DE638707C - Auf der Untersuchung der Beugung von Elektronenstrahlen beruhende Messeinrichtung zur Bestimmung hoher Gleichspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung hoher Gleichspannungen, die auf der Untersuchung der Beugungserscheinungen von Elektronenstrahlen beim Durchgang durch einen als Beugungsgitter wirkenden Stoff beruht.

In Fig. ι der Zeichnung ist eine Anordnung, wie sie zur Untersuchung derartiger Beugungserscheinungen im wesentlichen bekannt ist, schematisch dargestellt. In einer Röhre 1 sind eine Kathode 2, z. B. eine Glühkathode, und eine oder mehrere blendenförmige Anoden 3 angeordnet. Wird an die Anschlußstellen 4 und 5 eine Anodenspannung

,₅ gelegt, so tritt durch die Öffnungen'der Anodenblenden ein Kathodenstrahl. Hinter der letzten Blende ist ein Blech 6 angeordnet, das an der Auffallstelle des. Kathodenstrahls eine feine Öffnung hat. Das Blech 6 ist mit einer

ao Schicht, z. B. aus Zelluloid, bedeckt, die auch die feine Öffnung überdeckt. Auf dieser Schicht ist z. B. ein Metall niedergeschlagen. An der Durchtrittsstelle des Elektronenstrahls treten Beugungserscheinungen auf. Das hat zur Folge, daß auf einem Schirm 7 nicht nur ein Abbild der Blendenöffnung, sondern auch ein Beugungsbild entsteht. Der Charakter des Beugungsbildes ist bekanntlich von der Struktur des Beugungsgitters abhängig. Verschließt man die feine Öffnung der Blende 6 lediglich mit einer Zelluloidschicht, so erhält man im wesentlichen einige verwaschene Beugungsringe. Schlägt man auf der Zelluloidschicht z. B. Silber oder Gold nieder, so erhält man scharfe konzentrische Beugungsringe, etwa wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Wird das Beugungsgitter im wesentlichen nur durch flächenmäßig angeordnete ' Elementarkörper gebildet, wie dies z. B. bei dünnen Glimmerfolien der Fall sein kann, so erhält man an 4" Stelle der Kreise eine Reihe von Punkten. Es ist bekannt, daß der Durchmesser der einzelnen Beugungsringe bei einem und demselben Beugungsgitter und bei einer bestimmten Entfernung zwischen der Auffangfläche und dem Gitter nur von der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls bzw. von der Anodenspannung abhängt.

Die Erfindung geht von diesen bekannten Erscheinungen aus und nutzt sie auf folgende Weise zur Messung hoher elektrischer Spannungen aus: In dem Weg des Elektronenstrahls wird zwischen dem Beugungsgitter und einer optischen oder elektrischen Anzeigevorrichtung eine Blende angeordnet, die mit einer Vielzahl konzentrischer Aussparungen versehen ist. Die schablonenförmige Blende ist in der Längsrichtung des Elektronenstrahls

*) Von dem Patent sucher ist als der 'Erfinder angegeben worden:

Dr. Ferdinand Trendelenburg in Berlin-Grunewald.

verschiebbar. Die Aussparungen der Blende entsprechen dem sich ergebenden Beugungsbild. Infolgedessen fällt das gebeugte Elektronenbündel nur dann durch die Aussparungen der Blende auf die Anzeigevorrichtung, z. B. einen Lichtschirm, wenn der Absfand der Blende vom Beugungsgitter der an das Gerät angelegten elektrischen Spannung entspricht. In Fig. ι ist die Schablonenblende ίο mit 8 bezeichnet. Die Einrichtung gemäß der Erfindung besteht also darin, daß in der Strahlachse verschiebbar eine Schablonenblende mit mehreren konzentrischen, dem Beugungsbilde des Gitterstoffes entsprechenden Aussparungen angeordnet ist, durch welche die abgebeugten Strahlenbündel jeweils nur bei einer bestimmten, ein Maß für die Spannung bildenden Blendenstellung hindurchgehen und dann eine optische oder elektrische Anzeigevorrichtung betätigen.

Es ist bekanntlich schwierig, sehr hohe Gleichspannungen, beispielsweise 50000 Volt und mehr, genau zu messen und für derartige Messungen Geräte zu schaffen, die'trotz ihrer hohen Genauigkeit eine für die betriebsmäßige Anwendung ausreichende Einfachheit im Aufbau und in der Bedienungsweise haben. Die Erfindung ermöglicht es, ein Spannungsmeßgerät zu schaffen, das es gestattet, hohe Spannungen mit außerordentlicher Genauigkeit auf einfache Weise zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird z. B. eine Kathodenstrahlröhre mit durch Fig. 1 wiedergegebenem Aufbau verwendet, bei der das Beugungsgitter fest eingebaut ist und ein bestimmtes Beugungsbild 'ergibt. Das gebeugte Strahlenbündel kann nur dann durch die öffnungen der gemäß Fig. 2 ausgebildeten Blende 3 hindurch auf die Auffangelektrode 7 treffen und das Gerät 9 in Tätigkeit setzen, wenn der Abstand der Schablonenblende vom Beugungsgitter eine ganz bestimmte Größe hat. Aus der jeweiligen Stellung der verschiebbaren Blende, bei der das Strahlenbündel durch die Blende tritt, kann demnach unmittelbar die zu messende Spannung abgelesen werden. Die Vorrichtung arbeitet mit einer Genauigkeit, wie sie bei technisch brauchbaren Geräten für hohe Spannungen bisher bei Gleichspannung nicht erzielbar waren.

Der Schirm 7 kann mit der Schablonenbrende fest verbunden und mit ihr verschiebbar sein. Das Verschieben der Schablonenblende erfolgt zweckmäßig von außen her, z. B. durch vakuumdichte Schliffe oder mit Hilfe eines Bewegungsorgans, das durch einen elastischen Teil der Gefäßwand nach außen-geführt ist. Das gleiche Gerät läßt sich auch als Spannungsnormale verwenden, indem man die Schablonenblende auf einen bestimmten Abstand fest einstellt und dann lediglich beobachtet, ob bzw. bei welchen Bedingungen der verwendeten Meßschaltung das gebeugte Strahlenbündel durch die Schablonenblende hindurchtritt. Dann entspricht die Spannung dem eingestellten Normalwert. Vorrichtungen ähnlicher Art, bei denen feststehende Auffänger für die bei Spannungsänderung wandernden Beugungsringe verwendet wurden, sind bekannt.

Im allgemeinen empfiehlt es sich, Beugungsgitter anzuwenden, die kreisförmige Beugungsbilder ergeben (Fig. 2). Eine größere Genauigkeit, wenn auch bei schwierigerer Einstellung des Gerätes, erhält man, wenn man mit Beugungsbildern arbeitet, die aus Punkten zusammengesetzt sind. Das Einstellen der Schablonenblenden läßt sich vereinfachen, wenn .man für den direkten Durchstoßungsstrahl, der auf dem Schirm als Mittelpunkt abgebildet wird, ebenfalls ein Loch in der Schablonenblende vorsieht und die Blende beim Justieren so einstellt, daß der direkte Durchstoßungsstrahl durch sie hindurchtritt. Bei den späteren Messungen empfiehlt es sich, das dem direkten Strahl entsprechende Loch der Schablonenblende abzudecken, weil dann der Unterschied in den Anzeigen des Meßgerätes bei Übereinstimmung der Schablonenaussparungen mit dem Beugungsbild und bei Nichtübereinstimmung stärker voneinander abweichen. Wenn das Beugungsbild an der Stelle der Schablone nicht mit den Öffnungen der Schablone übereinstimmt, trifft u. U. zwar auch ein Teil des Strahlenbündels durch eine der Schablonenöffnungen auf den Schirm 7, doch ist die Zahl der in diesem Falle auf den Schirm kommenden Elektronen gegenüber derjenigen bei Übereinstimmung des Beugungsbildes mit den Aussparungen der Blende so gering, daß Fehlmessungen ausgeschlossen sind.

Das Beugungsbild läßt sich sehr groß machen, wenn man den Abstand zwischen den Flächen 6 und 7 groß wählt. Der Durchmesser der Schablonen kann z. B. 10 cm betragen. In diesem Fall beträgt der gegenseitige Abstand der Ringe beispielsweise (bei Silber oder Gold) mehr als I mm. Die Aussparungen der Schablonenblende haben demnach Abmessungen, die sich technisch noch mit ausreichender Genauigkeit herstellen lassen.

Claims (1)

1. Patentansprüche: "5

   i. Auf der Untersuchung der Beugung von Elektronenstrahlen beim Durchgang durch einen als Beugungsgitter wirkenden Stoff beruhende Meßeinrichtung zur Be-Stimmung hoher elektrischer Gleichspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine

   in der Strahlachse verschiebbare Schablonenblende (8) mit mehreren konzentrischen, dem Beugungsbilde des Gitterstoffes (6) entsprechenden Aussparungen angeordnet ist, durch welche die abgebeugten Strahlenbündel jeweils nur bei einer bestimmten, ein Maß für die Spannung bildenden Blendenstellung hindurchgehen und dann, in einer optischen oder elektrischen Anzeigevorrichtung wirksam werden.

   Einrichtung nach Anspruch i, da-

   durch gekennzeichnet, daß als Beugungsgitter eine Metallfolie oder auf eine Trägerfolie, z. B. Zelluloid, niedergeschlagenes Metall dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen