ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА Советский патент 1995 года по МПК H01J37/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам электронов, применяемым в электронно-лучевых технологических установках и электрофизических стендах.

Целью изобретения является повышение надежности и ресурса электронной пушки за счет дополнительной взаимной юстировки катода и анода и стабилизации положения катода в корпусе.

На фиг.1 схематично изображена предлагаемая электронная пушка; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Электронная пушка содержит цилиндрический изолятор 1, в котором осесимметрично установлены корпус 2 катодного узла с фланцем 3 и подогреватель 4, зафиксированный на общем катодном фланце 5 пушки с помощью керамических втулок 6.

Таблеточный термокатод 7 выполнен с кольцевой проточкой 8 на боковой поверхности и охвачен треугольным проволочным фиксатором 9, который установлен вершинами 10 на свободной посадке в кольцевом опорном элементе 11. Опорный элемент 11 установлен с кольцевым зазором Δ ₂ с помощью радиальных штифтов 12 на прикатодном фокусирующем электроде 13, который также установлен на радиальных штифтах 14 с зазором Δ₁ по отношению к корпусу катодного узла.

Анод 15 имеет фланец, который выполнен в форме стакана 16 с водяной рубашкой 17. На торцовой поверхности анодного фланца 18, обращенной к катоду, выполнена кольцевая проточка 19. Корпус 2 катодного узла охвачен юстировочным потенциальным экраном 20 с фланцем 21 и соединенным резьбовой посадкой 22. Диаметр торцовой части юстировочного экрана равен диаметру кольцевой проточки на анодном фланце.

Внутренняя цилиндрическая стенка анодного фланца выполнена как потенциальный и тепловой экран 23, перекрывающий часть высоты основного цилиндрического изолятора пушки. Аналогичный экран 24 может быть установлен на общем катодном фланце пушки.

На общем фланце пушки имеются азимутальные прорези 25, через которые с помощью специального ключа, фиксируемого в отверстиях 26, осуществляется регулирование аксиального положения юстировочного экрана. Эти отверстия после сборки электродной системы пушки герметизируются вкладышами 27 посредством сварки. Выводы 28 служат для подключения накала пушки.

Пушка работает следующим образом.

В процессе первичной сборки электродной системы пушки и при повторных заменах элементов катодного узла юстировочный экран 20, соединенный резьбовой прокладкой 22 с корпусом 2 катодного узла, устанавливается в нижнем положении и входит в кольцевую проточку 19 анодного фланца 18. В этом положении экрана 20 осуществляется фиксация положения термокатода 7, опорного элемента 11 и прикатодного фокусирующего электрода 13 с помощью радиальных штифтов 12 и 14. Регулируются кольцевые тепловые зазоры Δ₁ и Δ ₂, обеспечивающие заданное значение теплового сопротивления катодного узла и компенсацию термоупругих напряжений в элементах 7, 11 и 13. Собирается подогреватель 4, затем юстировочный экран 20 через азимутальные прорези 25 вращением смещается в крайнее верхнее положение. Общий катодный фланец 5 пушки герметизируется вкладышами 27. После откачки прибора производится включение цепей накала подогревателя 4 и подается напряжение электронного накала. После разогрева таблеточного термокатода 7 до заданной температуры включается ускоряющее напряжение и в промежутке катод 7 - анод 15 формируется поток электронов. В рабочем режиме пушки юстировочный экран 20 выполняет функции потенциального экрана совместно с цилиндрическим анодным экраном 23 и обеспечивает перераспределение градиентов электрического поля вблизи поверхности изолятора 1. При флуктуациях режима пушки термокатод 7, охваченный треугольным фиксатором 9 по боковой поверхности, развязан по термоупругим напряжениям от остальных элементов катодного узла, и поэтому обеспечивается сохранение исходных юстировочных соотношений электродной системы пушки. После отработки ресурса основного термокатода производится его замена, причем экран 20 снова смещается в нижнее положение.

Пушка может работать в непрерывном и импульсном режиме с параметрами V= 20-40 кВ, мощность до 100 кВт. Экраны 20 и 23 могут выполняться из нержавеющей стали, опорный кольцевой элемент 11, треугольный фиксатор 9, штифты 12 и 14 из молибдена. Основной термокатод 7 устанавливается на фиксаторе 9 с возможностью свободного вращения относительно продольной оси пушки, а сам фиксатор установлен вершинами 10 на свободной посадке в отверстиях элемента 11.

Дополнительный эффект от использования электронной пушки обусловлен соотношением надежности и ресурса за счет улучшения взаимной юстировки катода и анода и анода и стабилизации катода.

Введение юстировочного потенциального экрана с фланцем, охватывающего корпус катодного узла и соединенного с ним резьбовой посадкой, обеспечивает дополнительную юстировку основных узлов пушки в процессе сборки - катодного узла, подогревателя и анода. При эксплуатации пушки юстировочный экран выполняет также функции потенциального и теплового экрана.

Выполнение анодного фланца в форме водоохлаждаемого стакана с внутренней цилиндрической стенкой, являющейся потенциальным экраном анода, охватывающим корпус катодного узла, обеспечивает минимизацию термоупругих напряжений в системе катод-анод и сохранение юстировочных соотношений и гнометрии узлов в условиях эксплуатации.

Сборка катодного узла на основе кольцевого теплоизолированного опорного элемента и проволочного треугольного фиксатора, охватывающего таблеточный термокатод по боковой поверхности, обеспечивает развязку основных элементов термокатодного узла по термоупругим напряжениям.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам электронов, применяемым в электронно-лучевых технологических установках и в электрофизических стендах. Цель изобретения - повышение надежности и ресурса пушки - достигаются путем дополнительной взаимной юстировки катода и анода и стабилизации положения катода в корпусе. В цилиндрическом изоляторе 1 установлен корпус 2 катодного узла, который охвачен соосным с ним цилиндрическим экраном 20, закрепленным на корпусе катодного узла с возможностью перемещения вдоль оси. На торцевой поверхности анодного фланца 18 выполнена кольцевая проточка 19, диаметр которой равен диаметру торца экрана 20. При сборке пушки экран 20 перемещают в сторону анода до введения его в кольцевую проточку 19, после чего фиксируют взаимное положение катода и анода, обеспечивая таким образом их юстировку. После этого экран 20 возвращают в исходное положение на корпусе 2 катодного узла. Для стабилизации положение таблеточного катода 7 при его нагревании в процессе работы пушки таблетка катода закреплена на проволочном держателе 9 в виде равностороннего треугольника, опирающегося вершинами на опорную шайбу 11, а серединами сторон - в кольцевую проточку на боковой поверхности таблетки катода. Для регулировки соосности таблетки катода 7 с корпусом 2 катодного узла, таблетка закреплена на прикатодном электроде 13 с возможностью перемещения параллельно его плоскости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, содержащая цилиндрический изолятор, установленный соосно с ним цилиндрический корпус катодного узла, на торце которого установлен прикатодный дисковый электрод с центральным отверстием, таблеточный катод, закрепленный на прикатодном электроде, и анод, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы за счет дополнительной взаимной юстировки катода и анода и стабилизации положения катода в корпусе, в пушке установлен цилиндрический юстировочный потенциальный экран, который расположен на внешней поверхности корпуса катода с возможностью перемещения вдоль оси пушки, прикатодный электрод выполнен с радиальным зазором по отношению к таблеточному катоду, а на обращенной к катоду поверхности анода выполнена кольцевая проточка, диаметр которой равен диаметру торцовой части юстировочного экрана. 2. Пушка по п.1, отличающаяся тем, что таблетка катода закреплена на кольцевой, охватывающей катод опорной шайбе, установленной на прикатодном электроде с возможностью перемещения параллельно его плоскости. 3. Пушка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что таблетка катода закреплена на опорной шайбе проволочным держателем в форме равностороннего треугольника, опирающегося вершинами на торец шайбы, а сторонами - в проточку на боковой поверхности катода.