RU2680823C1 - Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium - Google Patents
Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680823C1 RU2680823C1 RU2018107029A RU2018107029A RU2680823C1 RU 2680823 C1 RU2680823 C1 RU 2680823C1 RU 2018107029 A RU2018107029 A RU 2018107029A RU 2018107029 A RU2018107029 A RU 2018107029A RU 2680823 C1 RU2680823 C1 RU 2680823C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- window
- plate
- electron
- gun
- diamond
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике, а именно к электронным отпаянным пушкам и ускорителям электронов, предназначенным для вывода электронного потока из вакуумной области пушки и ускорителя в атмосферу или иную газовую среду, и может быть использовано в полупроводниковой электронике для создания мощных миниатюрных структур, в квантовой электронике в электроионизационных лазерах, в медицине для стерилизации инструментов и поверхности биологических объектов, в плазмохимии для полимеризации, ускорения химических реакций, а также в других областях техники.The invention relates to electronic equipment, namely to electronically sealed guns and electron accelerators, designed to output the electron stream from the vacuum region of the gun and accelerator into the atmosphere or other gas medium, and can be used in semiconductor electronics to create powerful miniature structures in quantum electronics in electroionization lasers, in medicine for sterilizing instruments and surfaces of biological objects, in plasma chemistry for polymerization, accelerating chemical reactions, and in other areas of technology.
В большинстве существующих электронных отпаянных пушках вывод высокоскоростного потока электронов из вакуумной области пушки наружу осуществляется через тонкую металлическую фольгу, при прохождении которой электроны выделяют в ней часть своей энергии, что приводит к перегреву фольги, ограничивая плотность мощности пушки (Вт/см2). У металлов, используемых в качестве материала фольги титана, бериллия и др. коэффициент теплопроводности не превышает λ=2 Вт/см К, что требует импульсного режима работы и не позволяет поднять среднюю плотность мощности электронной отпаянной пушки более 10 Вт/см2 при средней плотности тока 30-100 мкА/см2 / Симонов К.Г. Электронные отпаянные пушки. М. Радио и Связь, 1985, 125 с./In most existing electronically sealed guns, a high-speed electron flow from the vacuum region of the gun to the outside is carried out through a thin metal foil, during the passage of which the electrons release part of its energy in it, which leads to overheating of the foil, limiting the power density of the gun (W / cm 2 ). For metals used as titanium, beryllium and other foil material, the thermal conductivity does not exceed λ = 2 W / cm K, which requires a pulsed mode of operation and does not allow raising the average power density of the electronically sealed gun to more than 10 W / cm 2 at an average density current 30-100 μA / cm 2 / Simonov K.G. Electronic sealed guns. M. Radio and Communications, 1985, 125 pp. /
Для повышения средней плотности мощности электронной отпаянной пушки применяют форсированные (принудительные) способы охлаждения фольги, например, используя каркас из металлических трубок, имеющих тепловой контакт с фольгой, по которым протекает вода /Там же/.To increase the average power density of the electronically soldered gun, forced (forced) methods of cooling the foil are used, for example, using a frame made of metal tubes having thermal contact with the foil through which water flows / Ibid /.
Недостатками устройств, использующих принудительное водяное охлаждение, являются то, что поток тепла ограничен теплопроводностью материала фольги, а также громоздкостью и сложностью конструкции.The disadvantages of devices using forced water cooling are that the heat flux is limited by the thermal conductivity of the foil material, as well as the bulkiness and complexity of the design.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электронная отпаянная пушка для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду, включающая корпус в виде металлической трубы, в торцевой части которой расположено окно вывода электронов, выполненное из теплопроводящего диэлектрика, в частности алмаза, переменной толщины по площади окна и вакуумно-плотно соединенное с опорным основанием окна, систему охлаждения окна, токопроводящее покрытие на обращенной к катоду поверхности окна и электрически связанное с опорным основанием и корпусом пушки, расположенные в корпусе соосно катод, продольная ось которого параллельна продольной оси окна вывода электронов и фокусирующие электроды /Патент РФ №2590891/.The closest in technical essence and the achieved result is an electronically sealed gun for removing the electron beam from the vacuum region of the gun into the atmosphere or other gas medium, including a housing in the form of a metal pipe, in the end part of which there is an electron exit window made of a heat-conducting dielectric, in particular diamond, of variable thickness over the window area and vacuum-tightly connected to the supporting base of the window, a window cooling system, a conductive coating on a surface facing the cathode the surface of the window and electrically connected with the support base and the gun body, located in the body coaxially with the cathode, the longitudinal axis of which is parallel to the longitudinal axis of the electron output window and focusing electrodes / RF Patent No. 2590891 /.
Это техническое решение при использовании алмаза позволяет увеличить пропускаемую среднюю плотность мощности в несколько раз (до 50 Вт/см2) и работать в непрерывном режиме.This technical solution when using diamond allows you to increase the transmitted average power density several times (up to 50 W / cm 2 ) and work in continuous mode.
Недостатками данной пушки являются неоптимизированная конструкция окна, что ограничивает мощность пушки, и сложность технологии изготовления алмазного выводного окна, его невысокая надежность при эксплуатации, так как алмаз хрупкий материал, имеет низкий коэффициент температурного расширения, что приводит к возникновению больших термических напряжений в области спая алмаза с опорным основанием окна, выполняемого, как правило, из нержавеющей стали, коэффициент температурного расширения которой в 15 раз больше /Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина и др. Под ред. И.С. Григорьева. - М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с./.The disadvantages of this gun are the non-optimized design of the window, which limits the power of the gun, and the complexity of the manufacturing technology of the diamond output window, its low reliability during operation, since the diamond is a brittle material, has a low coefficient of thermal expansion, which leads to high thermal stresses in the area of the diamond junction with a support base of the window, made, as a rule, of stainless steel, the coefficient of thermal expansion of which is 15 times greater / Physical quantities: avochnik / A.P. Babichev, N.A. Grandmother and others. Ed. I.S. Grigoryeva. - M .; Energoatomizdat, 1991 .-- 1232 p. /.
Кроме того, дополнительным недостатком использования алмазного выводного окна является увеличение стоимости пушки.In addition, an additional disadvantage of using a diamond exit window is the increased cost of the gun.
Задачей изобретения является устранение выше указанных недостатков.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages.
Техническим результатом предложенного технического решения являются повышение мощности и надежности пушки за счет оптимизации конструкции окна вывода электронов.The technical result of the proposed technical solution is to increase the power and reliability of the gun by optimizing the design of the electron output window.
Указанная задача решается, а технический эффект достигается за счет того, что в электронной отпаянной пушке для вывода электронного потока из вакуумной области пушки в атмосферу или иную газовую среду, включающая корпус в виде металлической трубы, в торцевой части которой расположено окно вывода электронов, выполненное из теплопроводящего диэлектрика и имеющее переменную по площади толщину и вакуумно-плотно соединенное с опорным основанием окна, систему охлаждения окна, токопроводящее покрытие, нанесенное на обращенную к катоду поверхность окна и электрически связанное с опорным основанием и корпусом пушки, расположенные в корпусе соосно катод, продольная ось которого параллельна продольной оси окна вывода электронов, и фокусирующие электроды, окно вывода электронов выполнено, по крайней мере, из одного теплопроводящего диэлектрика в форме пластины с тонкими участками, разнесенными друг от друга по ее площади и удаленными от ее краев, система принудительного охлаждения окна размещена в опорном основании окна и охватывает его по азимуту, при этом тепловые и геометрические характеристики окна удовлетворяют неравенству λтh<λмН, где λт, λм - теплопроводности тонких участков пластины и ее среднее по объему значение, h, Н - толщина тонких участков и толщина пластины, соответственно.This problem is solved, and the technical effect is achieved due to the fact that in the electronically sealed gun to remove the electron beam from the vacuum region of the gun into the atmosphere or other gaseous medium, including a casing in the form of a metal pipe, in the end part of which there is an electron exit window made of a heat-conducting dielectric and having a thickness variable in area and vacuum-tightly connected to the supporting base of the window, a window cooling system, a conductive coating deposited on a surface facing the cathode the window and electrically connected with the support base and the gun body, located in the body is coaxial cathode, the longitudinal axis of which is parallel to the longitudinal axis of the electron output window, and focusing electrodes, the electron output window is made of at least one heat-conducting dielectric in the form of a plate with thin areas separated from each other by its area and remote from its edges, the forced cooling system of the window is located in the supporting base of the window and covers it in azimuth, while thermal and geometrical RP G window characteristics satisfy λ t h <λ m H, where λ m, λ m - the thermal conductivity of thin plate sections and its mean volume value, h, h - the thickness of the thin portions and the plate thickness, respectively.
Диэлектрическая пластина соединена с опорным основанием через тонкую металлическую манжету, являющуюся частью системы принудительного охлаждения.The dielectric plate is connected to the support base through a thin metal cuff, which is part of the forced cooling system.
Катод выполнен в виде двух независимых групп ячеек, одна из которых размещена азимутально-симметрично тонким участкам окна, а другая - остальной площади пластины.The cathode is made in the form of two independent groups of cells, one of which is placed azimuthally symmetrically to thin sections of the window, and the other to the rest of the plate area.
Поверхность окна, обращенная наружу, имеет токопроводящее покрытие, электрически связанное с опорным основанием и корпусом пушки. Окно полностью выполнено из алмаза.The window surface facing outward has a conductive coating electrically connected to the support base and the gun body. The window is completely made of diamond.
Окно выполнено, по крайней мере, из одной алмазной пластины и пластины со сквозными отверстиями и вакуумно-плотно соединенную с каждой алмазной пластиной, пластина со сквозными отверстиями выполнена из алмаз-карбидокремневой керамики.The window is made of at least one diamond plate and a plate with through holes and vacuum tightly connected to each diamond plate, the plate with through holes is made of diamond-silicon-ceramic.
Окно содержит одну алмазную пластину, закрывающую все отверстия пластины со сквозными отверстиями или несколько алмазных пластин, каждая из которых закрывает часть отверстий пластины со сквозными отверстиями.The window contains one diamond plate covering all the holes of the plate with through holes or several diamond plates, each of which covers part of the holes of the plate with through holes.
Токопроводящее покрытие выполнено неоднородным по площади окна с участками, содержащими тяжелый металл в областях вне тонких участков, толщина участков токопроводящего покрытия, содержащих тяжелый металл, больше или равна глубине проникновения в токопроводящее покрытие электронов с катода.The conductive coating is made non-uniform in area of the window with portions containing heavy metal in areas outside the thin portions, the thickness of the portions of the conductive coating containing heavy metal is greater than or equal to the penetration depth of electrons from the cathode into the conductive coating.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
В ходе проведенных исследований были установлены следующие факты.In the course of the research, the following facts were established.
Существуют теплопроводящие диэлектрики с теплопроводностью большей теплопроводности металлов -используемых в качестве фольги, например, алмаз, у которого коэффициент теплопроводности λ=20 Вт/см К значительно больше коэффициентов теплопроводности титана λ=0,2 Вт/см К, бериллия λ=2 Вт/см К / Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина и др. Под ред. И.С. Григорьева. - М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с. / и алмаз - карбидокремниевый композит, АКК - Скелетон (далее скелетон), у которого коэффициент теплопроводности λ=5-6 Вт/см К /itp-forum.ru>conf2015/documents/section_… Алмаз - карбидокремниевые композиты «Скелетон»/.There are heat-conducting dielectrics with thermal conductivity of higher thermal conductivity of metals used as foils, for example, diamond, whose thermal conductivity coefficient λ = 20 W / cm K is significantly higher than titanium thermal conductivity coefficients λ = 0.2 W / cm K, beryllium λ = 2 W / see K / Physical quantities: Reference / A.P. Babichev, N.A. Grandmother and others. Ed. I.S. Grigoryeva. - M .; Energoatomizdat, 1991 .-- 1232 p. / and diamond - silicon carbide composite, ACC - Skeleton (hereinafter skeleton), which has a thermal conductivity λ = 5-6 W / cm K /itp-forum.ru>conf2015/documents/section_... Diamond - Skeleton silicon carbide composites /.
Поскольку поток тепла в твердом теле прямо пропорционален его коэффициенту теплопроводности, то замена титана на алмаз, при всех прочих равных условиях, повысит величину отводимой мощности в 100 раз, а по сравнению с бериллием в 10 раз, в случае скелетона эти соотношения составят 30 и 3 раза, соответственно.Since the heat flux in a solid is directly proportional to its thermal conductivity coefficient, replacing titanium with diamond, all other things being equal, will increase the amount of power removed by 100 times, and compared to beryllium by 10 times, in the case of a skeleton, these ratios will be 30 and 3 times, respectively.
Помимо высокой теплопроводности алмаз и скелетон имеют высокие пределы прочности - σ=500 МПа (алмаз), σ=350 МПа (скелетон), а у титана и бериллия σ≈250 МПа /Там же/, что позволяет окнам из алмаза и скелетона выдерживать больший перепад давления между вакуумом пушки и атмосферой при той же конструкции окна вывода электронов, или делать окно тоньше, тем самым повысить плотность мощности.In addition to high thermal conductivity, diamond and skeleton have high tensile strengths - σ = 500 MPa (diamond), σ = 350 MPa (skeleton), and for titanium and beryllium, σ≈250 MPa / Ibid /, which allows diamond and skeleton windows to withstand greater the pressure difference between the vacuum of the gun and the atmosphere with the same design of the electron output window, or to make the window thinner, thereby increasing the power density.
Глубина проникновения электронов в вещество имеет тенденцию расти при переходе от металлов к полупроводникам и, далее к диэлектрикам /Там же/, что объясняется снижением потерь энергии высокоэнергичного электрона при его взаимодействии со свободными электронами вещества: у диэлектриков зона проводимости, где существуют свободные электроны, пуста. Это снижает энергетические потери потока электронов в окне, выполненным из диэлектрика.The penetration depth of electrons into matter tends to increase with the transition from metals to semiconductors and, further, to dielectrics / Ibid /, which is explained by a decrease in the energy loss of a high-energy electron when it interacts with free electrons of a substance: in dielectrics, the conduction band where free electrons exist is empty . This reduces the energy loss of the electron flow in a window made of a dielectric.
Кроме того, скелетон это керамика, из которой проще выполнить конструкцию наперед заданной формы, например, пластину, пластину с отверстиями и т.п. /itp-forum.ru>conf2015/documents/section_… Алмаз - карбидокремниевые композиты «Скелетон»/.In addition, a skeleton is a ceramic, from which it is easier to carry out a design in advance of a given shape, for example, a plate, a plate with holes, etc. /itp-forum.ru>conf2015/documents/section_... Diamond - Skeleton silicon carbide composites.
Помимо этого, алмаз и скелетон обладают необходимой адгезией друг с другом и алмаз осаждают на скелетоне CVD способом с получением вакуумно-плотного контакта. Это позволяет создавать многослойную диэлектрическую структуру с переменной по толщине теплопроводностью.In addition, the diamond and the skeleton possess the necessary adhesion with each other and the diamond is deposited on the skeleton by a CVD method to obtain a vacuum tight contact. This allows you to create a multilayer dielectric structure with a variable thermal conductivity.
Все указанные выше преимущества такой теплопроводящей диэлектрической структуры позволяют оптимизировать конструкцию окна вывода электронов и создать электронную отпаянную пушку с большей средней плотностью мощности.All the above advantages of such a heat-conducting dielectric structure allow us to optimize the design of the electron output window and create an electronically sealed gun with a higher average power density.
На фиг. 1 - схематично показана в разрезе электронная отпаянная пушка.In FIG. 1 is a schematic sectional view of an electronic soldered gun.
На фиг. 2 - приведена в разрезе конструкция окна из двух пластин.In FIG. 2 is a sectional view of a window structure of two plates.
На фиг. 3 - приведено окно, с неоднородным по площади токопроводящим покрытием, содержащем тяжелый металл.In FIG. 3 - shows a window with a conductive coating containing a heavy metal inhomogeneous in area.
Электронная пушка состоит из катодного узла 1, включающего катод и фокусирующие электроды и закрепленного на катодном держателе 2 через высоковольтный изолятор 3 на торце корпуса 4. Соосно катодному узлу 1 на противоположном торце корпуса установлено диэлектрическое окно 5 в форме пластины с тонкими участками 6 для вывода электронов и вакуумно-плотно соединенной с опорным основанием 7 через тонкую металлическую манжету 8, являющуюся стенкой кольцевого канала 9 системы принудительного охлаждения. Основание 7 вакуумно-плотно соединено с корпусом пушки 4. На поверхность окна, обращенную внутрь пушки, нанесен тонкий слой токопроводящего покрытия 10.The electron gun consists of a cathode assembly 1, including a cathode and focusing electrodes and mounted on the cathode holder 2 through a high-
Электронная пушка работает следующим образом.The electron gun works as follows.
На катод, например, прямонакальный, и фокусирующие электроды, выполненные, например, из молибдена катодного узла 1 от высоковольтного источника(ов) питания (не показан) подается отрицательное относительно земли напряжение. Корпус пушки 4, выполненный, например, из стали, заземлен. Внутри пушки, между катодным узлом 1 и корпусом 4, включая токопроводящее покрытие 10, создано электрическое поле, которое формирует высокоскоростной поток электронов, эмитированных катодом, и направляет его на окно вывода электронов 5, выполненное, например, из бипластины алмаз - скелетон. Поток электронов проходит сквозь тонкие участки окна 6 с малыми потерями, поскольку их толщина в несколько раз меньше глубины проникновения электронов в алмаз. Электроны, перехваченные окном, после их накопления (см. ниже), проникают в токопроводящее покрытие 10, выполненное, например, из никеля толщиной 0,1-1 мкм, и стекают по нему в опорное основание пушки 7, выполненное, например, из стали, и далее на землю.At the cathode, for example, direct heat, and focusing electrodes made, for example, from molybdenum of the cathode assembly 1, a voltage negative relative to earth is supplied from a high voltage power supply (s) (not shown). The gun body 4, made, for example, of steel, is grounded. Inside the gun, between the cathode assembly 1 and the housing 4, including the
При равномерно распределенной по площади пластины (окна) падающей мощности электронного потока часть ее выделяется в виде тепла в тонких участках 6, а часть в массиве 11, при этом все выделенное в пластине тепло стекает по массиву к ее краям, контактирующим с системой охлаждения, фиг. 2.When the incident power of the electron stream is evenly distributed over the area of the plate (window), part of it is generated in the form of heat in
По тепловому потоку пластину 5 можно разбить на два последовательных соединения: тепло по тонкому участку 6 передается массиву 11 и по массиву 11 к краям пластины. Аппроксимируя тонкий участок круглым диском радиуса а и толщиной h, получаем перепад температуры ΔT между центром диска и его краемAccording to the heat flux, the
где q - плотность падающей мощности (Вт/см2), λТ - теплопроводность (Вт/см К), k - коэффициент перехвата электронов (k=0 - все прошли, k=1 - все перехвачены). Рассматриваем худший вариант k=1.where q is the density of the incident power (W / cm 2 ), λ T is the thermal conductivity (W / cm K), k is the electron capture coefficient (k = 0 — all passed, k = 1 — all intercepted). We consider the worst case k = 1.
Аналогичную формулу получим для массива пластины в виде круглого дискаWe obtain a similar formula for a plate array in the form of a round disk
где λм - теплопроводность (Вт/см К), Н - толщина массива пластины, β - отношение площади тонких участков к площади пластины.where λ m is the thermal conductivity (W / cm K), N is the thickness of the plate array, β is the ratio of the area of thin sections to the area of the plate.
Теплоотвод двух последовательных соединений считается эффективным, если они дают равноценный вклад, т.е. ΔТм≈ΔТт, илиThe heat sink of two consecutive compounds is considered effective if they give an equivalent contribution, i.e. ΔТm≈ΔТт, or
Так как всегда выполняется неравенство βa2/R2<1, то для обеспечения эффективного теплоотвода независимо от его конкретных размеров всегда должно выполняться неравенствоSince the inequality βa 2 / R 2 <1 always holds, then to ensure effective heat removal, regardless of its specific size, the inequality
В выводном окне возникают механические напряжения, обусловленные внешним давлением, причем их величина имеет максимальные значения у контакта окна с основанием /Федосьев В.А. Сопротивление материалов. Наука, 1970, 544 стр/. Для повышения надежности соединения окна 5 с опорным основанием 7 тонкие участки 6 окна 5 выполняют на удалении от места соединения.In the output window, mechanical stresses arise due to external pressure, and their value has maximum values at the contact of the window with the base / V. Fedosiev. Strength of materials. Science, 1970, 544 pp. To increase the reliability of the connection of the
При прохождении потока электронов сквозь тонкие участки 6 часть из них оседает в ней, часть потока электронов перехватывает массив 11 окна. Окно заряжается. Нанесенный на поверхность окна тонкий токопроводящий слой 10 электрически замкнут с опорным основанием окна и стенками пушки, при этом они вместе образуют то ко проводящую полость, практически полностью охватывающую катод, фиг. 1. В такой конструкции заряд окна полностью экранируется токопроводящей полостью и не оказывает влияние на траектории электронов внутри пушки. Более того, этот отрицательный заряд не повлияет на скорости электронов после прохождения ими окна, вследствие консервативности постоянного электрического поля: их торможение внутри окна скомпенсируется ровно таким же ускорением, после его прохождения (закон сохранения энергии).When the electron flow passes through
Накопление заряда в диэлектрике приведет к росту в нем напряженности электрического поля и, когда она достигнет пробойной величины Епр≈150 кВ/мм /Физические величины: Справочник /А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина и др. Под ред. И.С. Григорьева. - М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с./, произойдет пробой диэлектрика: заряд мгновенно стечет через тонкий токопроводящий слой на землю. Вся энергия, выделенная в диэлектрике при пробое, перейдет в тепло. Ее объемная плотность равна q=Епр 2/8π≈0,1 Дж/см3, что приведет к росту температуры диэлектрика за один пробой ΔT=Епр 2/8πср или ΔТ=0,05 градуса для алмаза, т.е. стекание тока при пробое произойдет без перегрева и разрушения диэлектрика.The accumulation of charge in the dielectric will lead to an increase in the electric field in it and when it reaches the breakdown value E pr ≈150 kV / mm / Physical quantities: Reference / A.P. Babichev, N.A. Grandmother and others. Ed. I.S. Grigoryeva. - M .; Energoatomizdat, 1991. - 1232 pp. /, There will be a breakdown of the dielectric: the charge instantly drains through a thin conductive layer to the ground. All the energy released in the dielectric during breakdown will go into heat. Its bulk density is q = E s 2 / 8π≈0,1 J / cm 3, which will increase the dielectric breakdown at a temperature ΔT = E s 2 / 8πsr or? T = 0.05 degrees for diamond, i.e. current flow during breakdown will occur without overheating and destruction of the dielectric.
Таким образом, окно вывода электронов, выполненное, по крайней мере, из одного теплопроводящего диэлектрика в форме пластины с тонкими участками, разнесенными друг от друга по ее площади и удаленными от ее краев и подчиняющими неравенству (4), и система принудительного охлаждения окна, размещенная в опорном основании окна и охватывающая его по азимуту, повышают отводимую от окна мощность и надежность конструкции.Thus, an electron exit window made of at least one heat-conducting dielectric in the form of a plate with thin sections spaced apart from each other by its area and remote from its edges and subject to inequality (4), and a forced cooling system for the window, placed in the supporting base of the window and covering it in azimuth, increase the power removed from the window and the reliability of the structure.
При нагреве выводного окна на стыке опорное основание - окно возникают термомеханические напряжения вследствие его расширения, которые могут привести к разрушению окна ввиду хрупкости материала, как алмаза, так и скелетона. Для снижения этих напряжений соединение окна 5 с опорным основанием 7 выполняют в виде тонкой металлической манжеты 8, например, из пластичного металла - меди. Медь легко деформируется и тепловое расширение окна происходит без заметного увеличения напряжения.When the exit window is heated at the junction of the support base - the window, thermomechanical stresses arise due to its expansion, which can lead to the destruction of the window due to the fragility of the material, both diamond and skeleton. To reduce these stresses, the connection of the
Для повышения мощности электронной пушки катод выполнен в виде двух независимых групп ячеек, одна из которых размещена азимутально-симметрично тонким участкам окна, а другая - остальной площади пластины. Включение только первой из них снижает потери электронов в массиве, а, следовательно, повышает мощность пушки.To increase the power of the electron gun, the cathode is made in the form of two independent groups of cells, one of which is placed azimuthally symmetrically to thin sections of the window, and the other to the rest of the plate area. The inclusion of only the first of them reduces the loss of electrons in the array, and, therefore, increases the power of the gun.
Для повышения надежности пушки поверхность окна, обращенная наружу, имеет токопроводящее покрытие, электрически связанное с опорным основанием и корпусом пушки. Это исключит эрозии окна ионами из внешней среды.To increase the reliability of the gun, the window surface facing outward has a conductive coating electrically connected to the support base and the gun body. This will exclude window erosion by ions from the environment.
Для существенного повышения мощности пушки окно полностью выполняют из алмаза.To significantly increase the power of the gun, the window is completely made of diamond.
Для повышения надежности конструкции окна его выполняют, по крайней мере, из одной алмазной пластины и пластины со сквозными отверстиями и вакуумно-плотно соединенную с каждой алмазной пластиной.To increase the reliability of the window structure, it is made of at least one diamond plate and a plate with through holes and vacuum-tightly connected to each diamond plate.
Для повышения мощности пушки и ее надежности пластина со сквозными отверстиями выполнена из алмаз-карбидокремневой керамики.To increase the power of the gun and its reliability, the plate with through holes is made of diamond-silicon carbide ceramics.
Для пушек небольшой мощности окно содержит одну алмазную пластину, закрывающую все отверстия пластины со сквозными отверстиями.For low power guns, the window contains one diamond plate covering all the plate openings with through holes.
Для пушек повышенной мощности окно содержит несколько алмазных пластин, каждая из которых закрывает часть отверстий пластины со сквозными отверстиями.For high power guns, the window contains several diamond plates, each of which covers part of the plate openings with through holes.
Для расширения функциональных возможностей токопроводящее покрытие выполнено неоднородным по площади окна с участками, содержащими тяжелый металл в областях максимальной толщины окна 12, фиг. 3. Это позволяет получить дополнительно рентгеновское излучение.To expand the functionality of the conductive coating is made non-uniform in area of the window with areas containing heavy metal in the areas of maximum thickness of the
Для большей эффективности толщина участков токопроводящего покрытия, содержащих тяжелый металл 12 больше или равна глубине проникновения в токопроводящее покрытие электронов с катода.For greater efficiency, the thickness of the sections of the conductive coating containing
Таким образом, электронная отпаянная пушка с предложенным окном и системой принудительного охлаждения окна имеет большую плотность мощности и повышенную надежность по сравнению с прототипом.Thus, the electronic sealed gun with the proposed window and the forced cooling system of the window has a higher power density and increased reliability compared to the prototype.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107029A RU2680823C1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107029A RU2680823C1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680823C1 true RU2680823C1 (en) | 2019-02-27 |
Family
ID=65479333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107029A RU2680823C1 (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680823C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114679833A (en) * | 2022-05-30 | 2022-06-28 | 南通卓驰医疗科技有限公司 | Inside quick cooling device for electronic accelerator |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267830C1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-10 | Иван Иванович Голеницкий | Sealed off electron gun for taking band electron flow from vacuum area of gun to atmosphere or other gaseous environment |
| EP1670017A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-14 | Mbda Uk Limited | Electron beam window, window assembly, and electron gun |
| US20130064355A1 (en) * | 2011-05-16 | 2013-03-14 | Brigham Young University | Variable radius taper x-ray window support structure |
| RU2590891C1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн" | Electronic unsoldered gun for electron flow discharge from vacuum field gun to atmosphere or other gas medium |
-
2018
- 2018-02-27 RU RU2018107029A patent/RU2680823C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267830C1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-10 | Иван Иванович Голеницкий | Sealed off electron gun for taking band electron flow from vacuum area of gun to atmosphere or other gaseous environment |
| EP1670017A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-14 | Mbda Uk Limited | Electron beam window, window assembly, and electron gun |
| US20130064355A1 (en) * | 2011-05-16 | 2013-03-14 | Brigham Young University | Variable radius taper x-ray window support structure |
| RU2590891C1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн" | Electronic unsoldered gun for electron flow discharge from vacuum field gun to atmosphere or other gas medium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114679833A (en) * | 2022-05-30 | 2022-06-28 | 南通卓驰医疗科技有限公司 | Inside quick cooling device for electronic accelerator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7073407B2 (en) | Small sources for producing ionizing radiation, assemblies with multiple sources, and processes for manufacturing sources | |
| WO2008156361A2 (en) | Miniature x-ray source with guiding means for electrons and / or ions | |
| RU2680823C1 (en) | Electronic sealed-off gun for electrons flow output into the atmosphere or other gas medium | |
| US8081734B2 (en) | Miniature, low-power X-ray tube using a microchannel electron generator electron source | |
| RU2590891C1 (en) | Electronic unsoldered gun for electron flow discharge from vacuum field gun to atmosphere or other gas medium | |
| JP2009252444A (en) | Collector electrode and electron tube | |
| JP7073406B2 (en) | Small ionizing radiation source | |
| JP2016526261A (en) | Dielectric wall accelerator using diamond or diamond-like carbon | |
| Chu et al. | Observation of soft x‐ray transition radiation from medium energy electrons | |
| RU2647487C1 (en) | Electronic sealed-off gun for electron stream discharge from the vacuum region of the gun to atmosphere or other gas medium | |
| RU2647489C1 (en) | Electronic unsoldered gun for electron flow and x-ray radiation discharge from vacuum region to atmosphere | |
| US20200194213A1 (en) | Compact source for generating ionizing radiation, assembly comprising a plurality of sources and process for producing the source | |
| US11450443B1 (en) | Structured plasma cell energy converter for a nuclear reactor | |
| RU2328052C1 (en) | Collector of electric vacuum device | |
| RU2281621C1 (en) | Emitter of electrons | |
| Mako | Rostoker Memorial Symposium | |
| Damjanovic | The design and construction of an experimental MgO cold cathode X-ray tube for use in XRF spectrometry. | |
| de la Fuente Valentin | Theory, Design and Operation of a Compact Cerenkov Free-Electron Laser | |
| Balebanov et al. | The researches of kinetic electron emission for creation of new-type current source | |
| Mattsson | A high intensity pulsed electron beam system |