PL217991B1 - System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode - Google Patents
System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathodeInfo
- Publication number
- PL217991B1 PL217991B1 PL392654A PL39265410A PL217991B1 PL 217991 B1 PL217991 B1 PL 217991B1 PL 392654 A PL392654 A PL 392654A PL 39265410 A PL39265410 A PL 39265410A PL 217991 B1 PL217991 B1 PL 217991B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- terminal
- resistor
- electron
- voltage
- inverting input
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title description 11
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title description 11
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyśpieszającego elektrony w źródłach elektronów z gorącą katodą.The subject of the invention is a system for stabilizing the intensity of the electron thermoemission current and the electron accelerating voltage in electron sources with a hot cathode.
Dotychczasowe układy zasilania źródeł elektronów z gorącą katodą zapewniały stabilizację natężenia prądu termoemisji elektronowej oraz niskiej jakości stabilizację napięcia przyśpieszającego elektrony wskutek jego zależności od zmieniającego się w czasie spadku napięcia na katodzie. W wielu zastosowaniach źródeł elektronów z gorącą katodą wymagana jest wysokiej jakości stabilizacja obydwu wyżej wymienionych parametrów.The current power supply systems for hot cathode electron sources ensured the stabilization of the electron thermo-emission current and low-quality stabilization of the electron accelerating voltage due to its dependence on the voltage drop on the cathode changing with time. In many applications of hot cathode electron sources, high-quality stabilization of both of the above-mentioned parameters is required.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 155147 stabilizator prądu emisji elektronowej zwiększający trwałość katody z obwodem ujemnego sprzężenia zwrotnego służącym do stabilizacji prądu emisji, który posiada dodatkowy obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego stabilizujący napięcie żarzenia w przypadku przerwania pierwszego obwodu i podczas włączania katody, w którym wejście odwracające wzmacniacza i katoda połączone są diodą półprzewodnikową oraz posiada kondensator w dodatkowym obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego dołączony równolegle do diody, eliminujący generację prądu zmiennego w obwodzie żarzenia. Napięcie przyśpieszające elektrony zależy od zadanej wartości natężenia prądu termoemisji elektronowej oraz spadku napięcia na katodzie, które jest funkcją natężenia prądu termoemisji elektronowej oraz pracy wyjścia elektronów z powierzchni katody. Rozwiązanie to nie zapewnia stabilizacji napięcia przyśpieszającego elektrony.It is known from the Polish patent specification No. 155147 an electron emission current stabilizer increasing the life of the cathode with a negative feedback circuit used to stabilize the emission current, which has an additional negative feedback circuit stabilizing the filament voltage in the event of breaking the first circuit and when switching on the cathode, in which the inverting input amplifier and cathode are connected by a semiconductor diode and has a capacitor in an additional negative feedback circuit connected in parallel to the diode, eliminating the generation of alternating current in the filament circuit. The electron accelerating voltage depends on the set value of the electron thermal emission current and the voltage drop on the cathode, which is a function of the electron thermal emission intensity and the work of electron output from the cathode surface. This solution does not stabilize the electron accelerating voltage.
Z polskiego opisu patentowego nr 174650 znany jest układ stabilizacji prądu termoemisji elektronowej w komorze jonizacyjnej, zwłaszcza próżniomierza, posiadający źródło napięcia żarzenia i źródło napięcia anodowego ze wspólną masą oraz wzmacniacze operacyjne i komorę jonizacyjną w której znajduje się katoda i anoda, charakteryzuje się tym, że anoda połączona jest z wejściem układu źródła prądowego, którego wyjście połączone jest z oporem wzorcowym i wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego połączonego poprzez tranzystor z katodą przy czym źródło napięcia anodowego połączone jest do układu źródła prądowego, zaś pomiędzy odwracającym wejściem wzmacniacza operacyjnego, a katodą włączona jest dioda. Układ zapewnia niski poziom szumów prądu termoemisji elektronowej ale napięcie przyśpieszające elektrony zależy od zadanej wartości natężenia prądu termoemisji elektronowej oraz od spadku napięcia na katodzie.Polish patent specification No. 174,650 describes a system for stabilizing the current of thermo-emission in an ionization chamber, especially a vacuum gauge, having a filament voltage source and an anode voltage source with a common ground, operational amplifiers and an ionization chamber in which the cathode and anode are located, characterized by the fact that the anode is connected to the input of the current source circuit, the output of which is connected to the reference resistance and the inverting input of the operational amplifier connected through a transistor to the cathode, the anode voltage source is connected to the current source circuit, and a diode is connected between the inverting input of the operational amplifier and the cathode . The system provides a low noise level of the electron thermal emission, but the voltage accelerating the electrons depends on the set value of the electron thermal emission current and the voltage drop at the cathode.
Z polskiego opisu patentowego nr 189106 znany jest sposób uzyskiwania niezależnej regulacji stabilizowanych natężenia i energii kinetycznej termoelektronowej wiązki jonizującej w spektrometrze mas, charakteryzuje się tym, że wykorzystuje się zależność proporcjonalną natężenia termoelektronowej wiązki jonizującej od pierwszego napięcia wzorcowego i wykorzystuje się liniową charakterystykę napięcia zasilającego obwód anodowy od sumy napięć wzorcowego pierwszego i wzorcowego drugiego, a następnie jednocześnie steruje się pierwsze wejście układu stabilizacji natężenia wiązki elektronowej pierwszym napięciem wzorcowym i steruje się drugie wejście układu stabilizacji napięcia zasilającego obwód anodowy napięciem proporcjonalnym do sumy napięć wzorcowego pierwszego i wzorcowego drugiego. Powyższy sposób i układ nie zapewniają stabilizacji napięcia przyśpieszającego elektrony, ponieważ zależy ono od spadku napięcia na katodzie.The Polish patent specification No. 189106 describes a method of obtaining an independent regulation of the stabilized intensity and kinetic energy of the thermoelectron ionizing beam in a mass spectrometer, characterized by the fact that the proportional dependence of the intensity of the ionizing thermocouple beam on the first reference voltage is used and a linear characteristic of the voltage supplying the anode circuit is used. from the sum of the first reference and second reference voltages, and then simultaneously the first input of the electron beam intensity stabilization system is controlled with the first reference voltage and the second input of the voltage stabilization system supplying the anode circuit is controlled with a voltage proportional to the sum of the first reference and second reference voltages. The above method and circuit do not stabilize the electron accelerating voltage because it depends on the voltage drop across the cathode.
Znane są również z opisów patentowych polskich nr 73 594 i nr 201623 sposób i układy stabilizacji prądu termoemisji elektronowej ale nie zapewniają one stabilizacji napięcia przyśpieszającego elektrony.The method and systems for stabilizing the electron thermo-emission current are also known from Polish patents No. 73 594 and 201623, but they do not provide stabilization of the electron accelerating voltage.
Istotą układu stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyśpieszającego elektrony w źródłach elektronów z gorącą katodą posiadający tranzystor, którego emiter jest połączony z pierwszym zaciskiem rezystora drugiego i wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego, przy czym baza tranzystora jest połączona z wyjściem wzmacniacza operacyjnego pierwszego, natomiast kolektor tranzystora jest połączony z pierwszym zaciskiem rezystora trzeciego i wejściem odwracającym wzmacniacza różnicowego, drugi zacisk rezystora trzeciego jest połączony do masy, wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego pierwszego jest połączone z pierwszym zaciskiem rezystora pierwszego i anodą źródła elektronów, natomiast drugie zaciski rezystorów są połączone z wyjściem wzmacniacza napięciowego, wyjście wzmacniacza różnicowego jest połączone do katody, wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego drugiego oraz drugie zaciski źródeł napięć referencyjnych pierwszego i drugiego są połączone do masy, natomiast pierwszy zacisk źródła napięcia referencyjnego drugiego jest połączony z pierwszym zaciskiem rezystora piątego a drugi zacisk rezystora piątego jest połączony z wejściem nieodwracającym wzmacniacza operacyjnego drugiego, natomiast wyjście wzmacniacza operacyjnego drugiego jest połączone do wejścia wzmacPL 217 991 B1 niacza napięciowego i pierwszego zacisku rezystora siódmego, drugi zacisk rezystora siódmego jest połączony do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego drugiego, jest to, że katoda źródła elektronów jest połączona z pierwszym zaciskiem rezystora szóstego i pierwszy zacisk źródła referencyjnego pierwszego jest połączony z pierwszym zaciskiem rezystora czwartego a drugie zaciski rezystorów czwartego i szóstego są połączone z wejściem odwracającym wzmacniacza operacyjnego drugiego.The essence of the system for stabilizing the intensity of the electron thermoemission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode, having a transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the second resistor and the inverting input of the operational amplifier, the base of the transistor is connected to the output of the operational amplifier of the first, and the collector of the transistor is connected to the first terminal of the third resistor and the inverting input of the differential amplifier, the second terminal of the third resistor is connected to ground, the non-inverting input of the first operational amplifier is connected to the first terminal of the first resistor and the electron source anode, and the second terminals of the resistors are connected to the output of the voltage amplifier, the output of the differential amplifier is connected to the cathode, the non-inverting input of the second operational amplifier and the second terminals of the first and second reference voltage sources are connected to the to ground, while the first terminal of the second reference voltage source is connected to the first terminal of the fifth resistor and the second terminal of the fifth resistor is connected to the non-inverting input of the second operational amplifier, while the output of the second operational amplifier is connected to the input of the voltage amplifier and the first terminal. of the seventh resistor, the second terminal of the seventh resistor is connected to the inverting input of the op amp of the second, this is that the electron source cathode is connected to the first terminal of the sixth resistor, and the first terminal of the first reference source is connected to the first terminal of the fourth resistor, and the second terminal of the fourth and sixth resistors is they are connected to the inverting input of the second operational amplifier.
Korzystnymi skutkami wynikającymi z zastosowania układu stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyśpieszającego elektrony w źródłach elektronów z gorącą katodą według wynalazku, w gazowych źródłach jonów, są znacząca poprawa stałości w czasie natężenia prądu jonowego w spektrometrach mas i próżniomierzach jonizacyjnych oraz zmniejszenie czasu doboru maksymalnej wartości natężenia prądu jonowego w spektrometrach mas. Powyższe zalety zapewniają wzrost dokładności pomiarów i komfortu obsługi spektrometrów mas.Advantageous effects resulting from the use of a stabilization system for the intensity of the electron thermoemission current and the electron accelerating voltage in the hot cathode electron sources according to the invention in gaseous ion sources are a significant improvement in the stability over time of the ion current intensity in mass spectrometers and ionization vacuum meters and a reduction in the time of selecting the maximum value ion current strength in mass spectrometers. The above advantages ensure an increase in the accuracy of measurements and the ease of use of mass spectrometers.
Układ przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym uwidoczniono schemat ideowy układu stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyśpieszającego elektrony w źródłach elektronów z gorącą katodą.The system is presented in the example in the drawing, which shows a schematic diagram of the stabilization system of the electron thermo-emission current and the electron accelerating voltage in electron sources with a hot cathode.
Układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyśpieszającego elektrony w źródłach elektronów z gorącą katodą posiada wzmacniacze operacyjne WO1, WO2, tranzystor T1, wzmacniacz różnicowy W1, wzmacniacz napięciowy W2, źródło elektronów, w którym znajduje się katoda K i anoda A oraz źródła napięć referencyjnych Uref1, Uref2. Wzmacniacze operacyjne WO1, W1, tranzystor T1, rezystory R1, R2, R3 oraz źródło napięcia referencyjnego Urefi stanowią układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej. Wzmacniacz operacyjny WO2 jest sterowany trzema sygnałami napięciowymi pochodzącymi ze źródeł napięć wzorcowych Uref1, Uref2 oraz katody K. Napięcie na wyjściu wzmacniacza napięciowego W2 jest wprost proporcjonalne do sumy ważonej powyższych sygnałów, i dobierane w czasie rzeczywistym, zasila układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej w taki sposób aby zapewnić stałą wartość napięcia przyśpieszającego elektrony.The electronic thermo-emission current and electron accelerating voltage stabilization system in electron sources with a hot cathode has operational amplifiers WO1, WO2, transistor T1, differential amplifier W1, voltage amplifier W2, electron source with K cathode and anode A, and reference voltage sources U ref1 , U ref2 . The operational amplifiers WO1, W1, the transistor T1, the resistors R 1 , R 2 , R 3 and the reference voltage source Urefi constitute a system for stabilizing the intensity of the electron thermo-emission current. The operational amplifier WO2 is controlled by three voltage signals coming from the reference voltage sources U ref1 , U ref2 and the cathode K. The voltage at the output of the voltage amplifier W2 is directly proportional to the weighted sum of the above signals, and selected in real time, it supplies the electronic thermo-emission current stabilization system in such a way as to ensure a constant value of the electron accelerating voltage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392654A PL217991B1 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL392654A PL217991B1 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL392654A1 PL392654A1 (en) | 2012-04-23 |
| PL217991B1 true PL217991B1 (en) | 2014-09-30 |
Family
ID=46002770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL392654A PL217991B1 (en) | 2010-10-15 | 2010-10-15 | System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL217991B1 (en) |
-
2010
- 2010-10-15 PL PL392654A patent/PL217991B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL392654A1 (en) | 2012-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8152371B2 (en) | Temperature sensor circuit with reference voltage that exhibits the same nonlinear temperature response as the temperature sensor | |
| US9552955B2 (en) | Electron source | |
| JP6419765B2 (en) | Analysis equipment | |
| US10957510B2 (en) | Device for generating a source current of charge carriers | |
| KR20170134144A (en) | X-ray generator and driving method thereof | |
| US9351350B2 (en) | Multi-electrode field emission device having single power source and method of driving same | |
| PL217991B1 (en) | System for stabilization of the intensity of thermionic emission current and the voltage accelerating the electrons in the electron sources with a hot cathode | |
| JP5578612B2 (en) | Current control device for electron emission device | |
| JP5677231B2 (en) | Semiconductor device | |
| Sikora | Dual application of a biasing system to an electron source with a hot cathode | |
| KR20160091219A (en) | Power supplying device for triode electron gun in medical electron accelerator | |
| PL219991B1 (en) | Current stabilization system of the electron thermionic emission and the acceleration voltage of the electrons, especially for high-energy electrons | |
| Bernien et al. | Traceable low-current measurements for a novel ionization gauge suitable as reference standard | |
| PL225768B1 (en) | Current stabilization system of the electron thermionic emission with automatic regulation of anode voltage | |
| PL221702B1 (en) | Method and a stability system for the electron thermionic emission of current | |
| US10685822B2 (en) | CEM assembly and electron multiplier device | |
| KR101782474B1 (en) | Multipolar field emission device having single source and method for driving the field emission device | |
| Fransen | Towards high-brightness, monochromatic electron sources. | |
| PL236559B1 (en) | Digital system for stabilization of electron thermionic emission current intensity and electron accelerating voltage, in particular for high electron energy levels | |
| PL223594B1 (en) | High-voltage power system stabilizer of electron thermionic emission | |
| PL228237B1 (en) | System for automatic regulation of the electron source cathode and anode voltages, and for stabilization of the voltage that accelerates electrons and the electron thermionic emission current intensity | |
| Bachmann et al. | Control of the electron source current | |
| Bachmann et al. | Stability investigation of high aspect ratio n-type silicon field emitter arrays | |
| US9253865B2 (en) | Method of calibrating a DPP-generated EUV light source | |
| US1387984A (en) | Negative resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Effective date: 20140404 |