DE861299C - Strahlentransformator - Google Patents

Strahlentransformator

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DE861299C
DE861299C DEW697D DEW0000697D DE861299C DE 861299 C DE861299 C DE 861299C DE W697 D DEW697 D DE W697D DE W0000697 D DEW0000697 D DE W0000697D DE 861299 C DE861299 C DE 861299C
Authority
DE
Germany
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cathode
electrons
anode
lenses
electron
Prior art date
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Expired
Application number
DEW697D
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Dr-Ing Wideroee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BROWN AG
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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Priority to DEW697D priority Critical patent/DE861299C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE861299C publication Critical patent/DE861299C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/20Excess-flow valves
    • F16K17/22Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/56Mechanical actuating means without stable intermediate position, e.g. with snap action
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H11/00Magnetic induction accelerators, e.g. betatrons

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Description

  • Strahlentransformator Unter der Bezeichnung Strahlentransformator ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher Elektronen in einer Vakuumröhre zu einem mehrmaligen Umlauf in einem mittels Induktion, d. h. mittels eines sich zeitlich ändernden magnetischen Flusses hergestellten elektrischen Wirbelfeld gezwungen werden. Zur Aufhebung der Fliehkraft der Elektronen dient dabei ein weiteres mit dem genannten InduktionsfluB parallel verlaufendes und gleichgerichtetes magnetisches Feld, das Steuerfeld genannt worden ist.
  • Um ungewollte Abweichungen der Elektronen von dem bei der Beschleunigung durchlaufenen Benkreis zu beseitigen, ist bereits vorgeschlagen worden, den Bahnkreis mit einer Anzahl elektrostatischer Linsen zu besetzen, deren Achsen jeweils mit einer. Tangente an den Bahnkreis zusammenfallen und welche bei Abweichungen der Elektronen von der Kreisbahn Kräfte ausüben, die überall auf die Röhrenachse hin gerichtet sind, und die Elektronen daher auf die Kreisbahn zurückführen.
  • Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, an Stelle der erwähnten elektrostatischen Linsen magnetische Linsen zu verwenden.
  • Um die Elektronen, die in einem an der Beschleunigungsröhre angebrachten Ansatzrohr erzeugt werden, auf den Bahnkreis zu bringen, muB man in diesen Fällen an der Einführungsstelle den die Linsenfelder erzeugenden Elektroden, Magneten oder Spulen einen größeren Durchmesser erteilen als an anderen Stellen der Beschleunigungsröhre und diesen Durchmesser von der Einführungsstelle ab stetig bis auf einen konstanten Durchmesser abnehmen lassen. Bei geeigneter Ausbildung der Linsen treten dann innerhalb desjenigen Teils der Reschleunigungsröhre, längs dessen dieElektroden-, Magnet- oder Spulendurchmesser langsam abnehmen, schwächere Stabilisierungskräfte auf als an den Röhrenstellen mit gleichen Linsendurchmessern. Da nun die Beschleunigungsröhre von jedem Elektron sehr oft durchlaufen wird, unterliegt jedes Elektron somit einer periodisch veränderlichen Stabilisierungskraft, wobei diese Periodendauer wegen der ansteigenden Elektronengeschwindigkeit veränderlich ist und sehr viele verschiedene Frequenzen in dieser periodisch veränderlichen Kraft vorkommen, denn in der Elektronenumlaufrichtung gesehen nehmen an der Einführungsstelle die Stabilisierungskräfte plötzlich ab und sodann langsam wieder zu. Es ist nun außerdem zu bedenken, daß die Elektronen um den Gleichgewichtskreis als Achse schwingende Bewegungen ausführen, denn auf dem Gleichgewichtskreis selbst ist die Linsenkraft Null, während sie bei Abweichung von diesem Kreis zunimmt. Der Vorgang der Stabilisierung der Elektronen auf diesem Kreis ist .also nur als ein dauerndes Schwingen der Elektronen in einer zum Kreisumfang transversalen Richtung denkbar. Wenn nun diese Eigenfrequenz der Elektronen mit der Grundwelle oder mit einer von den Oberwellen der veränderlichen Stabilisierungskraft zusammenfällt, tritt Resonanz auf, und es können sich unter Umständen sehr große Schwingungsamplituden ausbilden, mit anderen Worten, die Elektronen können auf die Röhrenwände auftreffen.
  • Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die Elektronen in die Linsenstraße einzuführen, ohne daß man das Linsenkraftfeld in der früher vorgeschlagenen Weise auszubilden braucht, d. h. ohne die Elektronen bei jedem Umlauf an einer Stelle vorbeizuführen, an der die Stabilisierungskraft eine Änderung aufweist.
  • Zu diesem Zweck soll gemäß der Erfindung ein Strahlentransformator mit einer Mehrzahl von zur Stabilisierung,des Elektronenstroms .dienenden, auf den Umfang der Beschleunigungsröhre angeordneten sphärischen magnetischen Linsen eine bzw. mehrere Kathoden zur Erzeugung .der zu beschleunigenden Elektronen von ring- oder zylinderförmiger Gestalt besitzen, die konzentrisch zu den Linsen in der Mitte zwischen zwei bzw. in der Mitte zwischen je zwei aufeinanderfolgenden dieser Linsen angeordnet sind, und die zur Anfangsbeschleunigung der Elektronen dienende Spannung soll zwischen der Ringkathode und einer im Röhreninnern liegenden rohrförmigen Anode angeschlossen sein, derart, daß die Kathode und die Anode die Elektroden einer elektrostatischen Immers@ionsl-inse bilden,: Eine Ausführungsform der Erfindung für nur eine Umlaufrichtung- der Elektronen sei im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist ein Teil derBeschleunigungsröhre eines Strahlentransformators gerade gestreckt dargestellt und mit i o bezeichnet. Mit i i. und 12 sind zwei elektromagnetische Linsen bezeichnet, welche gegensinnige Erregerströme führen, wie in der Zeichnung auch angedeutet. Zwischen den beiden Spulen ii und 12 und konzentrisch zu ihnen liegt ein ringförmiger Kathodenkörper 13, der von seiner nach rechts konkaven Innenfläche aus vermöge eines dort angebrachten aktiven -Belags oder von einem dort v °rlaufenden Glühdraht (nicht gezeichnet) aus nach rechts Elektronen emittiert. Diese Kathode ist über die Leitung 14 an ein negatives Potential gegenüber dem .Potential eines Metallrohres 15 und i#6 im Innern der Röhre io angeschlossen, beispielsweise an - 3o kV, wenn das Metallrohr 15 und 1,6 sich auf o kV befindet. Das Metallrohr 15 wirkt als Anode für die aus der Kathode 13 austretenden Elektronen und ist zu diesem Zweck an der der Kathode gegenüberstehenden Känte abgerundet. Von dem Rohr 16 wird später gesprochen werden.
  • Wenn die Kathode .r3 sich auf negativem Potential gegenüiber 15 befindet, werden sich bei der dargestellten Anordnung etwa die durch die punktierten Linien 17 angedeuteten Elektronenbahnen ausbilden, die von einer fiktiven Kathode 13' herzukommen scheinen. Es gelingt also in dieser Weise, in die Beschleunigungsröhre Elektronen einzuführen, ohne eine besondere Linsenausbildung an der Einführungsstelle und damit die Gefahr von Resonanzschwingungen der Elektronen in Kauf nehmen zu müssen. Das Rohr 15 stellt dabei die eine Elektrode und die Kathode 13 die andere Elektrode einer elektrostatischen Immersionslinse dar, die in einiger Entfernung von der Kathode auf einem Leuchtschirm ein verkleinertes Bild der Kathode erzeugen würde. Die Einführung des Elektronenstroms in die Linsenstraße unter Vermeidung des Auftretens einer Änderung der Stabilisierungskraft an der Einführungsstelle gelingt dabei deshalb, weil in der Mitte zwischen zwei Linsenspulen .die Stabilisierungskraft Null ist und man infolgedessen an dieser Stelle Elektronen der Röhrenachse nähern kann, ohne daß sie in dem magnetischen Linsenfeld kinetische Schwingungsenergie erhaften. Bei den weiteren Umläufen bewirkt zwar die Immersionslinse ihrerseits eine periodische Abbremsung der Elektronen, aber diese Störung kann kleingehalten werden; und außerdem vermindert sich der Betrag dieser Störung mit steigender Elektronengeschwindigkeit sehr stark. Um die Störung durch die Immersionslinse klein zu halten, muß die Kathode in der Richtung z und ,der Abstand zwischen der Kathode und dem Beginn des Rohres 15 in der Richtung z klein gegenüber dem Radius. y der Beschleunigungsröhre gemacht werden.
  • Außerdem kann man die Zeitdauer dieser Störung begrenzen, indem man nach vollendeter Einführung von Elektronen in die. Röhre die Kathode auf das Potential der Anode bringt. Auf diese Weise !kann man z. B. die Störung bei einem z5-@MV-Transformator auf etwa i Mikrosekunde oder weniger, d. h. auf etwa ioo Elektronenumläufe oder noch weniger, begrenzen. Während dieser kurzen Zeit läß!t sich die Resonanz der Störung mit den Eigenschwingungen der Elektronen auch leicht vermeiden.
  • Von der Kathode 13 werden zwar auch Elektronen in das Rohr i;6 hineinwandern, jedoch ist deren Zahl bei der dargestellten Kathodenform sehr gering und ohne Bedeutung. -Die Erfindung bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß die konstruktiven Verhältnisse für die Benutzung einer sehr starken negativen. Spannung zwischen einer Ring- oder Zylinderkathode gemäß der Erfindung und einer rohrförmigen Anode zwischen zwei Linsenspulen besonders günstig sind. Man kann also die Elektronen sehr leicht bereits mit hohen Geschwindigkeiten auf den Bahnkreis bringen.
  • Eine Elektroneneinführung gemäß der Erfindung kann ferner nicht nur an einer, sondern an mehreren Stellen des Bahnkreises, gewünschtenfalls zwischen allen Linsenspulen vorgenommen werden.
  • Außerdem kann man die Anode 15 in mehrere an verschiedenen Spannungen liegende Zylinder unterteilen.
  • Falls in dem Strahlentransformator während beider Halbperioden der die Primärwicklung speisenden Spannung eine Elektronenbeschleunigung stattfinden soll, d. h. wenn man Elektronen sowohl in der einen als auch in der entgegengesetzten Umlaufrichtung beschleunigen will, muß die Kathode nach beiden Seiten hin, also sowohl nach dem Rohr 15 als nach dem Rohr 16, symmetrisch gestaltet werden. Es geht zwar dann stets die Hälfte des Emissionsstroms der Kathode verloren, was jedoch, da man eine verhältnismäßig große Kathodenoberfläche zur Verfügung hat, leicht tragbar ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE. i. Strahlentransformator mit einer Mehrzahl von zur Stabilisierung des Elektronenstroms dienenden" auf dem Umfang der Beschleunigungsröhre angeordneten sphärischen magnetischen Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß eine bzw. mehrere Kathoden zur Erzeugung der zu beschleunigenden Elektronen ring- oder zylinderförmig ausgebildet und konzentrisch zu den optischen Achsen der Linsen in der Mitte zwischen zwei bzw. je zwei aufeinanderfolgenden dieser Linsen angeordnet sind und die zur Anfangsbeschleunigung deriElektronen dienende Spannung zwischen der Ring- oder Zylinderkathode und einer im Röhreninnern liegenden rohrförmigen Anode angeschlossen .ist, derart, daß diese Kathode und Anode die Elektroden einer elektrostatischen Immersionslinse bilden. Strahlentransformator nach Anspruch i., dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine in die Einlaufrichtung der Elektronen in die Kreisbahn weisende und mit der Kreisbahn an der Einlaufstelle einen spitzen Winkel bildende Normale besitzt und gegebenenfalls in der Elektronenabflußrichtung konkav gekrümmt ist. 3. Strahlentransformator nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode an der der Kathode gegenüberstehenden Kante abgerundet ist. q.. Strahlentransformator nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode nach Beendigung der Elektroneneinführung für den Rest -der B!_°schleuni@gungsperiode auf das Potential der Anode gebracht wird.
DEW697D 1944-10-04 1944-10-05 Strahlentransformator Expired DE861299C (de)

Priority Applications (1)

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DEW697D DE861299C (de) 1944-10-04 1944-10-05 Strahlentransformator

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DE260982X 1944-10-04
DEW697D DE861299C (de) 1944-10-04 1944-10-05 Strahlentransformator

Publications (1)

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DE861299C true DE861299C (de) 1952-12-29

Family

ID=25770178

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DEW697D Expired DE861299C (de) 1944-10-04 1944-10-05 Strahlentransformator

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DE (1) DE861299C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1188221B (de) * 1958-07-15 1965-03-04 Atomic Energy Commission Verfahren zum Erzeugen einer energiereichen hochtemperierten Gasentladung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1188221B (de) * 1958-07-15 1965-03-04 Atomic Energy Commission Verfahren zum Erzeugen einer energiereichen hochtemperierten Gasentladung

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