本发明专利技术涉及一种脉冲电子源（１），包括：电离室（４）；加速室（２），所述加速室（２）具有用于吸引并加速一次离子和形成二次电子束的电极（３），所述脉冲电子源（１）的特征在于：所述脉冲电子源（１）包括电源（１１），该电源（１１）适于施加正电压到所述电极（３）以将一次等离子体（１７）驱动出所述加速室（２），以及施加负电压脉冲到所述电极（３）以吸引并加速所述一次离子和形成二次电子束。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲电子源、脉冲电子源的供电方法和控制脉冲电子源的方法本专利技术涉及脉冲电子源和使用这种脉冲电子源的设备。脉冲电子源可以应用在电 激发式气体激光器中或者应用在磁流体动力发电机中。公开文件FR 2 204 882描述了一种电子源，该电子源包括封闭装置，所述封闭装 置填充有低压气体，且该封闭装置设置有电子逸出窗口 ；冷阴极，所述冷阴极相对于所述窗 口处于高负电压，以用于发射二次电子；用于所述气体的电离室，该电离室限定有通道，用 于离子向所述阴极流动以及二次电子向所述窗口流动；以及布置在所述阴极和所述电离室 之间的屏或格栅，并且所述屏或格栅的电位与所述窗口的电位接近，以便在所述格栅和所 述窗口之间以及在所述电离室中形成基本上等电位的空间，并且在所述格栅和所述阴极之 间形成具有高电位梯度的空间。本申请人已经注意到上述格栅存在一些特别的问题。实际上，一方面，格栅要用于 隔离电离室和加速室，以防止在电离期间一次离子从电离室寄生泄漏到加速室中。另一方 面，格栅要尽可能是可穿透的，以允许在加速期间形成在加速室中的电子束以最小的损失 穿过。这种隔离只能起到部分作用，这时，电离室中形成的一些离子进入加速室因而影响加 速室的操作。公开文件FR 2 591 035提出使用一种特殊形状的格栅，以在上述两室之间提供 更加有效的隔离。然而，一次等离子体进入加速室并且包围阴极。这造成对阴极供电的脉 冲式高电压源的操作的破坏，电子束的电流脉冲变长和对比度变差。第二辅助格栅的使用导致第二辅助格栅处于负电位以驱动自由电子进入电离室 或者第二辅助格栅处于正电位以驱动正离子远离上述两室之间的隔离边界，从而要求使用 另外的电源，因而使整个脉冲电子源复杂化。在加速室中形成的电子束被强迫穿过格栅，这 一方面导致电子束衰减，另一方面对格栅造成损伤。格栅的损伤对电子束电流造成限制，并 且实质上导致格栅的工作寿命减少，从而电子源的工作寿命减少。本专利技术尤其旨在克服上述的现有技术中的不足。具体来说，本专利技术的目的在于提供一种电子源，该电子源具有长的工作寿命、具有 低功耗的高电压电源、在阴极和该电子源的出口之间具有高的电子产量、以及具有高对比 度的电子束电流。所述脉冲电子源包括电离室；加速室，所述加速室设置有用于吸引并加速一次 离子和形成二次电子束的电极；电源，该电源配置为施加正电压到所述电极以将一次等离 子体驱动出所述加速室，并且该电源配置为施加负电压脉冲到所述电极以吸引并加速所述 一次离子和形成二次电子束。施加到所述电极的所述正电压能使所述正离子离开所述加速室。在一个实施例中，所述电极具有大体凸面柱体的形状。所述电极可以设置有平整 或凹状的中心部分，该中心部分与使所述电离室和加速室连通的槽缝相对。这有助于集中 的电子束向所述槽缝发射。在一个实施例中，所述电离室和所述加速室通过敞开的槽缝连通。可以不设置格栅。简化了电子源的结构。电子束的衰减减少。电子源的工作寿命不再受到格栅的工作寿 命限制。 在一个实施例中，所述电离室和加速室通过设置在所述电极的中心部分和电离室 的出口之间的槽缝来连通。所述槽缝布置在所述电极和所述电离室的出口之间的电子束路 径上。所述电离室的出口可以是敞开的。可替换地，所述电离室的出口可以设置有至少 一个格栅。所述电离室的出口可以通过片件来封闭，该片件包括用于使电子转换为X射线 的金属层。该金属层可以包括原子量大于50的至少一种金属。在一个实施例中，所述电源包括脉冲变压器，所述脉冲变压器设置有初级绕组，所 述初级绕组通过电容器连接到直流电压源。可以在地和背向所述初级绕组的电容器的端子 之间布置开关。所述脉冲变压器设置有连接到所述电极的次级绕组。辅助电压源布置为施 加所述正电压到所述电极。所述辅助电压源可以布置在地和所述电极之间。所述辅助电压 源可以与所述变压器的次级绕组并联。电容器可以与所述辅助电压源并联。因此，电源可 以确保产生用于所述电极的正偏置电压以及施加到所述电极的负电压脉冲。所述电源具有 简单且经济的结构。在一个实施例中，所述电源包括与所述辅助电压源串联的保护设备。所述保护设备可以包括至少一个二极管、电容和/或电感器。所述辅助电压源可以具有100至500伏的电压，优选地具有200至400伏的电压。换言之，一种脉冲电子源包括电离室；加速室，所述加速室设置有用于吸引并加 速一次离子和形成二次电子束的电极；在所述电离室和所述加速室之间的开口 ；用于电密 封所述开口的装置；和用于施加高的负电压到所述电极以形成电子束的脉冲电源。在一个实施例中，所述电离室包括电极，用于在该电极和形成空心阴极的所述电 离室的内壁之间获得放电。所述电离室的电极可以采用一个或多个丝极的形式。该电极可 以由能够提供正电压的电源供电，提供的该正电压是脉冲的或直流的，数量级为几千伏特， 例如1至10kV。脉冲电源可以提供持续时间为1至10微秒、峰值电流为100至1000A和/ 或电压为5至IOkV的脉冲。在操作时，可以通过使形成空心阴极的电离室的内壁保持接地，通过使电离室的 电极处于1至IOkV的正电压，并且通过使加速室的电极处于100至500V的正电位，来在所 述电离室内产生电离。以此方式，防止来自于电离室的等离子体中的正离子经所述两室之 间的开口进入加速室。关于所述电子源的具体操作方式，可以根据气体的性质尤其是气体 的原子量、气体的压强，并且根据电离室的电极的电压和电流、以及上述两室之间的槽缝的 开口度和深度等，计算施加到加速室的电极的电压。一旦已经在电离室中产生一次放电，施 加数量级为-50至-200kV的负脉冲电压到加速室的电极。随后，电离室中存在的一次正离 子被加速，穿过所述槽缝流向加速室的电极。所述加速室的电极受到正离子轰击。这种轰 击产生二次电子，所述二次电子在所述负电位的作用下被加速，穿过所述槽缝流向所述电 子源的出口。一种用于脉冲电子源的电源设备，所述电源设备包括用于施加正电压到所述脉 冲电子源的加速室的电极并且随后施加负电压脉冲到该电极以吸引并加速一次离子和形 成二次电子束的装置。所述正电压能使得在所述负电压脉冲之前加速室中的正离子数量减4少。所述设备可以包括连接到加速室的电极的辅助电源。所述设备可以包括升压脉冲变压 器。所述变压器的次级绕组可以连接到加速室的电极，以施加所述负电压脉冲。一种控制脉冲电子源的方法，所述脉冲电子源包括电离室和用于吸引并加速一次 离子和形成二次电子束的加速室，所述方法包括以下步骤向所述电极施加由电源提供的 正电压，以将一次等离子体驱动出所述加速室；以及向所述电极施加由该电源提供的负电 压脉冲，以吸引并加速一次离子和形成二次电子束。在向加速室的电极施加高的负电压的时候，所述电极周围的区域基本上没有正离 子等离子体。换言之，等离子体基本上都限制在电离室内。加速室基本上没有等离子体。这 导致的结果是，相比于加速室中存在等离子体时的寄生电容，加速室中基本上没有等离子 体时的电极和等离子体之间的寄生电容非常微弱。通过电源对所述电极施加相当低的充电 电压，获得期望的加速电压。可以减少提供给加速电极的高电压源的电能，这是一种特别经 济的措施。电子束受到的衰减较少。电子束的电流脉冲具有良好的对比度。通过对多个实施例的详细描述将能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脉冲电子源（１），包括：电离室（４）；加速室（２），所述加速室（２）设置有用于吸引并加速一次离子和形成二次电子束的电极（３），其特征在于，所述脉冲电子源（１）包括电源（１１），所述电源（１１）配置为施加正电压到所述电极（３）以将一次等离子体（１７）驱动出所述加速室（２），并且所述电源（１１）配置为施加负电压脉冲到所述电极（３）以吸引并加速一次离子和形成二次电子束。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2008-1-11 0800165一种脉冲电子源(1)，包括电离室(4)；加速室(2)，所述加速室(2)设置有用于吸引并加速一次离子和形成二次电子束的电极(3)，其特征在于，所述脉冲电子源(1)包括电源(11)，所述电源(11)配置为施加正电压到所述电极(3)以将一次等离子体(17)驱动出所述加速室(2)，并且所述电源(11)配置为施加负电压脉冲到所述电极(3)以吸引并加速一次离子和形成二次电子束。2.根据权利要求1所述的脉冲电子源，其中，所述电极(3)具有大体凸面柱体的形状 并且设置有平整或凹状的中心部分(3a)，所述中心部分(3a)与使电离室(4)和加速室(2) 连通的槽缝(6)相对。3.根据权利要求1或2所述的脉冲电子源，其中，所述电离室⑷和所述加速室⑵通 过敞开的槽缝(6)连通。4.根据前述权利要求任意之一所述的脉冲电子源，其中，所述电离室(4)和所述加速 室⑵通过布置在所述电极⑶的中心部分(3a)和所述电离室⑷的出口(10)之间的槽 缝(6)连通。5.根据权利要求4所述的脉冲电子源，其中，所述出口(10)是敞开的。6.根据权利要求4所述的脉冲电子源，其中，所述出口(10)设置有至少一个格栅。7.根据权利要求4所述的脉冲电子源，其中，所述出口(10)通过片件(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆马卡罗夫，
申请(专利权)人：埃克西可集团公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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