaostrený s nižším magnetickým poľom a rozostrenie elektrónového lúča spôsobeného vysokofrekvenčným poľom je menšie. Naopak, elektronické vstrekovanie so zlým laminárnym prúdením bude mať za následok zlý prietok a väčšie rozostrenie.

Tri. Štruktúra elektrónového dela

Bez ohľadu na typ elektrónového dela, sú zložené z elektrónového žiariča - katódy, tvaru obmedzení elektrónového lúča - ohniska elektrónu a zrýchlenia elektródy - troch častí anódy. Štruktúra elektrónového dela používaného v rôznych prostrediach sa môže líšiť, ale základné zložky zostávajú rovnaké. Pri prevádzke je potenciál zaostrovacej elektródy zvyčajne rovnaký alebo blízky katódovému potenciálu na obmedzenie tvaru elektrónového lúča a medzi katódou a anódou sa pridá urýchľovacie napätie (anódové napätie). Keď je elektrón emitovaný z katódy, bude interagovať s elektrostatickým poľom, vytvoreným priestorovým nábojom elektródy a samotným elektrónovým lúčom, aby vytvoril elektrónový lúč s určitým tvarom, ktorý bude vyhodený z anódového otvoru na použitie. Elektrónová zbraň funguje ako dióda, takže ju ľudia nazývajú diódovou pištoľou.

Najbežnejším typom elektrónovej pištole je dvojelektrový typ Pierce. Štruktúra je znázornená na obrázku 2.1-2. Skladá sa hlavne z katódy, zaostrovacieho pólu a anódy. V strede anódy je otvor, cez ktorý sa do urýchľovacej komory vstrekujú elektróny. Elektrónová pištoľ typu Pierce, známa tiež ako osová symetrická sférická konvergenčná vstrekovacia pištoľová elektrónová pištoľ, má mať dve sústredné sférické časti tvorby diódy. Aby sa dosiahla dráha elektrónov v smere polomeru zakrivenia katódy, je potrebné upraviť hranu guľovej elektródy.

Štvrtá katóda elektrónovej pištole

Katóda je jednou z kľúčových častí elektrónového dela. Katóda elektrónového dela používaná v elektrónovom lineárnom urýchľovači má v súčasnosti rôzne formy, ktoré možno rozdeliť do dvoch metód:

Katódy s priamym ohrevom používajú ako katódový materiál väčšinou čistý volfrám. Intertermálne katódy všeobecne používajú tórium-volfrám, oxidy, skandiovú soľ a hexaboridové katódy, ktoré môžu byť rozdelené do dvoch typov: typ bombardovania a typ ohrevu.

1. Typ bombardovania: metódou ohrevu je pridanie stoviek alebo dokonca tisícov voltov k bombardovaciemu napätiu medzi vláknom a katódou. Pod týmto napätím budú elektróny emitované z terónu bombardujúceho katódu emitovať veľký počet elektrónov zo svojho povrchu potom, čo sa katóda zahreje na určitú teplotu.

2. Typ kúrenia: táto katóda, zložená vrstva je upevnená na tenkej stenovej báze (niklová trubica alebo molybdénová trubica), pod spodnou časťou základne je umiestnená tepelná izolácia špirálovitého volfrámového drôtu. Prúd tečie cez vlákno, ktoré ohrieva katódu. Keď katóda dosiahne teplotu, pri ktorej emituje elektróny, emituje ich.

Materiál katódy a jej pracovná teplota majú rozhodujúci vplyv na emisnú schopnosť a životnosť elektrónového dela. Katóda musí byť vyrobená z materiálov s nízkym spracovaním. Vonkajšie elektróny atómov na povrchu katódy, excitované určitým množstvom tepla alebo elektrickej energie, vyskočia z väzenia na obežnej dráhe a stanú sa voľnými elektrónmi.

Vláknová katóda elektrónového dela typu elektrónového typu s tepelným vyžarovaním sa bežne vyrába z volfrámového drôtu, musí sa spoliehať na elektrický prúd na ohrev vlákna na 1000 stupňov vyššie, hustota emisného prúdu vlákna a teplota vlákna a energia úniku materiálu z vlákna.

Vezmite napríklad teplotu volfrámového drôtu, jeho úniková práca je 4,55 elektrón voltov, pri pracovnej teplote 2500 K, J = 0,5 ampér / cm2 .

Teplota vlákna má veľký vplyv na emisnú intenzitu elektrónov. Ak je použitý katódový materiál s menším únikom, môže byť teplota vlákna výrazne znížená za podmienky dosiahnutia rovnakej emisnej intenzity. Aby sa predĺžila životnosť katódy čo najdlhšie, je potrebné, aby materiál mal vyššiu teplotu topenia a menšiu rýchlosť odparovania a nie je ľahké ho otráviť eróziou vzduchu. Bod tavenia volfrámového drôtu je 3655 K, keď je pracovná teplota 2750 K, rýchlosť odparovania je 0,0043 mg / cm • druhá, volfrámový drôt má silnú odolnosť proti korózii. Uvoľňovacie práce oxidovej katódy sú nižšie, napríklad uvoľňovanie oxidu bárnatého je len 2,8 elektrón voltov, ale jeho odolnosť proti korózii je nízka, všeobecne vhodná len pre 10-5-10-6 MMHG vo vysokom vákuu, pri 10 ° C. -4 MMHG, jeho emisný výkon výrazne klesol, na 10-3 MMHG, dokonca aj vážne otravy, nemôže pokračovať v používaní.

Pištoľ na vyžarovanie poľa vyžaduje silné elektrické pole viac ako 106 voltov / cm v blízkosti povrchu katódy, takže zlepšenie intenzity poľa na povrchu katódy je účinným spôsobom na zvýšenie intenzity emisií.

Všeobecne povedané, prúdová intenzita elektrónového dela je vždy nad 1 miliampér, prúd pulzných elektrónov môže dosiahnuť úroveň ampérov a jeho životnosť je viac ako 100 hodín.

Princíp práce s elektrónom

1. Princíp činnosti diódovej pištole

Fyzikálne procesy vyskytujúce sa v blízkosti katódy elektrónového dela sú veľmi podobné tým, ktoré sa vyskytujú v elektrónovej dióde. Je známe, že prúd prúdu v dióde je realizovaný pohybom elektrónov emitovaných katódou. Ak sa medzi katódu a anódu diódy pridalo kladné napätie Ua, katóda sa postupne ohrievala (postupne sa zvyšovalo ohrievacie napätie Uf vlákna) a zaznamenával sa zodpovedajúci anódový prúd Ia. Môže sa získať Ia / Uf vzťahová krivka. Zmena Ua by mohla získať ďalšiu vzťahovú krivku Ia / Uf Keď je Uf nízka, to znamená, keď je teplota katódy nízka, anódový prúd Ia sa rýchlo zvyšuje so zvyšovaním vykurovacieho napätia. Keď Uf prekročí určitú hodnotu, anódový prúd Ia nezvyšuje s nárastom napätia Uf. Vieme, že pri určitej teplote katódy má katóda určitý emisný prúd a čím vyššia je teplota katódy, tým väčší bude emisný prúd. Keď je teplota katódy dostatočne vysoká, teplota katódy sa stále zvyšuje (v tomto čase sa emisný prúd katódy stále zvyšuje), zatiaľ čo prúd anódy zostáva nezmenený, čo naznačuje, že prúd emitovaný katódou nedosiahne anódu úplne. Ak sa pozrieme na krivky zodpovedajúce rôznym Ua, situácia je rovnaká. Keď sa medzi anódu a katódu diódy pridá kladné napätie Ua, medzi anódou a katódou sa vytvorí určitá distribúcia elektrického poľa. Keď sa katóda neohrieva, distribúcia elektrického poľa je stabilná. Keď sa katóda zahrievala, katóda začala emitovať elektróny, ktoré lietali do anódy pôsobením Ua. V dôsledku prítomnosti priestorového náboja sa potenciál v každom bode medzi anódou a katódou zníži. Keď nie je teplota katódy príliš vysoká a emisia elektrónov nie je príliš veľká, medzi anódou a katódou stále existuje akceleračné pole a elektróny sa môžu dostať do anódy pôsobením tohto elektrického poľa. S nárastom elektrónov emitovaných z katódy je zmena gradientu potenciálu na povrchu anódy a katódy odlišná. Pretože elektróny na povrchu katódy nie sú priťahované len elektrickým poľom zrýchľujúcim anódu, ale aj odrazeným nábojom predného priestoru, sila na elektróny je menšia ako tá, ktorá je bez priestorového náboja, to znamená, že gradient potenciálu klesá. Okrem toho, že sú priťahované anódovým urýchľovacím poľom, elektróny na povrchu anódy sú tiež tlačené priestorovým nábojom za ním, takže potenciálny gradient sa zvyšuje. Ak sa teplota katódy naďalej zvyšuje, hustota priestorového náboja sa bude naďalej zvyšovať. Vplyvom priestorového náboja klesne potenciálny gradient na povrchu katódy na nulu. V tomto okamihu je elektrické pole generované priestorovým nábojom na povrchu katódy presne rovnaké ako pole zrýchlenia. Je známe, že elektróny musia mať určitú počiatočnú rýchlosť, aby unikli z katódy. Aj keď gradient povrchového potenciálu katódy klesá na nulu a pokračuje v zvyšovaní teploty katódy, hustota priestorového náboja sa môže stále zvyšovať. V tomto okamihu sa gradient povrchového potenciálu katódy stáva negatívnym. Inými slovami, akceleračné pole generované priestorovým nábojom v blízkosti katódy je väčšie ako pole generované Ua na anódovom napätí.

Elektróny emitované z katódy majú rozdielne počiatočné rýchlosti. Iba elektróny, ktorých počiatočná kinetická energia je väčšia ako minimálna potenciálna energia, môžu prekonať negatívne elektrické pole v blízkosti povrchu katódy a prekročiť minimálny potenciál, vstúpiť do urýchľovacieho poľa a letieť do anódy. Elektróny, ktoré mali menšiu počiatočnú kinetickú energiu, sa vrátili na katódu s priestorovým nábojom. V rovnovážnom stave sa počet elektrónov za jednotku času prechádzajúcich na anódu plus počet elektrónov vracajúcich sa na katódu rovná počtu elektrónov emitovaných do priestoru katódou. Ak sa teplota katódy ďalej zvyšuje, emisia katódy sa zvýši a hustota priestorového náboja sa tiež zvýši, čo sa rovná zosilneniu negatívneho elektrického poľa v blízkosti povrchu katódy. Počet elektrónov vrátených na katódu negatívnym potenciálom sa zvýši, zatiaľ čo počet elektrónov, ktoré idú do anódy, sa mierne zvýši.

Keď je teplota ohrevu katódy nízka, všetky elektróny emitované z katódy môžu dosiahnuť anódu. V tomto čase závisí anódový prúd od emisnej teploty katódy, ktorá sa nazýva obmedzenie teploty. V tomto prípade má teplota zahrievania katódy veľký vplyv na emisný prúd. Keď sa stále zvyšuje vykurovacie napätie, hrá dôležitú úlohu efekt priestorového náboja a anódový prúd je obmedzený priestorovým nábojom. Elektronový delo urýchľovača pracuje hlavne za podmienok obmedzenia priestorového náboja.

2. Pracovný princíp elektrónovej pištole typu Pierce

Optický systém tohto druhu elektrónovej pištole zahŕňa hlavne katódu, anódu a zaostrovací pól. Niektoré z nich sú vybavené riadiacou tyčou brány. Potenciál zaostrovacieho pólu je zvyčajne rovnaký alebo blízky katódovému potenciálu. Katóda a anóda tvoria diódu. Katóda sa zahrieva a pečie v ohrievači (vlákne). Ohrievač je napájaný striedavým prúdom. Elektrónový lúč je poháňaný zaostrovacím pólom smerom k anódovému otvoru a nakoniec vstupuje do urýchľovacieho systému cez anódový otvor.

3. Princíp činnosti pištole s riadeným systémom

S vylepšením urýchľovacej trubice je možná technika nízkotlakového vstrekovania. Súčasné lekárske urýchľovače podľa potreby rádioterapie vyžadujú zmenu vstrekovacieho prúdu tak, aby spĺňali požiadavky röntgenovej a elektronickej linky. Týmto spôsobom sa môže anódové napätie pištole zmenšiť na 7-15kv a prietok vstrekovania sa môže meniť v rozsahu 200-1000ma. Injekčná energia sa môže postupne znižovať na veľmi nízku hodnotu v čase výstupu elektrónovej linky (intenzita lúča vyžadovaná lekárskym urýchľovačom pri rôntgenovom spracovaní a spracovaní elektrónovým vedením sa značne líši o viac ako 100-násobok). Riešenie nízkotlakovej vstrekovacej technológie je základom pre použitie pištole s riadenou mriežkou. Nízkonapäťová pištoľ môže výrazne znížiť veľkosť elektrónovej pištole, znížiť elektródu izolácie porcelánu požiadavky na tlak, znížiť iontové energie spätnej katódy, čo je dôležitejšie, objem napájania, hmotnosť a efektívnosť môže byť výrazne zlepšené.Na návrh dizajnu brána zbrane, ľudia zvyčajne pridávajú riadiacu tyč (brána) na základe konštrukcie diódovej pištole. Keď sa na katódu mriežkou aplikuje malé záporné napätie (medzné napätie - Egc), emisia katódy sa preruší. To je ekvivalentné zastaveniu emisie v perióde intervalu pulzu a riadiaci pól trvania impulzu pridáva nulu alebo malé kladné napätie na katódu, aby katóda emitovala elektróny. Nastavením kladného napätia sa môže dosiahnuť riadenie prietoku elektrónov. Napätie anódy voči katóde však môže byť vždy pridané do stabilného jednosmerného vysokého napätia. Je zrejmé, že amplitúdová stabilita jednosmerného napájacieho napätia je oveľa jednoduchšia ako u vysokonapäťového pulzného modulátora. Tiež znižuje tlak na návrh napájacieho zdroja. Ľudia pridávajú ovládacie skrine, zvyčajne majú tri formy, ich štruktúra bola uvedená v prvej časti svojej cesty do práce, teraz sú stručne takto: prvý otvor brány zbraň: je to dióda v konštrukcii konštrukcie zbrane je zameraná na pól a katódová izolácia, príslušná modifikácia je zameraná na konštrukciu pólu, môže byť v relatívne katóde a absolútna hodnota predpätia (eog) sa snaží napísať malé písmená, realizovať elektronickú bankovku. Všeobecnou skúsenosťou je, že keď P <0,5, kompresia="" pištole="" je="" malá,=""> - Ego / Va môže byť menej ako 25% prípadu, realizácia diera brány zbraň design. Druhý typ ihlovej mriežkovej pištole: je umiestnený v strede katódy a katódová izolácia a kolmo na katódový povrch malej ihly, ihla ako riadiaci pól, jej vypínacie napätie, môže byť alebo mierne nižšia ako je úroveň pištole mriežky dier. Avšak, rovnako ako u pištole s ihlovou bránou, jej katódová a ihlová brána sú zložitejšie v konštrukčnom usporiadaní, ktoré sa v súčasnosti v Číne používa len zriedka. Rusko je však v tomto aspekte vyspelejšie a môže pokrývať hradlo ihly vrstvou anti-emisnej látky, aby sa znížilo emisné zaťaženie. Zostáva však overiť, či je takýto riadiaci pól vhodný pre urýchľovače so silnou iontovou detonáciou. Tretí typ mriežky zbraň, ktorá je v dióde zbraň z katódy 1% až 3% z ekvipotenciálnej plochy nastaviť mriežku, keď mriežky na katódu a ekvivalent k sieti v rovine potenciálu, sa nemení pôvodná distribúcia potenciálov diódy. Predpätie brány môže byť navrhnuté veľmi nízko. To bude prínosom pre výrobu sieťovo riadeného napájania.

IKS PVD, HCD + ARC vacumm povlakovací stroj, vybavené elektrónovým delom na vrchu komory, akékoľvek otázky, kontakt: iks.pvd@foxmail.com