اذا تتبعنا تاريخ المعجلات الالكتروستاتية فسنرى ، كما ذكرنا من قبل أن أول معجل الكتروستاتي معزول بضغط الغاز المرتفع (في عام 1932) قد ساهم كثيراً في زيادة قيمة فلطية الانهيار. وباستمرار البحث في هذا الاتجاه تم بنجاح بناء معجل 2,4م إف بتطوير عمود عازل استخدم تقريباً في جميع المعجلات اللاحقة ذات الغاز المضغوط. وقد أدت هذه التطويرات في عام 1940 الى 45 م إف بواسطة « هيرب » و آخرين. كما أعطت التجارب التي أجريت على هذا المعجل ثلاثي الاكليل corona tride ) ، شكل 1 ،

 وكذلك استخدام التحليل المغناطيسي الالكتروستاتي الحزمة الأيونات من أجل تزويد اشارة تعطي تحكماً دقيقاً للطاقة عند تغذيتها لثلاثي الاكليل . ولقد أدت التطويرات الاضافية التي تبعت ذلك في المختبرات العديدة الى نشوء مولدات الكتروستاتية بطاقات أعلى الى أن تم التوصل الى حوالي 12 م إف ،

ونلاحظ أن أي تطويرات للارتفاع بطاقة المولد الالكتروستاتي تكون

مقيدة بسبب الصعوبات التالية :

1 - هناك مشاكل تعود الى الغاز العازل وتشكيل الأقطاب وذلك نظراً لأن (الانهيار) يحدث من قطب الى قطب خلال الغاز العازل. وبالرغم من أن استخدام سادس فلوريد الكبريت قد ساهم بقدر كبير في حل مشاكل العزل الا أن مهمة الحصول على أفضل شكل وتنظيم للأقطاب (optimization ) قد أنه يشكل مشكلة صعبة، كما أن أشكال الأقطاب المحسوبة لتصميم يعطي أدنى المجالات قد وجدت غير ناجحة في منح أقصى فلطية .

2- لم يمكن تحاشي قفز الوميض على طول العوازل عن طريق زيادة ضغط الغاز . ذلك فقد ووجهت صعوبات قليلة نتيجة الانهيارات الداخلية ومع للعوازل الصلبة ، ومن ن ناحية أخرى تم انجاز وسائل مرضية لتقسيم الدعائم العازلة ولتوزيع الجهد بما يعطي ميلاً كهربياً منتظماً وذلك لتقليل قفز الوميض. وقد كان الحد الأقصى للميل في المعجلات المنشأة جيداً هو500 ك ف / قدم .

الشكل 1 نظام تحكم الطاقة في معجل ايونات موجبة

3 - يحدث القفز الوميضي على طول السير الشاحن اذا لم ينظم بطريقة سليمة واذا كان تحميله ثقيلا . كما أن المشكلات الأخرى التي تواجه من السير هي حساسيته للرطوبة، والقلاقل الميكانيكية التي توجد به ، الغبار والنسالة (lint ) ، وأخيراً صعوبات الشحن وازالة الشحنة . كذلك المعتاد أن يؤدي حدوث الشرارات الى تدمير السير.

4 - ان المشكلات الحادة التي تتعلق بأنبوبة التعجيل لم تكن قد فهمت باتقان في التطوير المبكر للمعجلات. ومع أن إستخدام الشمع وحلقات المطاط واللاصقات في مانعات التسرب في التفريغ قد أدت دورها بطريقة مرضية في معجلات الأيونات الموجبة، إلا أنه كان يوجد قيود في المعجلات التي يكون تشغيلها عند ضغوط منخفضة مع وجود دلائل على أن الفلطية تتغير لا خطياً مع الطول، فضلاً عن قيود تعود الى التحميل الالكتروني . وفي ضوء الصعوبات الموضحة أعلاه كان من الجلي أنه لا بد من ادخال تقنية جديدة على المعجلات اذا أريد تحقيق أي تطوير اضافي بحيث يمكن التوصل الى فلطية أعلى من أجل تطبيقات أكثر للمعجلات الالكتروستاتية . كان بد من استبدال السير الشاحن، وان تُطور طريقة للشحن أكثر جدارة بأن يعول عليها . كذلك فان أنبوبة التعجيل التي جرت العادة على طلائها بطبقات من المواد العضوية كان عليها أن تخضع لتطوير جديد يقضي على المشكلات البالغة الإرباك المتعلقة بنظافة المسطحات . وهنا يذكر أن معظم التقنيات الحديثة للمعجلات التي أدت الى تقليل – أو حتى منع - الصعوبات السابق ذكرها قد أدت الى نشوء معجل (بيليترون الالكتروستاتي). فقد تم ادخال تحسين شامل على نظام الشحن باستبدال سير الفان دي جراف بسلسلة قوية التماسك تتكون من اسطوانات معدنية (كريات من الصلب) تتصل بروابط من البلاستك الصلب العازل مع وجود فجوات بين الاسطوانات المعدنية تعمل كفجوات شرارية تزود حماية جيدة للروابط العازلة، على أن عمليات الشحن وتفريغ الشحنة تتم بالحث عندما تمر الكريات فوق البكرات كما نرى في شكل 2 وفي هذه الحالة تكون السلسلة الشاحنة خالية من المتاعب التي تواجه السير، فهي تعطي عمراً أطول كما تقل تموجات فلطية الطرف. انها تزود التيار بكفاءة وبفقد للغاز أقل كثيراً عنا يحدث في حالة السيور . لذلك يمكن أن يزود تيار شاحن أكبر بقدرة داخلة ذات قيمة متواضعة نسبياً ودون الحاجة الى إدخال مشكلة تبريد صعبة. وتبنى أنابيب التعجيل من المعدن والسيراميك وهي تحمص الى درجات حرارة معتدلة، ويمكن تشغيلها عند ضغوط اقل من تلك المستخدمة عادة في الأنابيب المحكمة الاغلاق باللاصقات العضوية وذلك بمعامل يصل الى 100 تقريباً. ولهذا فائدة عظمى لتطبيقات التيار الكبير حيث الالكترونات المتدفقة في الاتجاه الخلفي التي تحدث من تأين جزيئات الغاز يمكن أن تؤدي الى تیار استنزاف كلي أكبر عدة مرات من تيار حزمة الأيونات . والميزة الأخرى لمعجل « البيليترون » أن أنبوبة التعجيل به مصنعة من أقسام قصيرة تربط بمسامير مصوملة (شكل 3 على أن يتم استبدال أي جزء منها دون ازالة الأنبوبة بأكملها من المعجل ، وهكذا تقل التكلفة وتتوفر الثقة في الاداء. وتتكون أنبوبة تعجيل «البيليترون » من وحدات

الشكل 2

الشكل 3

(باذن من الكتروستاتیکس انترناشيونال)

(modules) جهدها (واحد) م ف ، ويتكون كل جزء من أربعة دعائم عازلة أو أكثر تربط بصلابة بمسامير مصوملة بين ألواح الاتصال . على أن هذه الدعائم تكون متماثلة وقابلة للتبادل، وتزود لها وقاية من الموجات الاندفاعية ( surges ) بواسطة فجوات الشرارة الحلقية. كما يوجد مسخنات داخلية في الأنبوبة لتقوم بعملية اخراج الغاز (outgassing) الابتدائية ، وكذلك في مرحلة لاحقة للتسخين المتقطع أو المستمر الذي يكون مطلوباً لمنع التلوث بواسطة أيونات بعض العناصر الثقيلة .

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(1) بيليترون (Pelletron) مشتقة من كلمة (Pellet) أي كرية نسبة إلى الكريات المستخدمة كبديل للسير العادي المستخدم في الفان دي جراف.