עקרון העבודה של אקדח אקדח (HCD)
May 08, 2019| עקרון העבודה של אקדח אלקטרונים (HCD)
סקירה One.An של האקדח אלקטרונים
אקדח אלקטרונים הוא המאיץ של מזרק אלקטרוני, הוא פולט אנרגיה מסוימת, חייב להיות זרם חזק, קוטר קרן זווית פליטה של קרן אלקטרונים [1] (כיוון וכוח של קרן אלקטרונים ניתן לשלוט, בדרך כלל על ידי קאתודה חם האנודה , וכו '), אלקטרודה שליטה וכמה מואץ לתוך צינור מואץ, המשמש לספק אלקטרונים אלומת אלקטרונים אלומת האלקטרון מחולק בדרך כלל לשני סוגים של פליטה תרמית פליטת שדה; תפקידו של אקדח אלקטרונים הוא לתת את קרן האלקטרונים הנדרשת, ואת החומר ואת מבנה התהליך של האקדח אלקטרו חייב לשקול את הנוחות של עיבוד ותחזוקה. באופן כללי, העיצוב של אקדח אלקטרונים לשקול את ההיבטים הבאים:
1. אלקטרונים מוזרק יש כמות מסוימת של אנרגיה, ואת המבנה של האקדח צריך להיות מספיק כוח דחיסה לעמוד מתח תאוצה מסוים.
2. זה צריך להיות מספיק יכולת שידור לתת זרם הדופק מספיק.
3. קוטר קרן פליטה זווית של קרן אלקטרונים צריך להיות בטווח נתון.
4. מבנה פשוט, עיבוד קל, התקנה ותחזוקה.
לרובים יש חיי שירות ארוכים.
שני הפרמטרים הבסיסיים של אקדח אלקטרונים
בדיון על אקדח אלקטרונים, אנשים משתמשים לעתים קרובות כמה תנאים מיוחדים. כאן אנו נותנים להם הקדמה קצרה:
1. מוליכות מוליך
כאשר זרם האנודה מוגבל על ידי מטען החלל, זרם האנודה (זרם פליטה) של אקדח האלקטרונים קשור למתח שבין האנודה לקתודה.
תחת הגבלה של תשלום שטח, ללא קשר לצורה של מערכת האלקטרודה, החוק של הכוח השלישי של שני הוא בדרך כלל ישים. כאשר צורת האלקטרודה קבועה, מקדם המוליכות הוא קבוע באופן כללי, ללא תלות בטמפרטורה. מקדם המוליכות מציין את היכולת של אקדח אלקטרונים לפלוט אלקטרונים. במילים אחרות, מקדם המוליכות הוא מדד לעוצמת קרן האלקטרונים, המייצגת את גודל שטח האלקטרון.
2. קרן המותניים
באקדח האלקיסימטרי מתכנס האלקטרון, האלקטרונים נפלטים מהקתודה, ומתחת לפעולה של השדה האלקטרוסטטי שנוצר על ידי מטען החלל של האלקטרודות והאלקטרונים עצמם באקדח, נוצרת צורה מסוימת של קרן אלקטרונים. השטח עם רדיוס הקטע הקטן ביותר באלקטרון הקורה נקרא המותניים הקורה.
3. יחס דחיסת שטח
יחס דחיסת השטח מתייחס ליחס שבין שטח הקתודה לבין שטח החתך של המותניים, כמו גם את היחס בין הצפיפות הממוצעת הנוכחית של המותניים לבין הצפיפות הנוכחית הממוצעת של פליטת הקתודה. לנוחיותך, השטח של כדור הקתודה מוחלף בדרך כלל על ידי השטח של חתך הקטודה.
4. טווח צילום
טווח טווח מייצג את המרחק בין הראש האנודה של האקדח ואת מותן ההזרקה שנוצר על ידי האקדח. באופן כללי, רצוי כי טווח להיות גדול מספיק עבור קרן אלקטרונים להיכנס לשדה תדר גבוה בתנאים הזרקה אופטימלית.
5. Laminarity
מה שנקרא זרימה למינרית של הזרקת אלקטרונית היא רק מושג איכותי, וזה נשפט בדרך כלל על ידי אם מסלולים של זריקה אלקטרונית לחצות או לחצות לחצות. קרן אלקטרונים עם זרימה למינרית טוב יכול להיות ממוקד עם שדה מגנטי נמוך, ואת defocus של קרן אלקטרונים הנגרמת על ידי שדה תדר גבוה הוא קטן יותר. להיפך, הזרקת אלקטרונית עם זרימה למינרית עניים תגרום קצב זרימה ירודה defocus גדול.
המבנה של האקדח
ללא קשר לסוג של אקדח אלקטרונים, הם מורכבים emitter אלקטרונים - הקתודה, את צורת הגבלות קרן אלקטרונים - המוקד של האלקטרון ואת האצת להוביל - את האנודה שלושה חלקים. המבנה של אקדח אלקטרונים המשמש בסביבות שונות עשוי להשתנות, אבל המרכיבים הבסיסיים נשארים זהים. למעשה, הפוטנציאל של אלקטרודת המיקוד הוא בדרך כלל שווה או קרוב הפוטנציאל הקתודה להגביל את הצורה של קרן אלקטרונים, ומתח מואץ (מתח האנודה) מתווסף בין הקתודה לבין האנודה. כאשר האלקטרון הוא הנפלט מן הקתודה, זה יהיה אינטראקציה עם שדה אלקטרוסטטי שהוקם על ידי מטען החלל של האלקטרודה ואת קרן אלקטרונים עצמה כדי ליצור קרן אלקטרונים עם צורה מסוימת, אשר יהיה נפלט מן החור האנודה לשימוש. אקדח האלקטרונים עובד כמו דיודה, אז אנשים קוראים לזה אקדח דיודה.
הסוג הנפוץ ביותר של אקדח אלקטרונים הוא סוג האלקטרודה פירס שני. המבנה מוצג באיור 2.1-2. הוא מורכב בעיקר קתודית, מוקד מוט ואנודה. יש פתח באמצע של האנודה שדרכו אלקטרונים מוזרקים תא תאוצה. פירס סוג אקדח אקדח, המכונה גם הזרקת כדורית axisymmetric הזרקת פירס אקדח פירס, זה לקחת שני כדוריים חלק קונצנטריים של היווצרות של דיודה. על מנת להפוך את מסלול האלקטרון בכיוון של רדיוס עקמומיות הקתודה, קצה האלקטרודה כדורית צריך להיות שונה.
ארבעה קתודה של אקדח אלקטרונים
הקתודה היא אחד החלקים העיקריים של האקדח. כיום, הקתודה של אקדח אלקטרונים המשמש מאיץ ליניארי האלקטרון יש צורות שונות, אשר ניתן לחלק לשתי שיטות:
ישיר - חימום cathodes בעיקר להשתמש טונגסטן טהור כמו חומר קתודית. קטודות interthermal בדרך כלל להשתמש תוריום טונגסטן, תחמוצות, מלח סקנדיום lanthanum hexaboride cathodes, אשר ניתן לחלק לשני סוגים: סוג הפגזה סוג חימום.
1. סוג הפצצה: שיטת החימום היא להוסיף מאות או אפילו אלפי וולט למתח המפציץ בין הת'רון לבין הקתודה. תחת מתח זה, האלקטרונים הנפלטים מן התרמון המפציץ את הקתודה יפלט מספר רב של אלקטרונים מפני השטח שלו לאחר הקתודה מחומם לטמפרטורה מסוימת.
2. סוג חימום: זה קטודה, שכבת המתחם הוא קבוע על בסיס קיר דק (צינור ניקל או צינור מוליבדן), תחת תחתית הבסיס ממוקם בידוד חום של חוט טונגסטן ספירלי. הזרם זורם דרך החוט, המחמם את הקתודה. כאשר הקתודה מגיעה לטמפרטורה שבה היא פולטת אלקטרונים, היא פולטת אותם.
לחומר הקתודה ולטמפרטורת העבודה שלו השפעה מכרעת על יכולת הפליטה ועל חייו של אקדח אלקטרונים. הקתודה חייבת להיות מורכבת מחומרים עם עבודה נמוכה. האלקטרונים החיצוניים של האטומים על פני הקתודה, הנרגשים מכמות מסוימת של חום או אנרגיה חשמלית, יקפצו מתוך השעבוד של המסלול ויהפכו לאלקטרונים חופשיים.
קטודה נימה של סוג פליטה חום אלקטרונים האקדח הוא עשה עם חוט טונגסטן בדרך כלל, חייבים לסמוך על זרם חשמלי כדי נימה החום ל 1000 מעלות של מעל, נימה פליטה זרם צפיפות טמפרטורת נימה והאנרגיה של בריחה חומר נימה מודאגים.
קח את טמפרטורת חוט טונגסטן כדוגמה, עבודתו להימלט הוא 4.55 וולט אלקטרון, בטמפרטורת העבודה של 2500K, J = 0.5 אמפר / ס"מ 2 .
טמפרטורת נימה יש השפעה רבה על עוצמת פליטה של אלקטרונים. אם החומר קטודה עם פחות עבודה של בריחה הוא אימץ, הטמפרטורה נימה יכול להיות מופחת במידה רבה במצב של קבלת עוצמת פליטה זהה. כדי להאריך את חיי הקתודה זמן רב ככל האפשר, החומר חייב להיות נקודת התכה גבוהה יותר קצב אידוי קטן, וזה לא קל להיות מורעל על ידי שחיקת האוויר. נקודת ההיתוך של חוט הטונגסטן היא 3655K, כאשר טמפרטורת העבודה היא 2750K, קצב האידוי הוא 0.0043 מ"ג / ס"מ • השני, חוט טונגסטן יש עמידות בפני קורוזיה חזקה. שחרור העבודה של קתודה תחמוצת הוא נמוך יותר, למשל, שחרור העבודה של תחמוצת בריום הוא רק 2.8 אלקטרונים וולט, אבל ההתנגדות קורוזיה שלה הוא עני, בדרך כלל מתאים רק 10-10-10-6 MMHG תחת ואקום גבוה, ב 10 -4 MMHG, כוח הפליטה שלה ירד באופן משמעותי, ב 10-3 MMHG, אפילו הרעלה רצינית, לא יכול להמשיך להשתמש.
שדה הפליטה אקדח דורש שדה חשמלי חזק של יותר מ 106 וולט / ס"מ ליד משטח הקתודה, ולכן שיפור עוצמת השדה על משטח הקתודה היא דרך יעילה להגדיל את עוצמת הפליטה.
באופן כללי, את העוצמה הנוכחית של האקדח האקדח הוא תמיד מעל 1 milliampere, זרימת אלקטרונים הדופק יכול להגיע לרמה אמפר, והחיים שלה הוא מעל 100 שעות.
עקרון Five.working של אקדח אלקטרונים
1. עקרון העבודה של אקדח דיודה
תהליכים פיזיים המתרחשים ליד הקתודה של אקדח אלקטרונים דומים מאוד לאלה המתרחשים בדיודה אלקטרונית. זה ידוע כי זרם זרם דיודה מתממש על ידי תנועת האלקטרונים הנפלטת על ידי הקתודה. אם מתח חיובי של UA נוספה בין הקתודה לבין האנודה של הדיודה, הקתודה מחוממת בהדרגה (מתח חימום Uf של החוט הלך וגדל בהדרגה), והקלאוד המקביל הנוכחי Ia נרשמה. ניתן להשיג עקומת יחס Ia / Uf. שינוי Ua יכול לקבל עקומת יחס נוספת של Ia / Uf כאשר Uf נמוך, כלומר, כאשר הטמפרטורה קתודה נמוכה, Iode הנוכחי האנודה עולה במהירות עם העלייה של מתח החימום.כאשר Uf עולה על ערך מסוים, לא להגדיל עם הגידול של מתח חימום נימה Uf. אנו יודעים שבטמפרטורת קתודה מסוימת, לקתודה יש זרם פליטה מסוים, וככל שטמפרטורת הקתודה גבוהה יותר, כך גדול זרם הפליטה. כאשר טמפרטורת הקתודה גבוהה מספיק, טמפרטורת הקתודה ממשיכה לגדול (בשלב זה, זרם הפליטה של הקתודה עדיין הולך וגדל) בעוד שהנודה נשארת ללא שינוי, דבר המצביע על כך שהזרם הנפלט מהקתודה אינו מגיע לאנודה לגמרי בשלב זה. אם נבחן את העקומות המקבילות לאו, המצב יהיה זהה. כמו מתח חיובי UA מתווסף בין האנודה לבין הקתודה של דיודה, הפצה שדה חשמלי מסוים ייווצר בין האנודה לבין הקתודה. כאשר הקתודה אינה מחוממת, התפלגות השדה החשמלי יציבה. כאשר הקתודה מחוממת, הקתודה החלה לפלוט אלקטרונים, אשר טסו אל האנודה תחת הפעולה של אואה. בשל נוכחות של מטען החלל, הפוטנציאל בכל נקודה בין האנודה לבין הקתודה יקטן. כאשר טמפרטורת הקתודה אינה גבוהה מדי, פליטת האלקטרונים אינה גדולה מדי, עדיין יש שדה תאוצה בין האנודה לקתודה, ואלקטרונים יכולים להגיע אל האנודה מתחת לפעולה של השדה החשמלי. עם העלייה של האלקטרונים הנפלטת מן הקתודה, השינוי של שיפוע הפוטנציאל על פני השטח של האנודה ואת הקתודה שונה. בגלל האלקטרונים על פני הקתודה לא רק נמשך על ידי האנודה האצת שדה חשמלי, אבל גם דוחה על ידי תשלום בחלל הקדמי, את הכוח על האלקטרונים הוא קטן יותר מאשר ללא תשלום שטח, כלומר, ירידה פוטנציאלית שיפוע. בנוסף להיות נמשך על ידי שדה האצת האנודה, האלקטרונים על פני השטח האנודה נדחפים גם על ידי המטען שטח מאחורי, כך גדל שיפוע פוטנציאלי. אם הטמפרטורה של הקתודה ממשיכה לגדול, הצפיפות של מטען החלל תמשיך לגדול. בשל השפעת מטען החלל, שיפוע הפוטנציאל על משטח הקתודה יירד לאפס. בשלב זה, השדה החשמלי שנוצר על ידי מטען החלל על משטח הקתודה זהה בדיוק לשדה ההאצה. זה ידוע כי electrons חייב להיות מהירות ראשונית מסוימת כדי לברוח מן הקתודה. גם אם טיפה משטח הפוטנציאל הקתוד טיפות לאפס וממשיך להגדיל את הטמפרטורה קתודה, צפיפות המטען שטח עדיין יכול להגדיל. בשלב זה, משטח הקתודה פוטנציאל שיפוע הופך שלילי. במילים אחרות, שדה ההאצה שנוצר על ידי מטען החלל ליד הקתודה גדול יותר מזה שנוצר על ידי Ua במתח האנודה.
אלקטרונים הנפלט מן הקתודה יש מהירויות ראשוניות שונות. רק האלקטרונים שהאנרגיה הקינטית הראשונית שלהם גדולה מהאנרגיה הפוטנציאלית המינימלית, יכולים להתגבר על השדה החשמלי השלילי ליד משטח הקתודה ולחצות את הפוטנציאל המינימלי, להיכנס לשדה המאיץ ולעוף אל האנודה. האלקטרונים, שהיו להם פחות אנרגיה קינטית ראשונית, חזרו לקתודה עם מטען החלל. ב שיווי משקל, מספר אלקטרונים ליחידת זמן פועל אל האנודה בתוספת מספר האלקטרונים חוזרים הקתודה שווה למספר האלקטרונים הנפלט לחלל על ידי הקתודה. אם טמפרטורת הקתודה תמשיך לגדול, פליטת הקתודה תגדל וצפיפות המטען תלך ותגדל, שהיא שווה לחיזוק השדה החשמלי השלילי ליד משטח הקתודה. מספר האלקטרונים שהוחזרו לקתודה על ידי הפוטנציאל השלילי יגדל, בעוד שמספר האלקטרונים ההולכים לאנודה יגדל מעט.
כאשר טמפרטורת החימום של הקתודה נמוכה, כל האלקטרונים הנפלטים מהקתודה יכולים להגיע לאנודה. בשלב זה, הנוכחי האנודה תלוי בטמפרטורת פליטה של הקתודה, אשר נקרא הגבלת טמפרטורה. במקרה זה, לטמפרטורת חימום קתודית יש השפעה רבה על זרם פליטה. כאשר מתח החימום ממשיך לגדול, אפקט הטעינה של החלל משחק תפקיד מרכזי, וזרם האנודה מוגבל על ידי מטען החלל. אקדח האלקטרון של המאיץ פועל בעיקר במצב של הגבלת תשלום שטח.
2. עקרון העבודה של האקדח סוג אקדח פירס
המערכת האופטית של סוג זה של אקדח אלקטרונים כוללת בעיקר קתודה, אנודה וקוטב התמקדות. חלקם מצוידים בשער בקרת השער. הפוטנציאל של מוט ההתמקדות הוא בדרך כלל שווה או קרוב פוטנציאל הקתודה. הקתודה והאנודה יוצרים דיודה. הקתודה מחוממת ומאופה על ידי תנור (נימה). החימום מופעל על ידי ספק כוח AC. קרן האלקטרונים מונעת על ידי מוט המיקוד לעבר חור האנודה ולבסוף נכנסת למערכת ההאצה דרך חור האנודה.
3. גריד נשלט האקדח עובד
עם שיפור של צינור מאיץ, הטכניקה של הזרקה בלחץ נמוך הופך אפשרי. במקביל, הנוכחי מאיצי רפואי, על פי הצרכים של רדיותרפיה, דורשים לשנות את הזרקה הנוכחית כדי לענות על הדרישות של שני רנטגן וקו אלקטרוניים. בדרך זו, המתח האנודה של האקדח יכול להיות מופחת 7-15kv, ואת זרימת הזרקת יכול להיות מגוונות בטווח של 200-1000ma. אנרגיית ההזרקה יכולה להיות מופחתת בהדרגה לערך נמוך מאוד בזמן יציאת קו האלקטרון (עוצמת הקורה הנדרשת על ידי מאיץ רפואי בטיפול באקראי ובטיפול בקו אלקטרונים שונה בהרבה מ -100 פעמים). הפתרון של טכנולוגיית הזרקה בלחץ נמוך מניח את הבסיס לשימוש של האקדח נשלט על ידי הרשת. נמוך מתח אקדח יכול לצמצם במידה ניכרת את גודל האקדח אלקטרונים, להפחית את האלקטרודה בידוד בידוד חרסינה דרישות, להפחית את יון בחזרה קטודה אנרגיה, וחשוב יותר, נפח אספקת החשמל, משקל ויעילות יכול להיות משופר מאוד.עיצוב של אקדח שער, אנשים בדרך כלל להוסיף מוט בקרה (שער השער) על בסיס העיצוב של אקדח דיודה. כאשר מתח שלילי קטן (לחתוך את ההטיה - Egc) מוחל על הקתודה על ידי הרשת, פליטת הקתודה מנותקת. זה שווה ערך לעצור את הפליטה בתקופה פער של הדופק, ואת מוט הבקרה של משך הדופק מוסיף אפס או מתח חיובי קטן הקתודה כדי להפוך את הקתודה פולטים אלקטרונים. על ידי התאמת מתח חיובי, את השליטה של זרימת הזרקת אלקטרונים ניתן להשיג. את האנודה כדי מתח cathode, עם זאת, ניתן תמיד להוסיף מתח יציב dc יציב. ברור, יציבות משרעת מתח DC אספקת החשמל הוא הרבה יותר קל מזה של אפנן מתח גבוה הדופק. זה גם מפחית את הלחץ על אספקת החשמל. אנשים הוספת ארון שליטה, בדרך כלל יש שלוש צורות, המבנה שלהם ניתנה בחלק הראשון של דרכם לעבודה, עכשיו בקצרה כדלקמן: הראשון חור אקדח השער: זה דיודה בעיצוב המבנה של האקדח מתמקדת את מוט ואת קתודית בידוד, שינוי מתאים מתמקדת בעיצוב של המוט, יכול לעשות את זה בקתודה יחסית ואת הערך המוחלט של הטיה (eog) לנסות במקרה נמוך, להבין את הפתק האלקטרוני. ניסיון כללי הוא שכאשר P <0.5, דחיסת="" האקדח="" קטנה,=""> - אגו | / Va יכול להיות פחות מ -25% במקרה, מימוש של חור חור האקדח עיצוב. הסוג השני של אקדח מחט רשת: הוא ממוקם במרכז הקתודה ואת בידוד קתודית וניצב על פני הקתודה של מחט קטנה, המחט כמו מוט בקרה, מתח לחתוך שלה, יכול לעשות או נמוך מעט מאשר את רמת האקדח רשת חור.עם זאת, באשר האקדח שער המחט, הקתודה שלה שער המחט מורכבים יותר בעיצוב המבנה, אשר משמשים לעתים רחוקות בסין כיום. עם זאת, רוסיה היא בוגרת יותר בתחום זה, והם יכולים לכסות את שער המחט עם שכבה של חומר אנטי פליטה כדי להפחית את פליטת השער. עם זאת, נותר להוכיח אם מוט בקרה כזה הוא ריאלי עבור מאיצי עם יון חזק נגד פיצוץ. הסוג השלישי של אקדח רשת, אשר נמצא אקדח דיודה מן הקתודה 1% עד 3% של המשטח המכונן להגדיר רשת, כאשר הרשת אל הקתודה שווה ערך נטו במטוס הפוטנציאל, לא משתנה הדיודה המקורי הפצה פוטנציאל אקדח. ניתוק החתך של השער יכול להיות מתוכנן מאוד. זה יהיה מועיל ייצור של חשמל מבוקר אספקת החשמל.
IKS PVD, HCD + ARC מכונת ציפוי vacumm, אקדח אלקטרונים מצויד על החלק העליון של החדר, כל שאלה, פנה: iks.pvd@foxmail.com