JPS593040B2 - 荷電粒子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は荷電粒子装置に関し、更に詳しくは荷電粒子
発生器と直流電源との間を連結する同軸ケーブルの芯線
と内部シールド間に発生するサージ電圧の見金防止に関
するものである。

以下荷電粒子装置の一種である電子ビーム装置を例に説
明する。

第１図は従来の電子ビーム装置を示す概念図で、１は電
源装置でバイアス電源１０、陰極加熱電源１１、電子ビ
ーム加速電源１２、電流匍駅抵抗１３、電圧分割抵抗１
４．１５で構成される。

２は同軸ケーブルで、芯線２Ｌ ２２，２３、芯線２
１．２２，２３を包む内部シールド層２４、同軸ケーブ
ルの外部シールド層２５で構成され２６は芯線２１と内
部シールド層２４間の浮遊容量、２７は内部シールド層
２４と外部シールド層２５間の浮遊容量である。

３は電子銃で、陰極３１、ウェネルト電極３２、陽極３
３で構成され、３４は電子ビーム、３５は真空中火花放
電である。

陰極３１の端子は同軸ケーブル２の芯線２２，２３を介
して陰極加熱電源１０に接続されるとともに、分割抵抗
１４．１５を介して電子ビーム加速電源１２の負電極に
接続されている。

ウェネルト電極３２は芯線２１を介してバイアス電源１
０の負電極に接続されている。

接地された陽極３３は同軸ケーブルの外部シールド層２
５を介して電子ビーム加速電源１２の正電極に接続され
ている。

また同軸ケーブル２の内部シールド層２４はウェネルト
電極３２と同様バイアス電源１０の負電極に接続されて
いる。

上記のように構成された従来の電子ビーム装置において
、第１図では省略されている排気装置によって電子銃２
内部が真空に排気され、直流電源装置１から同軸ケーブ
ル２を介し電子銃３の各電極に所定の電圧が印加される
と、ジュール熱によって加熱された陰極３１から放出さ
れる熱電子が、陰極３１と陽極３３間に印７７０される
電圧によって加速され電子ビーム３４が発生する。

陰極３１とウェネルト電極３２とで構成される陰極部と
陽極３３との間には高電圧が印ＵＯされるため、陰極部
の最外周に配置され陽極３３と対向するウェネルト電極
３２と陽極３３との間で真空中火花放電３５が発生する
ことがある。

真空中火花放電３５によってウェネルト電極３２と陽極
３３との間が短絡すると、同軸ケーブル２の内部シール
ド層２４と外部シールド層２５間の浮遊容量２７に蓄積
された電荷によって、同軸ケーブル２の芯線２１と内部
シールド層２４との間にサージ電圧が発生する。

同軸ケーブルの浮遊容量２６．２７および芯線２１のイ
ンダクタンスと抵抗を集中定数り、 Ｒで置換えた等
何回路を第２図に示す。

図において、Ｌは芯線２１の自己インダクタンス、Ｒは
芯線２１の抵抗、Ｃ２ｆｌは芯線２１と内部シールド層
２４間の浮遊容量、Ｃ２□は内部シールド層２４と外部
シールド層２５間の浮遊容量、Ｓは真空中火花放電３５
の有無を表わすスイッチ、■は同軸ケーブル２の電子銃
３側端末において、芯線２１と内部シールド層２４間に
発生するサージ電圧、ｖｏ は内部シールド層２４と外
部シールド層２５間とに印力目されている電圧で電子ビ
ーム加速電圧にほぼ等しい。

Ｓ３５が閉じると、Ｃ２７に蓄積された電荷はＣ２６お
よびり、Ｒを通って放電され、０２６の両端に次式で表
わされるサージ電圧Ｖが誘起される。

（１）式は減衰振動を表わすから、サージ電圧Ｖはｔ二
〇のとき最大となり次式で表わされる。

■＝βＶｏ ・・・・・・（２）電子ビームの
加速電圧が■。

−６０ｋＶの電子ビーム装置に用いられる長さ１０ｍの
同軸ケーブルを例にとると、 Ｃ’ａ中２０００ＰＦ、Ｃ２□二４０００ＰＦであるか
らサージ電圧Ｖは次の値となる。

ｙ ＝ １ｙｖ。

＝−ｖｏ＝ ４０ （ｋｖ ） −・−＜３））芯線
２１と内部シールド層２４間の絶縁耐電圧は内部シール
ド層２４と外部シールド層２５との絶縁電圧に比べると
低いから（一般に５ｋＷ下）電子ビーム加速電圧の２／
３倍のサージ電圧が印加されると、絶縁破壊がおきる。

上記のように従来の装置においては、電子銃３のウェネ
ルト電極３２と陽極３３間の真空中火花放電３５が発生
すると、回軸クープル２の芯線２１と内部シールド層２
４との間にサージ電圧が発生し、絶縁破壊が起きるとい
う欠点があつ≠もこの発明は上記従来装置の欠点の解消
を目的としてなされたもので、同軸ケーブルと電子銃間
の結線方法を改めることにより電子銃内で真空中放電が
発生したとき、同軸ケーブルの芯線と内部シールド層間
にサージ電圧が誘起しないようにしたものである。

第３図はこの発明の一実施例を示す概念図で、同軸ケー
ブル２の内部シールド層２４は、電子銃３内部でウェネ
ルト電極３２に接続されている。

第４図はこの場合の等何回路で、Ｓ３５が閉じると、Ｃ
２□に蓄積された電荷は、Ｒ，Ｌを通らずに、内部シー
ルド層２４から直接Ｓ３５を通って放電するから、芯線
２１と内部シールド層２４との間にはサージ電圧が発生
しない。

上記のごと（、第３図に示されるように、同軸ケーブル
２の内部シールド層２４をウェネルト電極３２と電子銃
３内部で同電位にした電子ビーム装置においては、電子
銃３のウェネルト電極３２と陽極３３の間で真空中火花
放電３５が発生しても、同軸ケーブル２の芯線２１と内
部シールド層２４との間にサージ電圧は誘起されない。

上記の実施例では、内部シールド層２４を電子銃３の内
部でウェネルト電極３２に結線しているが、内部シール
ド層２４を、ウェネルト電極３２ど接続される芯線２１
と同軸ケーブル２の電子銃側端末または両端末で接続し
ても同じ効果が得られることは明らかである。

ところで上記発明では三極管構造の電子ビーム発生器を
用いた電子ビーム装置を例にして述べたが、他の構造の
電子ビーム発生器を用いた電子ビーム装置およびイオン
ビーム装置などの荷電粒子を発生させる装置に広（適用
しうろことは多く説明するまでもなく明らかであろう。

この発明は以上の説明から明らかなように、接地電極と
非接地電極とを有する荷電粒子発生器と、この発生器の
各電極にそれぞれ所定電位の駆動電力を供給する直流電
源と、この直流電源と上記荷電粒子発生器との間を連結
する複数の芯線とこの芯線な包む内部シールドとを有す
る同軸ケーブルとを備えたものにおいて、上記荷電粒子
発生器の各電極のうち接地電位にある部材に最も近い非
接地電極に接続された芯線と上記内部シールドとを荷電
粒子発生器側で接続して同電位となるようにしたことを
特徴とするもので、上記非接地電極と接地電位にある部
材との間に火花放電が生じた場合に同軸ケーブルの内部
シールドと芯線との間にサージ電圧が発生することがな
（、従って当該同軸ケーブルの浮遊容量に起因する絶縁
破壊を生じることを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子ビーム装置の概念図、第２図は第１
図に示す電子ビーム装置において電子ビーム発生源内部
で真空中火花放電が発生したときにおける等価回路図、
第３図はこの発明の一実施例を示す概念図、第４図は第
３図の実施例において電子ビーム発生源内部で真空中火
花放電が発生したときの等価回路図である。 図において、１は直流電源装置、２は同軸ケーブル、３
は電子銃、２Ｌ ２２，２３はそれぞれ同軸ケーブル
２の芯線、２４は同軸ケーブル２の芯線２１，２２，２
３を包む内部シールド層、２５は同軸ケーブル２の外部
シールド層、２６は芯線と内部シールド層間の浮遊容量
、２７は内部シールド層と外部シールド層間の浮遊容量
、３１は陰極、３２はウェネルト電極、３３は陽極、３
４は電子ビーム、３５は真空中火花放電である。 なお各図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 接地されたカロ速電極と非接地制御電極とを有する
   荷電粒子発生器、この発生器の各電極にそれぞれ所定電
   位の駆動電力を供給する直流電源およびこの直流電源と
   上記荷電粒子発生器の各電極との間を連結する複数の芯
   線とこれらの芯線を包む内部シールドとを有する同軸ケ
   ーブルを備えたものにおいて、上記荷電粒子発生器の加
   速電圧が印加された非接地電極のうち接地電位の部材に
   最も近い電極に接続された芯線と上記内部シールドとを
   荷電粒子発生器側で接続し同電位となるようにしたこと
   を特徴とする荷電粒子装置。