Princip rada elektronskog pištolja） HCD

Princip rada elektronskog topa） HCD

Jedan pregled elektroničkog pištolja

Elektronski pištolj je akcelerator elektronskog injektora, emitira određenu energiju, mora imati snažan mlaz, promjer 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 pištolja s akceleratorom elektrona, obično se dijeli na dvije vrste toplinske emisije i emisije u polju; Funkcija elektronskog topa je dati potrebnu elektronsku zraku, a materijalna i procesna struktura elektronskog topa mora uzeti u obzir pogodnost obrade i održavanja. Općenito, dizajn elektronske puške treba uzeti u obzir sljedeće aspekte:

1. Injektirani elektroni imaju određenu količinu energije, a struktura pištolja treba imati dovoljno tlačne čvrstoće da izdrži određeni napon ubrzanja.
2. Trebao bi imati dovoljno prijenosnog kapaciteta kako bi dao dovoljnu impulsnu struju.
3. Promjer zraka i emisija Kut elektronske zrake trebao bi 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 ćemo im dati kratak uvod:

1. Koeficijent vodljivosti
Kada je anodna struja ograničena prostornim nabojem, anodna struja (emisijska struja) elektronskog topa povezana je s naponom između anode i katode.
Pod ograničenjem prostornog naboja, bez obzira na oblik sustava 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 emitira elektrone. Drugim riječima, koeficijent provodljivosti je mjera intenziteta elektronskog snopa, koja predstavlja veličinu prostornog naboja elektronskog snopa.

2. Struk snopa
U osnosimetričnom konvergentnom elektronskom pištolju, elektroni se emitiraju iz katode, a pod djelovanjem elektrostatskog polja koje stvara prostorni naboj elektroda i samih elektrona u pištolju, formira se određeni oblik elektronskog snopa. Područje s najmanjim radijusom u elektronskom snopu naziva se struk snopa.

3. Omjer kompresije područja
Omjer kompresije površine odnosi se na omjer površine katode i površine poprečnog presjeka struka, kao i omjera između prosječne gustoće struje struka i prosječne gustoće struje katodne emisije. Zbog praktičnosti, područje katodne kugle obično se zamjenjuje površinom presjeka katode.

4. Raspon snimanja
Shot Range ( Udarni raspon) predstavlja udaljenost između anodne glave pištolja i struka za ubrizgavanje koji je nastao pištoljem. Općenito, poželjno je da raspon bude dovoljno velik da elektronski snop ulazi u polje visoke frekvencije pod optimalnim uvjetima ubrizgavanja.

5. Laminarnost
Takozvani laminarni tok elektroničkog ubrizgavanja samo je kvalitativni pojam, a obično se procjenjuje prema tome jesu li putanje elektroničkog ubrizgavanja križ ili poprečne težine. Elektronski snop s dobrim laminarnim protokom može biti fokusiran s nižim magnetskim poljem, a defokusiranje elektronskog snopa uzrokovano visokofrekventnim poljem je manje. Naprotiv, elektroničko injektiranje sa slabim laminarnim protokom rezultirat će slabom brzinom protoka i većim defokusiranjem.

Tri. Struktura elektronskog topa

Bez obzira na vrstu elektronskog topa, oni se sastoje od emitera elektrona - 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 izoštravanje je obično jednak ili blizu katodnom potencijalu da ograniči oblik elektronske zrake, a dodaje se ubrzavajući napon (anodni napon) 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 oblikovati elektronski snop s određenim oblikom, koji će biti izbačen iz anodne rupe za uporabu. Elektronski pištolj djeluje kao dioda, pa je ljudi nazivaju diodnim pištoljem.

Najčešći tip elektronskog topa je Pierce tip s dvije elektrode. Struktura je prikazana na slici 2.1-2. Uglavnom se sastoji od katode, fokusa i anode. U sredini anode nalazi se 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. Kako bi se napravila putanja elektrona duž smjera radijusa katodne zakrivljenosti, rub sferne elektrode treba modificirati.

Četiri. Katoda elektronske puške

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

Katode katalizatora s izravnim grijanjem uglavnom koriste čisti volfram kao katodni materijal. Međutermalne katode općenito koriste torij-volfram, okside, skandijsku sol i katode iz lantan heksaborida, koje se mogu podijeliti u dvije vrste: tip bombardiranja i tip grijanja.

1. Tip bombardiranja: metoda zagrijavanja je dodavanje stotina ili čak tisuća volti naponu bombardiranja između terona (filamenta) i katode. Pod tim naponom, elektroni emitirani iz terona koji bombardiraju katodu emitiraju veliki broj elektrona iz njegove površine nakon što se katoda zagrije do određene temperature.

2. Tip grijanja: ova katoda, sloj sloja je fiksiran na tankoj bazi zida (cijev od nikla ili cijevi od molibdena), ispod dna baze postavljena je toplinska izolacija spiralne žice od volframa. Struja teče kroz nit, koja zagrijava katodu. Kada katoda dosegne temperaturu na kojoj emitira elektrone, ona ih emitira.

Materijal katode i njegova radna temperatura imaju odlučujući utjecaj na emisijsku sposobnost i vijek trajanja elektronskog topa. Katoda mora biti izrađena od materijala s niskom razinom obrade. Vanjski elektroni atoma na površini katode, pobuđeni određenom količinom topline ili električne energije, iskočit će iz vezanosti orbite i postati slobodni elektroni.

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

Uzmimo, primjerice, temperaturu volframove žice, njezin rad u bijegu je 4.55 elektron volti, na radnoj temperaturi od 2500K, J = 0.5 ampera / cm2 .

Temperatura filamenta ima veliki utjecaj na intenzitet emisije elektrona. Ako je usvojen materijal katode s manje rada za bijeg, temperatura filamenta može se znatno smanjiti pod uvjetom dobivanja istog intenziteta 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. Točka taljenja volframove žice je 3655K, kada je radna temperatura 2750K, brzina isparavanja je 0.0043 mg / cm • sekunda, 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 prikladna za 10-5-10-6 MMHG pod visokim vakuumom, pri 10 -4 MMHG, njegova emisijska snaga se značajno smanjila, na 10-3 MMHG, čak i ozbiljno trovanje, ne može se nastaviti koristiti.

Emisijski pištolj 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.

Općenito govoreći, jakost struje elektronskog topa je uvijek iznad 1 miliampera, protok pulsnog elektrona može doseći amper, a njegov život je preko 100 sati.

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 pojavljuju u elektronskoj diodi. Poznato je da je tok struje u diodiji ostvaren pomicanjem elektrona koje emitira katoda. Ako se između katode i anode diode doda pozitivni napon Ua, katoda se zagrijava postupno (Uf grijaći napon filamenta se postupno povećava), i snima se odgovarajuća anodna struja Ia. Može se dobiti krivulja relacije Ia / Uf. Promjena Ua mogla bi dobiti još jednu relacijsku krivulju Ia / Uf Kada je Uf niska, to jest, kada je katodna temperatura niska, anodna struja Ia naglo raste s povećanjem napona grijanja. Kada Uf premaši određenu vrijednost, anodna struja Ia ne ne povećavaju se s povećanjem napona grijanja filamenta Uf. Znamo da kod određene katodne temperature katoda ima određenu emisijsku struju, a što je viša temperatura katode, veća će biti emisijska struja. Kada je temperatura katode dovoljno visoka, katodna temperatura nastavlja rasti (u ovom trenutku, emisijska struja katode se još povećava), dok anodna struja ostaje nepromijenjena, što ukazuje da struja koju emitira katoda ne doseže anodu u ovom trenutku. Ako pogledamo krivulje koje odgovaraju različitim Ua, situacija je ista. Kada se između anode i katode diode doda pozitivni napon Ua, između anode i katode formirat će se određena raspodjela električnog polja. Kada katoda nije zagrijana, raspodjela električnog polja je stabilna. Kada se katoda zagrije, katoda je počela emitirati elektrone, koji su letjeli na anodu pod djelovanjem Ua. Zbog prisutnosti prostornog naboja, potencijal na svakoj točki 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 tog električnog polja. S porastom elektrona emitiranog iz katode, promjena gradijenta potencijala na površini anode i katode je različita. Budući da elektrone na površini katode ne privlače samo električno polje koje ubrzava anodu, nego ga odbija i prednji prostorni naboj, sila na elektrone je manja od sile bez prostornog naboja, tj. Pada gradijenta potencijala. Osim što ih privlači polje ubrzanja anoda, elektroni na površini anode također gurnu iza njih prostorni naboj, tako da se gradijent potencijala povećava. Ako se temperatura katode nastavi povećavati, gustoća prostornog naboja će se nastaviti povećavati. Zbog utjecaja prostornog naboja, gradijent potencijala na površini katode će pasti na nulu. U to vrijeme, električno polje generirano prostornim nabojem na površini katode točno je jednako polju ubrzanja. Poznato je da elektroni moraju imati određenu početnu brzinu da bi izašli iz katode. Čak i ako katodni površinski potencijalni gradijent padne na nulu i nastavi povećavati temperaturu katode, gustoća prostornog naboja može i dalje rasti. U tom trenutku, potencijalni gradijent katode postaje negativan. Drugim riječima, polje ubrzanja koje stvara prostorni naboj u blizini katode veće je od onog koje generira Ua na anodnom naponu.

Elektroni emitirani iz katode imaju različite početne brzine. Samo elektroni čija je početna kinetička energija veća od minimalne potencijalne energije može prevladati negativno električno polje blizu površine katode i prijeći minimalni potencijal, ući u polje ubrzanja i odletjeti do anode. Elektroni, koji su imali manje početne kinetičke energije, vratili su se na katodu s prostornim nabojem. U ravnoteži, broj elektrona po jedinici vremena koji teče do anode plus broj elektrona koji se vraćaju na katodu jednak je broju elektrona koje emitira katoda u svemir. Ako se katodna temperatura nastavi povećavati, emisija katode će se povećavati, a gustoća prostornog naboja će se također povećavati, što je jednako jačanju negativnog električnog polja u blizini površine katode. Broj elektrona koji se vraćaju u katodu negativnim potencijalom će se povećati, dok će se broj elektrona koji odlaze u anodu blago povećati.

Kada je temperatura zagrijavanja katode niska, svi elektroni emitirani iz katode mogu doseći anodu. U to vrijeme, anodna struja ovisi o emisijskoj temperaturi 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 veliku ulogu, a anodna struja je ograničena prostornim nabojem. Elektronski pištolj akceleratora uglavnom radi pod uvjetom ograničenja prostornog naboja.

2. Princip rada Pierceovog elektronskog topa

Optički sustav ove vrste elektronskog topa uglavnom uključuje katodni, anodni i fokusirajući pol. Neki od njih su opremljeni kontrolnim stupom za vrata. Potencijal stupa za izoštravanje obično je jednak ili blizu katodnom potencijalu. Katoda i anoda tvore diodu. Katoda se zagrijava i peče od grijača (filamenta). Grijač se napaja napajanjem izmjeničnom strujom. Elektronski zrak se pokreće polom za fokusiranje prema anodnoj rupi i konačno ulazi u sustav ubrzanja kroz anodnu rupu.

3. Princip rada pištolja

Poboljšanjem cijevi akceleratora postiže se tehnika ubrizgavanja pod niskim tlakom. Istovremeno, trenutni medicinski akceleratori, u skladu s potrebama radioterapije, zahtijevaju promjenu struje ubrizgavanja kako bi se zadovoljili zahtjevi i za rendgensku i za elektroničku liniju. Na taj se način anodni napon pištolja može smanjiti na 7-15kv, a protok injekcije može varirati u rasponu od 200-1000ma. Energija ubrizgavanja može se postupno smanjivati na vrlo nisku vrijednost u trenutku izlaza elektronske linije (intenzitet snopa koji zahtijeva medicinski akcelerator u rendgenskom tretmanu i tretman elektronskom linijom uvelike se razlikuje više od 100 puta). Rješenje tehnologije ubrizgavanja pod niskim tlakom postavlja temelj za uporabu pištolja s kontrolom mreže. Niskonaponski pištolj može uvelike smanjiti veličinu elektroničkog pištolja, smanjiti izolaciju elektroda porculan zahtjevima tlaka, smanjiti ionsku energiju katodne, još važnije, volumen napajanja, težina i učinkovitost može se uvelike poboljšati. Vrata pištolj, ljudi obično dodaju kontrolni stup (vrata pol) na temelju dizajna dioda pištolj. Kad se na katodu mrežicom nanosi mali negativni napon (iskljuceno odstupanje - Egc), odvaja se katodna emisija. To je ekvivalentno zaustavljanju emisije u razdoblju pulsa, a kontrolni pol trajanja impulsa dodaje nulu ili mali pozitivni napon katodi kako bi katoda emitirala elektrone. Podešavanjem pozitivnog napona može se postići kontrola protoka ubrizgavanja elektrona. Napon anode do katode, međutim, uvijek se može dodati stabilnom dc visokom naponu. Očito, amplitudna stabilnost naponskog napona istosmjerne struje je mnogo lakša nego kod visokonaponskog modulatora impulsa. Također smanjuje pritisak na dizajn napajanja. Ljudi koji dodaju upravljački ormarić, obično imaju tri oblika, njihova struktura je dana u prvom dijelu njihovog načina rada, sada su ukratko kako slijedi: pištolj za prvu rupu: to je dioda u dizajnu strukture pištolja usmjerena na pola i katodna izolacija, odgovarajuća modifikacija je usmjerena na dizajn pola, može je napraviti u relativno katodi i apsolutna vrijednost pristranosti (eog) pokušati s malim slovima, ostvariti elektroničku bilješku. Opće iskustvo je da kada je P <0,5, kompresija="" pištolja=""> - Ego | / Va može biti manje od 25% slučaja, realizacija dizajna pištolja za vrata. Druga vrsta pištolja s iglama: nalazi se u središtu katode i katodne izolacije i okomita na katodnu površinu male igle, igla kao kontrolni pol, njezin napon prekida, može učiniti ili nešto niže Međutim, kao i za pištolj vrata igle, njegova katoda i igla vrata su složeniji u strukturi dizajn, koji se rijetko koriste u Kini u sadašnjosti. Međutim, Rusija je u ovom pogledu zrelija i oni mogu pokriti vrata za iglu slojem protuizlazne tvari kako bi smanjili emisiju vrata. Međutim, ostaje da se dokaže je li takav kontrolni stup izvodljiv za akceleratore s jakom ionskom anti-detonacijom. Treći tip mrežnog pištolja, koji se nalazi u diodnom pištolju od katode 1% do 3% ekvipotencijalne površine, postavlja mrežu, kada se mreža prema katodi i ekvivalentna mreži u ravnini potencijala, ne mijenja. izvorna distribucija diodnog pištolja. Prekidna granica vrata može biti vrlo niska. To će biti korisno za izradu napajanja s mrežom.

IKS PVD, HCD + ARC vacumm stroj za premazivanje, opremljen elektronski pištolj na vrhu komore, bilo koje pitanje, kontakt: iks.pvd@foxmail.com