DE764127C

DE764127C - Mittelbar geheizte Gluehkathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahles grosser Stromstaerke

Info

Publication number: DE764127C
Application number: DEL98475D
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Phil Steudel
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-07-09
Filing date: 1939-07-09
Publication date: 1954-05-17

Description

Mittelbar geheizte Glühkathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahles großer Stromstärke Die Erfindung bezieht sich auf eine mittelbar geheizte Glühkathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahles großer Stromstärke. Es sind bereits mittelbar geheizte Glühkathoden zur Erzeugung eines Elektronenstrahles großer Stromstärke bekannt, welche aus zwei oder mehr emissionsfähigen, innerhalb eines Strahlungsschutzzylinders senkrecht zur Strahlrichtung hintereinander angeordneten, mit Emissionsstoffen überzogenen Hohlkörpern bestehen, zwischen denen sich elektronenoptische Felder ausbilden, die die Elektronen auf die Öffnungen des folgenden Hohlkörpers konzentrieren. Die bekannten Kathoden haben jedoch den Nachteil, daß die Heizökonomie sehr schlecht ist, denn die Heizwendel umgibt dort die aus mehreren Hohlkörpern bestehenden Kathoden.
Die Heizökonomie bei den Kathoden der angegebenen Art wird gemäß der Erfindung in einfacher Weise dadurch verbessert, daß die napf- oder topfförmig ausgebildeten Hohlkörper an solche Potentiale gelegt sind. daß durch die gegebenenfalls unter Mitwirkung von zusätzlichen zwischen den Hohlkörpern angeordneten Elektroden sich ausbildenden. konzentrierenden elektronenoptischen Felder nur so viele Elektronen auf die Hohlkörper gelangen, wie zum Hochheizen des jeweils folgenden Körpers notwendig sind, und daß die Bodenöffnungen der mit Elektronen beschossenen Hohlkörper durch mit Emissionsstoff überzogene, parallel zueinander angeordnete Netze überbrückt sind.
An Hand der schematischen Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Kathode nach der Erfindung näher erläutert werden.
In der Abbildung ist eine Kathode gemäß der Erfindung im Schnitt schematisch dargestellt.
Der äußere Mantel i der Kathode bildet zugleich auch den Strahlungsschutzzylinder der Kathode und enthält die Heizwendel Der erste Hohlkörper 3, der gewissermaßen den Boden der Kathode darstellt, ist fest in dem äußeren Mantel i eingeschweißt und ist auf seiner Oberfläche einseitig, und zwar auf der von der Heizwendel abgewandten Seite mit Emissionspaste bestrichen, die in der Abbildung durch die gekreuzten Striche angedeutet ist. Durch die Keramikstücke 6, die gegen besonders hohe Temperaturen beständig sind und z. B. aus Berylliumoxyd bestehen können. ist der zweite Hohlkörper .I innerhalb des Strahlungszylinders i gehaltert. Der Hohlkörper .4 besteht dabei in seiner Mitte aus einem Netz 7. Auf der Oberfläche dieses Hohlkörpers d. ist ebenfalls eine Emissionspaste einseitig aufgebracht, wie es in der Abbildung dargestellt ist; ferner ist das Potential dieses Hohlkörpers 4 gegenüber dem Potential des ersten Hohlkörpers 3 über die Batterie S positiver gehalten, so daß die Elektronen einmal von dem Hohlkörper 4. aus beschleunigt werden und zum anderen Mal eine Raumladung auf der Oberfläche des Hohlkörpers 3 sich nicht ausbilden kann. Hinter dem zweiten Hohlkörper 4 ist ein weiterer, gleichfalls durch Keramikstücke isolierter Hohlkörper 5 angeordnet, der die gleiche Beschaffenheit und Form wie der Hohlkörper .I aufweist und der wiederum ein positives Potential gegenüber dem Hohlkörper .l. aufweist, so daß. wie aus den in der Abbildung dargestellten Abzweigungen der Batterie ä hervorgeht, die Hohlkörper ein in der Richtung der Elektronenemission steigendes positives Potential aufweisen.
Die Wirkungsweise der Kathode ist nun folgende: Bei der Heizung der Kathode durch die Wendel a werden Elektronen von der Emissionsoberfläche des ersten Hohlkörpers 3 emittiert, die infolge der positiven Spannung an dem Hohlkörper -1 sofort gegen diesen zweiten Hohlkörper .I beschleunigt und konzentriert werden, so daß sie diesen in seinem mittleren Teil, in dem das Netz 7 angeordnet ist. zum größten Teil durchsetzen. Die nicht auf das Netz 7 konzentrierten Elektronen prallen auf den zweiten Hohlkörper .4, insbesondere auf dessen schräg verlaufende Seitenflächen auf, geben ihre Energie an diesen Hohlkörper ab und erhitzen ihn auf eine derartige Temperatur, daß seine emissionsfähige Oberfläche gleichfalls Elektronen emittiert. Die Erhitzung des Hohlkörpers q. erfolgt dabei natürlich auch durch die über die Keramikstücke 6 durch Konvexion übertragene Wärme. Der gleiche Prozeß wiederholt sich zwischen den Hohlkörpern 4 und 5, indem der Hohlkörper d. auch wieder teilweise Elektronen durch seinen mittleren Teil, in dem ein Netz 7 gespannt ist, hindurchläßt. Durch die teilweise auf den Hohlkörper 5 auftreffenden Elektronen und die durch Konvexion über die Keramikstücke 6 abfließende Wärme erfolgt wiederum die Aufheizung des Hohlkörpers 5 auf eine Temperatur, die ihn wieder emissionsfähig macht. Die Netze selbst sind zur Wirkungssteigerung ebenfalls mit Emissionsmasse besprüht, so daß ihre Emission zusätzlich zu der durch die übrigen Teile der Hohlkörper erfolgende Emission erfolgt und somit eine große Elektronendichte erhalten werden kann, ohne daß, wie bei den bekannten Kathodenanordnungen, irgendwelche Raumladungen die Emission verhindern können.
Es besteht auch die Möglichkeit, zusätzliche Zwischenelektroden zwischen den Hohlkörpern 3, .4 und 5 vorzusehen, die die Aufgabe haben, die Elektronen zusätzlich zu konzentrieren, ohne selbst zur Elektronenemission beizutragen. Es ist natürlich auch ohne weiteres möglich, ein Magnetfeld zu dieser Konzentrierung zu verwenden. wobei man entweder das in derartigen Röhren ohnehin vorhandene Magnetfeld oder auch irgendein zusätzlich erzeugtes Magnetfeld zur Strahlkonzentrierung benutzen wird.
Für besonders große Stromstärken wird vorteilhaft der erste Hohlkörper 3 so ausgebildet, daß er stets den abdampfenden Emissionsstoff nachliefert; zum Beispiel kann der Hohlkörper3 als Doppelboden ausgebildet sein, in dessen Hohlraum der Emissionsstoff angeordnet ist. Für die Wirkungsweise der Kathode ist es dabei erforderlich, den Boden in Richtung der Elektronenemission porös auszubilden, so daß die Emissionssubstanz gegen die folgenden Hohlkörper und ihre Netze dampfen kann.
An Stelle der in der Abbildung dargestellten drei Hohlkörper können auch entsprechend der gewünschten Stromstärke noch weitere Hohlkörper mit Netzen vorhanden sein.

Claims

PATENTANSPP OCHE: i. Mittelbar geheizte Glühkathode zur Erzeugung eines Elektronenstrahles großer Stromstärke, bestehend aus zwei oder mehr emissionsfähigen, innerhalb eines Strahlungsschutzzylinders senkrecht zur Strahlrichtung hintereinander angeordneten, mit Emissionsstoff überzogenen Hohlkörpern, zwischen denen sich elektronenoptische Felder ausbilden, die die Elektronen auf die öffnung des folgenden Hohlkörpers konzentrieren, dadurch gekennzeichnet, daß die napf- oder topfförmig ausgebildeten Hohlkörper (3, 4, 5) an solche Potentiale gelegt sind, daß durch die gegebenenfalls unter Mitwirkung von zusätzlichen zwischen den Hohlkörpern angeordneten Elektroden sich. ausbildenden, konzentrierenden elektronenoptischen Felder nur so viele Elektronen auf die Hohlkörper gelangen, wie zum Hochheizen des jeweils folgenden Hohlkörpers notwendig sind, und d'aß die Bodenöffnungen der mit Elektronen beschossenen Hohlkörper (4, 5) durch mit Emissionsstoff überzogene, parallel zueinander angeordnete Netze (7) überbrückt sind.
2. Kathode nach -Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Konzentrierung der Elektronen ein Magnetfeld vorhanden ist.
3. Kathode nach Anspruch i oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlkörper (3) fest mit dem äußeren, als Strahlungsschutzzylinder ausgebildeten Mantel (i) verbunden ist.
4. Kathode nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlkörper (3) mit einem Doppel-. Boden versehen ist, in dessen Hohlraum ein Vorrat an Emissionsstoff angeordnet ist, und daß der in Richtung der Elektronenemission liegende Teil des Doppel-Bodens porös ausgebildet ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 584309; britische Patentschrift Nr. 495 91ö-