DE10046532A1 - UV high vacuum electron tube has flat shape with pulsation of electron emission by pulsation of UV light directed onto cathode and HF chopping of anode current - Google Patents

UV high vacuum electron tube has flat shape with pulsation of electron emission by pulsation of UV light directed onto cathode and HF chopping of anode current

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DE10046532A1
DE10046532A1 DE2000146532 DE10046532A DE10046532A1 DE 10046532 A1 DE10046532 A1 DE 10046532A1 DE 2000146532 DE2000146532 DE 2000146532 DE 10046532 A DE10046532 A DE 10046532A DE 10046532 A1 DE10046532 A1 DE 10046532A1
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Michael Johannes Jensen
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J19/00—Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
    • H01J19/02—Electron-emitting electrodes; Cathodes
    • H01J19/24—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/34—Photo-emissive cathodes

Abstract

The electron tube has UV light directed onto the cathode (8), e.g. a zinc cathode, for emission of electrons, with pulsing of the UV light beam for pulsation of the electron emission and HF chopping of the anode current for DC voltage amplification in combination with an inductive transformer. The UV high vacuum electron tube has a flat shape, allowing a number of vacuum tubes to be combined with a high packing density.

Description

Die erfindungsgemäße UV-Hochvakuumelektronenröhre gehört zur Gattung der Hochvakuumelektronenröhren.The UV high-vacuum electron tube according to the invention belongs to the genus of High vacuum electron tubes.

Konventionelle Hochvakuumelektronenröhren benötigen zu ihrem Betrieb eine Heizung der Katode, damit eine ausreichende Elektronenemission stattfinden kann.Conventional high vacuum electron tubes require one to operate them Heating the cathode so that sufficient electron emission takes place can.

Dies hat den Nachteil, daß ein thermisches Rauschen in erheblicher Höhe entsteht, da die Katode auf Rotglut erhitzt werden muß, um eine ausreichende Emission zu bewirken.This has the disadvantage that a significant amount of thermal noise arises because the cathode must be heated to red heat in order to achieve a sufficient Cause emission.

Die Notwendigkeit der Katodenbeheizung, bei konventionellen Hochvakuumröhren, führt auch zu einer entsprechenden Erwärmung der Geräte, in die sie eingebaut wird.The need for cathode heating in conventional high vacuum tubes, also leads to a corresponding heating of the devices in which they are installed becomes.

Außerdem haben konventionelle Elektronenröhren den Nachteil, im Vergleich mit Halbleiterbauelementen, mit analoger Funktion, sehr groß zu sein.In addition, conventional electron tubes have the disadvantage in comparison with semiconductor devices, with analog function, to be very large.

Ein weitere Nachteil ist die relativ hohe elektrische Spannung, mit der sie betrieben werden müssen.Another disadvantage is the relatively high electrical voltage with which they have to be operated.

Die erfindungsgemäße UV-Hochvakuumelektronenröhre besteht, im einfachsten Falle einer Diode, aus einer Katode, die, z. B. aus einer Zinkschicht bestehen kann, die durch die Bestrahlung mit UV-Licht Elektronen emitiert.The UV high-vacuum electron tube according to the invention is, in the simplest Case of a diode, from a cathode which, for. B. consist of a zinc layer can, which emits electrons by irradiation with UV light.

Dies hat den Vorteil, daß eine kalte und somit nahezu rauschfreie Elektonenemission erfolgen kann. This has the advantage that it is cold and therefore almost noise-free Electron emission can take place.  

Alternativ zur Zinkschicht können auch andere Materialien, mit analogem physikalischem Verhalten, als Katodenmaterial eingesetzt werden.As an alternative to the zinc layer, other materials with an analogue can also be used physical behavior, can be used as cathode material.

Abweichend von der Ausführungsform herkömmlichen Elektronenröhren, kann die Bauform, der erfindunggemäßen Elektronenröhre, auch flach sein.Different from the embodiment, conventional electron tubes can the design, the inventive electron tube, also be flat.

Dieses hat den Vorteil, das mittels Verfahren, die bei der Herstellung intigrierter Halbleiter angewendet werden, auf einer Trägerplatte eine große Anzahl von Katoden, einschließlich deren Verschaltung untereinander, in miniaturisierter Art hergestellt werden kann.This has the advantage of using the manufacturing process intigrated semiconductors are used, a large on a carrier plate Number of cathodes, including their interconnection, in miniaturized type can be produced.

Durch die Aufeinanderschichtung von zwei, oder mehreren gelochten Trägerschichten, können so auch Steuerelektroden erzeugt werden, indem zwischen den Schichten eine elektrisch leitende Schicht eingebracht wird.By stacking two or more holes Carrier layers, control electrodes can also be produced in this way an electrically conductive layer is introduced between the layers.

Der Abstand, zwischen Katode, Steuerelektrode und Anode, kann dabei durchaus im Mikrometerbereich liegen.The distance between the cathode, control electrode and anode can be quite good are in the micrometer range.

Auf diese Weise läßt sich eine Packungsdichte erzeugen, die der von integrierten Halbleiterelementen entspricht.In this way, a packing density can be generated that the integrated semiconductor elements.

Durch den kleinen Abstand, zwischen Katode, Steuerelektrode und Anode, kann die erfindungsgemäße UV-Hochvakuumelektronenröhre auch bereits mit relativ kleinen Spannungen arbeiten.Due to the small distance between the cathode, control electrode and anode, the UV high-vacuum electron tube according to the invention already with relative small tensions work.

Zur Herstellung von Steuerelektoden, kann z. B. zwischen die entsprechen gelochten Trägerschichten, zwischen der Katode und Anode, eine Metallfolie gelegt werden, in die, z. B. mittels Laser, entsprechen kleinere Löcher gebohrt werden.For the production of control electrodes, z. B. between the correspond perforated support layers, between the cathode and anode, a metal foil be placed in the, e.g. B. using a laser, correspond to smaller holes be drilled.

Besteht diese Metallfolie aus einem Metall von relativ niedrigem Schmelzpunkt, dann kann durch eine entsprechen Wärmebehandlung bewirkt werden, daß die Folie bis zum Trägermaterial zurückschmilzt, und so zur Lochmitte hin eine gerundete Symetrie der Steuerelektrode entsteht.This metal foil is made of a relatively low metal Melting point, then can be brought about by an appropriate heat treatment be that the film melts back to the carrier material, and so to A rounded symmetry of the control electrode arises in the center of the hole.

Durch entsprechend hohe Spannungen und einem kleinen Durchgriff, kann so eine nahezu lineare Verknüpfung von Steuerspannung und Anodenstrom erreicht werden.By correspondingly high voltages and a small penetration, so can an almost linear combination of control voltage and anode current is achieved  become.

Indem die Anzahl, der so hergestellten Miniaturelektronenröhren (pro Loch eine), entsprechend groß gemacht wird, läßt sich durch die Paralellschaltung von Katoden und Anoden, auch eine Leistungselektronenröhre realisieren, die nahezu Rauschfrei ist, und ein nahezu lineares Verstärkerverhalten aufweist.By the number of miniature electron tubes so produced (per hole a), made correspondingly large, can be made by the parallel connection of cathodes and anodes, also realize a power electron tube, which is almost noise-free, and an almost linear amplifier behavior having.

Als Strahlungsquelle, für das erforderliche ultraviolette Licht, kommen konventionelle Strahlungsquellen, wie:
Conventional radiation sources such as: come as the radiation source for the required ultraviolet light.

  • - die Bogenentladung in Quecksilberdampf,- the arc discharge in mercury vapor,
  • - eine Glimmentladung in Quecksilberdampf,- a glow discharge in mercury vapor,
  • - eine durch Hochfrequenstrahlung erzeugte UV-Emission in Quecksilberdampf- A UV emission generated by high-frequency radiation in Mercury vapor
  • - ein entsprechendes Halbleiterelement, oder ein anderes Verfahren in Betracht.- a corresponding semiconductor element, or another method in Consideration.

Erzeugt man die UV-Strahlung, z. B. durch den Betrieb der UV-Lichtquelle mittels einer hochfrequenten elektrischen Wechselspannung, so schwankt die Elektronenemission im Takt mit der UV-Lichemmission.If one generates the UV radiation, e.g. B. by the operation of the UV light source by means of a high-frequency electrical alternating voltage, so fluctuates Electron emission in time with the UV light emission.

Hierdurch findet ein hochfrequentes Zerhacken (choppern) des Anodenstromes statt, wodurch sich die erfindungsgemäße Elektronenröhre auch zur Gleichspannungsverstärkung eignet.This results in high-frequency chopping of the anode current instead, whereby the electron tube according to the invention DC amplification is suitable.

Durch eine entsprechend hohe Chopperfrequenz, z. B. im Megaherzbereich, kann ein induktiver Übertrager eisenlos ausgeführt werden.By a correspondingly high chopper frequency, e.g. B. in the megahertz range an inductive transformer can be made ironless.

Wenn man einen Verstärker baut, so hat man, in der Regel ein gewisses Spektrum von verschiedenen Frequenzen.When you build an amplifier, you usually have a certain amount Spectrum of different frequencies.

Durch die Möglichkeit, mittels der erfindungsgemäßen UV-Hochvakuumelektronen röhre in flacher Bauform, sehr viele Elektronenröhren in einem Bauelement realisieren zu können, kann eine Aufteilung der unterschiedliche hohen Frequenzen auf entsprechend viele einzelne Trioden erfolgen.The possibility of using the UV high vacuum electrons according to the invention Flat design tube, very many electron tubes in one component To be able to realize can be a division of different heights Frequencies occur on a corresponding number of individual triodes.

Dabei reicht eine Versorgungsspannung aus. A supply voltage is sufficient.  

Die maßgeblichen Vorteile der erfindungsgemäßen UV-Hochvakuumelektronenröhre sind zusammengefaßt folgende:
The significant advantages of the UV high-vacuum electron tube according to the invention are summarized as follows:

  • - die kalte Elektronenemission der Katode bedingt die weitgehende Rauschfreiheit und die Kälte dieses Bauelementes,- The cold electron emission from the cathode causes the extensive Noiselessness and the coldness of this component,
  • - mitels der erfindungsgemäßen Elektronenröhre, läßt sich eine extrem hohe Packungsdichte der Einzelelemente erzielen.- With the electron tube according to the invention, an extremely high Achieve packing density of the individual elements.
  • - die erfindungmäße Elektonenröhre kann auch mit relativ kleinen Spannungen betrieben werden,- The inventive electron tube can also with relatively low voltages operate,
  • - aufgrund der rinförmigen Steuerelektrode mit kleinem Durchgriff, läßt sich ein Verstärkerelement mit nahezu linearem Verstärkerverhalten realisieren,- Due to the ring-shaped control electrode with a small opening, lets an amplifier element with almost linear amplifier behavior realize
  • - durch die Möglichkeit, die UV-Strahlung hochfrequent zu pulsen, eignet sich die erfindungmäßige Elektronenröhre, zusammen mit einem eisenlosen Übertrager, auch zur Gleichspannungsverstärkung,- Suitable due to the possibility of pulsing the UV radiation at high frequency the inventive electron tube, together with an ironless one Transformer, also for DC voltage amplification,
  • - die erfindungsgemäße Elektronenröhre ist weitgehend unempfindlich gegenüber radioaktiver Strahlung und ist, aufgrund der hohen Packungsdichte von Einzelelementen, für den Einsatz in Robotorn im Nuklearbereich besonders gut geeignet.- The electron tube according to the invention is largely insensitive to radioactive radiation and, due to the high packing density of Individual elements, especially for use in robotics in the nuclear field well suited.

11

Deckscheibe aus Quarzglas
Quartz glass cover

22nd

Anodenkontakt
Anode contact

33rd

ringförmige Anode
annular anode

44

Steuerelektrodenkontakt
Control electrode contact

55

ringförmige Steuerelektrode
annular control electrode

66

evakuierter Röhreninnenraum
evacuated tube interior

77

Katodenkontakt
Cathode contact

88th

Katode aus Zink
Zinc cathode

99

Substratschicht
Substrate layer

1010th

untere Substratschicht
lower substrate layer

1111

kreisförmige Lochung der Anode als UV-Lichtfenster
circular perforation of the anode as UV light window

Claims (1)

1. UV-Hochvakuumelektronenröhre, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektronenemission der Katode durch die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht erfolgt, wobei die UV-Hochvakuumröhre auch eine flache Bauform haben kann und in einer UV-Hochvakuumelektronenröhre eine große Anzahl von Einzel-UV-Hochvakuumröhren untergebracht und verschaltet werden kann und durch die Pulsung des UV-Lichtstroms eine Pulsung der Elektronenemission der Katode und folglich so eine Zerhackung des Anodenstrom eintritt, und so die erfindungsgemäße UV-Hochvakuumelektronenröhre, zusammen mit einem eisenlosen, induktiven Übertrager, auch zur Gleichspannungsverstärkung geeignet ist.1. UV high-vacuum electron tube, characterized in that the electron emission of the cathode takes place by irradiation with ultraviolet light, the UV high-vacuum tube also being of a flat design and accommodating a large number of individual UV high-vacuum tubes and can be connected and the pulsation of the UV light flux causes a pulsation of the electron emission of the cathode and consequently a chopping of the anode current, and so the UV high-vacuum electron tube according to the invention, together with an ironless, inductive transmitter, is also suitable for DC voltage amplification.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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