Princip rada elektronskog pištolja） HCD

Princip rada elektronskog topa） HCD

Jedan pregled elektronske puške

Elektronski pištolj je akcelerator elektronskog injektora, emituje određenu energiju, mora imati snažan mlaz, prečnik snopa i kut emitiranja elektronskog snopa [1] (smjer i jačina elektronskog snopa mogu se kontrolirati, obično pomoću anode s vrućom katodom , itd), kontrolna elektroda i nekoliko ubrzanih u ubrzavajućoj cijevi, koja se koristi za osiguravanje elektronskog snopa elektronskog akceleratora, obično se dijeli na dvije vrste toplinske emisije i emisije u polju; Funkcija elektronskog topa je da pruži potreban elektronski snop, a materijalna i procesna struktura elektronske puške mora uzeti u obzir pogodnost obrade i održavanja. Generalno, dizajn elektronske puške treba da uzme u obzir sledeće aspekte:

1. Injektirani elektroni imaju određenu količinu energije, a struktura pištolja mora imati dovoljno tlačne čvrstoće da izdrži određeni napon ubrzanja.
2. Trebao bi imati dovoljno prijenosnog kapaciteta kako bi dao dovoljnu impulsnu struju.
3. Promjer snopa i emisija Kut elektronskog snopa treba biti unutar zadanog raspona.
4. Jednostavna struktura, jednostavna obrada, instalacija i održavanje.
Pištolji imaju dug vijek trajanja.

2. Osnovni parametri elektronskog topa

U raspravi o elektronskoj pušci ljudi često koriste neke posebne pojmove. Ovdje im dajemo kratak uvod:

1. Koeficijent provodljivosti
Kada je anodna struja ograničena prostornim nabojem, anodna struja (emisiona struja) elektronske puške se odnosi na napon između anode i katode.
Pod ograničenjem prostornog naboja, bez obzira na oblik sistema elektroda, zakon treće snage dva je općenito primjenjiv. Kada je oblik elektrode konstantan, koeficijent provodljivosti je konstanta općenito, neovisno o temperaturi. Koeficijent provodljivosti ukazuje na sposobnost elektronskog topa da emituje elektrone. Drugim riječima, koeficijent provodljivosti je mjera intenziteta elektronskog snopa, koja predstavlja veličinu prostornog naboja elektronskog snopa.

2. Zglob struka
U osnosimetričnom konvergentnom elektronskom pištolju, elektroni se emituju iz katode, a pod djelovanjem elektrostatičkog polja koje stvara prostorni naboj elektroda i samih elektrona u pištolju, formira se određeni oblik elektronskog snopa. Područje s najmanjim radijusom sekcije u elektronskom zraku naziva se struk snopa.

3. Omjer kompresije područja
Omjer kompresije površine odnosi se na odnos između površine katode i površine poprečnog presjeka struka, kao i odnosa između prosječne gustoće struje struka i prosječne gustoće struje katodne emisije. Za praktičnost, površina katodne kugle se obično zamjenjuje površinom presjeka katode.

4. Raspon snimanja
Shot Range predstavlja udaljenost između anodne glave pištolja i struka za ubrizgavanje formiran od strane pištolja. Općenito, poželjno je da raspon bude dovoljno velik da elektronski snop uđe u polje visoke frekvencije u optimalnim uvjetima ubrizgavanja.

5. Laminarnost
Takozvani laminarni tok elektronskog ubrizgavanja je samo kvalitativni koncept, i obično se procjenjuje prema tome da li su trajektorije elektronskog ubrizgavanja križ ili poprečne težine. Elektronski snop s dobrim laminarnim protokom može biti fokusiran s nižim magnetnim poljem, a defokusiranje elektronskog snopa uzrokovanog visokofrekventnim poljem je manje. Naprotiv, elektronsko ubrizgavanje sa slabim laminarnim tokom će rezultirati slabom brzinom protoka i većim defokusiranjem.

Tri. Struktura elektronskog topa

Bez obzira na vrstu elektronskog topa, oni se sastoje od elektronskog emitera - katode, oblika ograničenja elektronskog snopa - fokusa elektrona i ubrzanja olova - anode tri dijela. Struktura elektronskog topa koji se koristi u različitim okruženjima može varirati, ali osnovne komponente ostaju iste. U radu, potencijal elektrode za fokusiranje je obično jednak ili blizu katodnom potencijalu da ograniči oblik elektronskog snopa, a ubrzani napon (anodni napon) se dodaje između katode i anode. Kada se elektron emitira iz katode, on će stupiti u interakciju s elektrostatičkim poljem koje je uspostavio prostorni naboj elektrode i sam elektronski snop formirati elektronski snop s određenim oblikom, koji će biti izbačen iz anodne rupe za upotrebu. Elektronski pištolj radi kao dioda, tako da ga ljudi nazivaju diodnim pištoljem.

Najčešći tip elektronske puške je Pierce tip sa dvije elektrode. Struktura je prikazana na slici 2.1-2. Uglavnom se sastoji od katode, pola za fokusiranje i anode. U sredini anode se nalazi otvor kroz koji se elektroni ubrizgavaju u akceleratorsku komoru. Pierce tipa elektronski pištolj, također poznat kao axisymmetric sferna konvergencija ubrizgavanje Pierce elektronski pištolj, to je da se dva koncentrična sferni dio formiranja dioda. Da bi se postigla putanja elektrona duž pravca radijusa zakrivljenosti katode, rub sferne elektrode treba modificirati.

Četiri. Katoda elektronske puške

Katoda je jedan od ključnih dijelova elektronske puške. Trenutno, katoda elektronskog topa korištenog u linearnom akceleratoru elektrona ima različite oblike, koji se mogu podijeliti na dvije metode:

Katode sa direktnim grijanjem uglavnom koriste čisti volfram kao katodni materijal. Međutermalne katode uglavnom koriste torijum-volfram, okside, skandijumove soli i katode iz lantan heksaborida, koje se mogu podijeliti u dvije vrste: tip bombardiranja i tip grijanja.

1. Tip bombardovanja: metodom zagrijavanja treba dodati stotine ili čak hiljade volti naponu bombardiranja između terona (filamenta) i katode. Pod ovim naponom, elektroni emitovani iz terona koji bombardiraju katodu emitiraju veliki broj elektrona sa njegove površine nakon što se katoda zagrije do određene temperature.

2. Tip grijanja: ovaj katoda, sloj sloja je fiksiran na tankoj bazi (nikl ili cev od molibdena), ispod dna baze postavljena je toplinska izolacija spiralne volframske žice. Struja teče kroz nit, koja zagrijava katodu. Kada katoda dosegne temperaturu na kojoj emituje elektrone, ona ih emitira.

Materijal katode i njegova radna temperatura imaju odlučujući utjecaj na emisijsku sposobnost i vijek trajanja elektronske puške. Katoda mora biti izrađena od materijala s niskim stupnjem obrade. Spoljni elektroni atoma na površini katode, pobuđeni određenom količinom toplote ili električne energije, iskočit će iz vezanosti orbite i postati slobodni elektroni.

Katoda katodne cijevi koja emitira toplinu tipa elektronski pištolj je napravljena sa volframovom žicom, mora se oslanjati na električnu struju za zagrijavanje filamenta na 1000 stupnjeva iznad, gustoću struje emitiranja struje i temperaturu filamenta i energiju materijala od filamenta.

Uzmimo temperaturu volframove žice, na primer, njen rad na izlazu je 4.55 elektron volti, na radnoj temperaturi od 2500K, J = 0.5 ampera / cm2 .

Temperatura filamenta ima veliki uticaj na intenzitet emisije elektrona. Ako se usvoji katodni materijal sa manje rada na bekstvu, temperatura filamenta može se značajno smanjiti pod uvjetom da se postigne ista intenzitet emisije. Kako bi se što duže produžio vijek katode, materijal mora imati višu točku taljenja i manju brzinu isparavanja, a nije lako otrovati erozijom zraka. Tačka topljenja volframove žice je 3655K, kada je radna temperatura 2750K, brzina isparavanja je 0.0043 mg / cm • sekund, volframova žica ima jaku otpornost na koroziju. Otpuštanje oksida katode je niže, na primjer, rad oslobađanja barijevog oksida je samo 2,8 elektron volta, ali njegova otpornost na koroziju je loša, uglavnom pogodna samo za 10-5-10-6 MMHG pod visokim vakuumom, na 10 -4 MMHG, njegova emisijska snaga se značajno smanjila, na 10-3 MMHG, čak i ozbiljno trovanje, ne može se nastaviti koristiti.

Emisiona puška na polju zahtijeva snažno električno polje veće od 106 volta / cm u blizini površine katode, tako da je poboljšanje intenziteta polja na površini katode učinkovit način povećanja intenziteta emisije.

Uopšteno govoreći, strujni intenzitet elektronskog topa je uvek iznad 1 miliampere, pulsni elektronski tok može da dostigne amperni nivo, a njegov život je preko 100 sati.

5. princip rada elektronske puške

1. Princip rada diodnog pištolja

Fizički procesi koji se odvijaju u blizini katode elektronskog topa vrlo su slični onima koji se javljaju u elektronskoj diodi. Poznato je da se tok struje u diodiji ostvaruje kretanjem elektrona emitiranog od katode. Ako se između katode i anode diode doda pozitivni napon Ua, katoda se postepeno zagreva (Uf grejni napon filamenta se postepeno povećava) i snima se odgovarajuća anodna struja Ia. Može se dobiti krivulja relacije Ia / Uf. Promjena Ua može dobiti drugu relativnu krivulju Ia / Uf Kada je Uf niska, to jest, kada je temperatura katode niska, anodna struja Ia naglo raste s povećanjem napona grijanja. Kada Uf pređe određenu vrijednost, anodna struja Ia ne povećavaju se sa povećanjem napona grejanja filamentom Uf. Znamo da na određenoj katodnoj temperaturi katoda ima određenu emisionu struju, a što je viša katodna temperatura, veća je emisiona struja. Kada je temperatura katode dovoljno visoka, katodna temperatura nastavlja da raste (u ovom trenutku, emisijska struja katode se još povećava), dok anodna struja ostaje nepromijenjena, što ukazuje da struja koju emitira katoda ne dostiže anodu potpuno u ovom trenutku. Ako pogledamo krivulje koje odgovaraju različitim Ua, situacija je ista. Kako se između anode i katode diode dodaje pozitivni napon Ua, između anode i katode formira se određena raspodjela električnog polja. Kada se katoda ne zagreva, raspodela električnog polja je stabilna. Kada je katoda zagrijana, katoda je počela da emituje elektrone, koji su leteli na anodu pod dejstvom Ua. Zbog prisustva prostornog naboja, potencijal na svakoj tački između anode i katode će se smanjiti. Kada katodna temperatura nije previsoka, a emisija elektrona nije prevelika, još uvijek postoji polje ubrzanja između anode i katode, a elektroni mogu doseći anodu pod djelovanjem ovog električnog polja. Sa povećanjem broja elektrona emitovanih iz katode, promena gradijenta potencijala na površini anode i katode je različita. Pošto elektroni na katodnoj površini nisu privučeni samo anodnim ubrzavajućim električnim poljem, već se i odbijaju od prednjeg prostornog naboja, sila na elektrone je manja od one bez prostornog naboja, tj. Pada gradijenta potencijala. Pored toga što ih privlači polje ubrzanja anoda, elektroni na površini anode se guraju i od strane prostornog naboja iza, tako da se gradijent potencijala povećava. Ako se temperatura katode nastavi povećavati, gustoća prostornog naboja će se nastaviti povećavati. Zbog efekta prostornog naboja, gradijent potencijala na površini katode će pasti na nulu. U to vreme, električno polje generisano prostornim nabojem na površini katode je potpuno jednako polju ubrzanja. Poznato je da elektroni moraju imati određenu početnu brzinu da bi izašli iz katode. Čak i ako gradijent potencijalnog katodnog potencijala padne na nulu i nastavi da povećava temperaturu katode, gustoća prostornog naboja može i dalje rasti. U tom trenutku, potencijalni gradijent katode postaje negativan. Drugim riječima, polje ubrzanja koje generira prostorni naboj u blizini katode veće je od onog koje generira Ua na anodnom naponu.

Elektroni emitovani iz katode imaju različite početne brzine. Samo elektroni čija je početna kinetička energija veća od minimalne potencijalne energije može prevazići negativno električno polje blizu površine katode i preći minimalni potencijal, ući u ubrzavajuće polje i letjeti do anode. Elektroni, koji su imali manju inicijalnu kinetičku energiju, vratili su se na katodu sa prostornim nabojem. U ravnoteži, broj elektrona po jedinici vremena koji teče do anode plus broj elektrona koji se vraćaju na katodu je jednak broju elektrona emitovanih u svemir katodom. Ako se katodna temperatura nastavi povećavati, katodna emisija će se povećavati, a gustoća prostornog naboja će se također povećavati, što je jednako jačanju negativnog električnog polja u blizini površine katode. Broj elektrona vraćenih u katodu negativnim potencijalom će se povećati, dok će se broj elektrona koji ide u anodu blago povećati.

Kada je temperatura zagrijavanja katode niska, svi elektroni emitirani iz katode mogu doseći anodu. U to vreme, anodna struja zavisi od temperature emisije katode, koja se zove ograničenje temperature. U tom slučaju, temperatura zagrijavanja katode ima veliki utjecaj na struju emisije. Kada se napon grijanja nastavi povećavati, učinak prostornog naboja igra važnu ulogu, a anodna struja je ograničena prostornim nabojem. Elektronski pištolj akceleratora uglavnom radi pod uvjetom ograničenja prostornog naboja.

2. Princip rada Pierce-ovog elektronskog topa

Optički sistem ove vrste elektronskog topa uglavnom uključuje katodni, anodni i fokusni pol. Neki od njih su opremljeni kontrolnim stupom za kapije. Potencijal pola za fokusiranje je obično jednak ili blizu katodnog potencijala. Katoda i anoda formiraju diodu. Katoda se zagreva i peče od grejača (filamenta). Grijač se napaja iz izmjeničnog napajanja. Elektronski snop se pokreće polom fokusiranja prema anodnoj rupi i konačno ulazi u sistem ubrzanja kroz anodnu rupu.

3. Princip rada pištolja

Poboljšanjem cijevi akceleratora postiže se tehnika ubrizgavanja pod niskim tlakom. Istovremeno, trenutni medicinski akceleratori, u skladu sa potrebama radioterapije, zahtijevaju promjenu struje ubrizgavanja kako bi se zadovoljili zahtjevi i za rendgensku i za elektronsku liniju. Na taj način se anodni napon pištolja može smanjiti na 7-15kv, a protok ubrizgavanja može varirati u rasponu od 200-1000ma. Energija ubrizgavanja može se postepeno smanjivati na vrlo nisku vrijednost u trenutku izlaska elektronske linije (intenzitet zraka koji zahtijeva medicinski akcelerator u rendgenskom tretmanu i tretman elektronskom linijom uveliko se razlikuje više od 100 puta). Rješenje tehnologije ubrizgavanja pod niskim tlakom postavlja temelj za korištenje pištolja s kontrolom mreže. Niskonaponski pištolj može u velikoj mjeri smanjiti veličinu elektronskog pištolja, smanjiti izolaciju elektroda porculan zahtjevima tlaka, smanjiti ionsku energiju katode, što je još važnije, volumen napajanja, težina i učinkovitost može se uvelike poboljšati. Vrata pištolj, ljudi obično dodaju kontrolni pol (vrata pol) na temelju dizajna dioda pištolj. Kada se na katodu mrežicom nanosi mali negativni napon (iskljuceno odstupanje - Egc), emisija katode se prekida. Ovo je ekvivalentno zaustavljanju emisije u periodu praznine impulsa, a kontrolni pol trajanja impulsa dodaje nulu ili mali pozitivni napon katodi da bi katoda emitovala elektrone. Podešavanjem pozitivnog napona može se postići kontrola protoka ubrizgavanja elektrona. Napon anode na katodu, međutim, uvijek se može dodati stabilnom dc visokom naponu. Očigledno, amplitudna stabilnost napona napajanja istosmjerne struje je mnogo lakša nego kod visokonaponskog modulatora impulsa. Također smanjuje pritisak na dizajn napajanja. Ljudi koji dodaju kontrolni ormar, obično imaju tri oblika, njihova struktura je data u prvom delu njihovog načina rada, sada su ukratko sledeći: pištolj za prvu rupu: to je dioda u dizajnu strukture pištolja je fokusirana na pola i katodna izolacija, odgovarajuća modifikacija je usmjerena na dizajn pola, može je napraviti u relativno katodi i apsolutna vrijednost prednapona (eog) pokušati s malim slovima, ostvariti elektronsku poruku. Opšte iskustvo je da kada je P <0,5, kompresija="" pištolja="" je="" mala,=""> - Ego | / Va može biti manje od 25% slučaja, realizacija dizajna pištolja vrata. Drugi tip pištolja za iglu: nalazi se u sredini katode i katodne izolacije i okomito na katodnu površinu male igle, igla kao kontrolni pol, njen napon prekida, može učiniti ili malo niže Međutim, kao i za pištolj sa iglom, njegova katodna i iglička kapija su složenija po strukturi konstrukcije, koja se danas rijetko koristi u Kini. Međutim, Rusija je u ovom pogledu zrelija i oni mogu pokriti kapiju iglom sa slojem anti-emisione supstance kako bi smanjili emisiju kapija. Međutim, ostaje da se dokaže da li je takav kontrolni pol izvodljiv za akceleratore sa jakom anti-detonacijom jona. Treći tip mrežnog pištolja, koji se nalazi u diodnom pištolju od katode 1% do 3% ekvipotencijalne površine, postavlja rešetku, kada se mreža na katodu i ekvivalentna mreži u ravni potencijala, ne menja originalna distribucija diodnog pištolja. Prekidna granica vrata može biti vrlo niska. Ovo će biti korisno za izradu napajanja koje se kontroliše kroz mrežu.

IKS PVD, HCD + ARC vacumm mašina za oblaganje, opremljeni elektronski top na vrhu komore, bilo koje pitanje, kontakt: iks.pvd@foxmail.com