DE102008019484A1 - Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalter - Google Patents

Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalter Download PDF

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Abstract

Ein Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalter (10) enthält eine Elektronenkanone (12), einen Steuerungsmechanismus (14), eine Maske oder eine Anodenplatte (16) und ein Target (18). Die Elektronenquelle (12) erzeugt einen Elektronenstrahl (20) mit einer Spannung von wenigstens etwa 1 kV, der auf die Anodenplatte (16) auftritt. Der Steuerungsmechanismus (14) scannt den Elektronenstrahl (20) über die Anodenplatte (16) bei einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz. Ein Loch oder eine Öffnung (22) ist in der Anodenplatte (16) vorgesehen, welche es dem Elektronenstrahl (20) ermöglicht, dadurch hindurch zu treten und einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target (18) mit einer sehr hochfrequenten Wiederholungsrate und wirklich schnellen Anstiegszeit zu erzeugen. Der in dem Target (18) erzeugte Impuls-Hochspannungsstrom kann dazu verwendet werden, eine Hochspannungsquelle ein und aus zu schalten.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Vorrichtung zum Schalten von elektrischem Strom und insbesondere einen Elektronenschalter, der elektrischen Strom bei hohen Spannungen (einigen 10 Kilovolt) mit Anstiegszeiten im Bereich von Subnanosekunden und mit Wiederholungsraten von einigen 10 Megahertz schaltet.
  • Die Kathodenstrahlröhre (CRT) wurde von dem deutschen Physiker Karl Ferdinand Braun 1897 erfunden. Die CRT ist die Anzeigevorrichtung, welche zuerst für Computeranzeigevorrichtungen, Videomonitore, Fernsehgeräte, Radaranzeigevorrichtungen und Oszilloskope eingesetzt wurde. Die aus der Arbeit von Philo Farnsworth entwickelte CRT wurde in allen Fernsehgeräten bis zu den 1990-zigern und der Entwicklung von praxisgerechten Plasmabildschirmen, Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Fernsehern, digitalen Lichtverarbeitungs-(DLP)-, organischen lichtemittierenden Dioden-(OLD)-Anzeigevorrichtungen und anderen Technologien eingesetzt. Als eine Folge der CRT-Technologie hat sich Fernsehen den Spitznamen "die Röhre" selbst in Fällen erworben, wenn man sich auf Nicht-CRT-Geräte bezieht.
  • Eine Kathodenstrahlröhre bezieht sich technisch auf jede elektronische Vakuumröhre, welche einen fokussierten Strahl von Elektronen verwendet. Kathodenstrahlen liegen in der Form von Strömen sehr schneller Elektronen vor, die durch die Beheizung einer Kathode im Inneren einer Vakuumröhre an ihrem hinteren Ende emittiert werden. Die emittierten Elektronen bilden in der Röhre aufgrund der zwischen den zwei Elektroden angelegten Spannungsdifferenz einen Strahl. Der Strahl wird dann entweder durch ein magnetisches oder elektrisches Feld gestört (abgelenkt), um ihn über die Innenseitenoberfläche des Schirms (Anode) zu führen ("Scannen"). Der Schirm ist mit einer lumineszierenden Beschichtung (oft aus Übergangsmetallen oder Seltenerdeelementen) bedeckt, welche sichtbares Licht emittiert, wenn sie durch die Elektronen angeregt wird.
  • In Fernsehgeräten und modernen Computermonitoren wird die gesamte Frontfläche der Röhre automatisch in einem als Raster bezeichneten festen Muster gescannt. Ein Bild wird durch die Modulation der Intensität des Elektronenstrahls mit einem empfangenen Videosignal (oder einem davon abgeleiteten Signal) erzeugt. In allen modernen Fernsehgeräten wird der Strahl mit einem Magnetfeld abgelenkt, das an den Hals der Röhre mit einem "magnetischen Joch", einem Satz von Drahtspulen, die durch elektronische Schaltkreise gesteuert werden, abgelenkt. Diese Nutzung von Elektromagneten zum Ändern der ursprünglichen Richtung des Elektronenstrahls ist als "magnetische Ablenkung" bekannt.
  • Die Quelle des Elektronenstrahls ist die Elektronenkanone, welche einen Strom von Elektronen durch thermionische Emission (auch als Edisoneffekt bekannt) erzeugt und die Elektronen in einen dünnen Strahl fokussiert. Die Kanone befindet sich in dem schmalen zylindrischen Hals am äußersten Ende der Kathodenstrahlröhre (CRT) und besitzt elektrische Verbindungsstifte, die üblicherweise in einer runden Konfiguration angeordnet sind, und sich aus deren Ende erstrecken. Diese Stifte stellen externe Verbindungen zu der Kathode, zu verschiedenen Gitterelementen in der Kanone, die zum Fokussieren und Modulieren des Strahls verwendet werden und in CRTs mit elektrostatischen Ablenkung zu Ablenkungsplatten bereit. Da die CRT eine Heißkathodenvorrichtung ist, stellen diese Stifte auch Verbindungen zu einem oder mehreren Heizdrahtelementen in der Elektronenkanone bereit. Der Elektronenstrahl wird typischerweise mit Frequenzen von etwa 1 MHz moduliert. Der Elektronenstrahl kann auch unter Anwendung von Kaltemission erzeugt werden. In diesem Falle werden einer oder mehrere Leiter mit scharfen Radien mit ausreichend hoher Spannung im Vakuum angeregt, um eine Elektronenemission im Vakuum zu erzeugen. Die Elektronen werden dann ähnlich wie bei einer CRT beschleunigt.
  • Die für die Beschleunigung der Elektronen genutzte hohe Spannung (EHT) wird durch einen Transformator bereitgestellt. Für in Fernsehgeräten eingesetzte CRTs ist es üblicherweise ein Rücklaufstrom- bzw. Zeilentransformator der die Zeilen-(Horizontal)-Ablenkungsversorgung bis zu 32 kV für eine Farbröhre hochtransformiert (Monochromröhren und Spezial-CRTs können bei wesentlich niedrigeren Spannungen arbeiten). Das Ausgangssignal des Transformators wird gleichgerichtet und die pulsierende Ausgangsspannung mittels eines Kondensators, der durch die Röhre selbst gebildet wird (die Beschleunigungsanode ist eine Platte, das Glas ist das Dielektrikum und die geerdete Beschichtung auf der Außenseite der Röhre ist die andere Platte) geglättet. In den ersten Fernsehgeräten wurde vor der Einführung der Zeilentransformatorkonstruktion eine lineare Hochspannungsquelle verwendet, da diese Versorgungsquelle in der Lage war, wesentlich mehr Strom bei ihrer Hochspannung zu lie fern als Sperrwandlerhochspannungssysteme. Im Falle eines Umfalls erweisen sie sich jedoch als extrem tödlich. Die Sperrwandlerschaltung berücksichtigte dieses; in dem Falle eines Fehlers liefert das Sperrwandlersystem einen relativ geringen Strom, was die Chance für eine Person einen direkten Schlag aus der Hochspannungsanodenleitung zu überleben hoffnungsvoller macht (jedoch in keiner Weise garantiert).
  • Zur Anwendung in einem Oszilloskop ist die Konstruktion etwas anders. Statt einem Raster zu folgen, wird der Elektronenstrahl direkt entlang einem beliebigem Pfad geführt, währenddessen Intensität konstant gehalten wird. In einem Zeitbereich, dem üblichen Betriebsmodus, ist die horizontale Ablenkung proportional zur (durch einen "Ablenkspannungsoszillator" in dem Oszilloskop bemessenen) Zeit, welche mit einer konstanten Geschwindigkeit sichtbar über den Schirm fortschreitet), und die vertikale Ablenkung ist proportional zu dem/den gemessenen Signal(en). In dem weniger üblichen X-Y Modus sind sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Ablenkungen proportional zu gemessenen Signalen. Die Elektronenkanone ist immer im Röhrenhals zentriert; das Problem einer Innenproduktion wird entweder ignoriert oder durch Anwendung eines aluminisierten Bildschirms vermindert.
  • Für einen Oszilloskopeinsatz ausgelegte Röhren sind länger und schmäler als für einen Rasterscaneinsatz ausgelegte Röhren, und reduzieren dadurch deutlich den erforderlichen maximalen Auslenkungswinkel. Dieses ermöglicht den Einsatz einer elektrostatischen Ablenkung anstelle einer magnetischen Ablenkung. In diesem Falle wird die Ablenkung durch Anlegen eines elektrischen Feldes mittels in den Röhrenhals eingebauter Ablenkplatten bewirkt. Diese Verfahren ermöglicht eine wesentlich schnellere Steuerung des Elektronenstrahls als mit einem Magnetfeld, bei dem die Induktivität der Elektromagneten relativ harte Einschränkungen auf die maximale Frequenz in dem Signal ausübt, die genau dargestellt werden können. Der verringerte Ablenkungswinkel erübrigt auch jede Notwendigkeit einer dynamischen Fokussierung des Elektronenstrahls (welche bei den erforderlichen hohen Ablenkgeschwindigkeiten schwierig zu erreichen wäre. Schließlich macht es der eingeschränkte Winkel wesentlich leichter, sicherzustellen, dass die erzeugte Strahlablenkung eine lineare Funktion des aufzuzeichnenden Signals ist.
  • Derzeit gibt es keine Vorrichtungen, die einen VielfachKilovolt-Impuls von wenigstens 1 kV mit einer Wiederholungsrate, die 10 MHz überschreitet und mit einer Anstiegszeit im Nanosekundenbereich bereitstellt. Daher ist es erwünscht, eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, die Hochspannungsimpulse, Hochfrequenzwiederholungsraten und Anstiegszeiten im Nanosekundenbereich bereitstellt.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Kurz gesagt besteht ein Elektronenschalter aus einer Elektronenquelle zum Emittieren eines Elektronenstrahls mit einer Strahlenergie von 1 keV bei einer Spannung Vbeam von wenigstens etwa 1 kV und einem Strom von Ibeam von wenigstens etwa 1 A. Ein Steuerungsmechanismus lenkt den Elektronenstrahl mit einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz ab. Eine Maske weist eine Öffnung dergestalt auf, dass der abgelenkte Elektronenstrahl über die Maske mit der Scanfrequenz abgelenkt wird. Der durch die Öffnung hindurch tretende Elektronenstrahl trifft auf eine Auffangelektrode bzw. ein Target auf und bewirkt einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Hochspannungs-, Hochfrequenzelektronenschalter eine Elektronenkanone auf, die einen Elektronenstrahl mit einer Spannung von wenigstens 1 kV erzeugt. Ein elektrostatisches Joch lenkt den Elektronenstrahl mit einer Scanfrequenz von wenigstens 10 MHz ab. Eine Anodenplatte weist eine Öffnung dergestalt auf, dass der Elektronenstrahl die Öffnung mit der doppelten Scanfrequenz passiert. Der die Öffnung passierende und auf ein Target treffende Elektronenstrahl erzeugt einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target mit einer Impulsamplitude, die von einer Impedanz des Targets und dem Strom des Elektronenstrahls bestimmt wird, einer Impulsbreite, die durch die Größe der Öffnung und die Scanfrequenz bestimmt wird, und einer Anstiegszeit, die durch eine Strahlgröße und die Scanfrequenz bestimmt wird.
  • In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Erzeugen eines Elektronenschalters die Schritte auf:
    Emittieren eines Elektronenstrahls mit einer Strahlenergie von 1 keV bei einer Spannung Vbeam von wenigstens etwa 1 kV und einem Strom Ibeam von wenigstens 1 A; und
    Ablenken des Elektronenstrahls bei einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz, wodurch der abgelenkte Elektronenstrahl über die Maske mit einer Öffnung bei der Scanfrequenz gescannt wird, und
    wodurch der die Öffnung passierenden Elektronenstrahl auf ein Target auftrifft und einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target bewirkt.
  • ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Teile bezeichnen, wobei:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalters gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ist; und
  • 2 eine graphische Darstellung einer Amplitude als eine Funktion der Zeit für die exemplarische Ausführungsform ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalters insgesamt bei 10 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Wesentlichen weist der Elektronenschalter 10 eine Elektronenquelle 12, einen Steuerungsmechanismus 14, eine Maske 16 und ein Target 18 auf.
  • Die Elektronenquelle 12 kann eine Elektronenkanone aufweisen, die als eine Kathode wirkt und einen fokussierten Hochenergiestrahl aus Elektronen 20 mit einer Strahl energie von 1 keV bei einer Spannung Vbeam von wenigstens etwa 1 kV und einem Strahlstrom Ibeam von wenigstens 1 A erzeugt. Die Elektronenkanone 12 kann bis zu etwa 100 kV geladen werden, was bewirkt, dass die Elektronen die Maske 16 mit Energien von etwa 100 keV treffen. Die Elektronenkanone 12 befindet sich auf einer betragsmäßig höheren (negativen) Spannung als die Anodenplatte 16 (und das Target 18) damit der Elektronenstrahl 20 zu dem Target 18 hin beschleunigt wird. In der exemplarischen Ausführungsform ist die Elektronenkanone 12 eine 2 kV Elektronenkanone, die den fokussierten Elektronenstrahl 20 mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm (1 inch) und mit einer Strahlspannung Vbeam von etwa 2 kV ± 100 V und einem Strahlstrom Ibeam, der ausreicht um etwa 1 kV in der Übertragungsleitungslast (10 A in eine Leitung mit 100 Ohm würde 1 kV ergeben) zu erzeugen, und herkömmliche Fokussierungs- und Strommodulationsgitter bei Spannungen innerhalb ein paar hundert Volt der Kathodenspannung bereitstellt. Man wird erkennen, dass die Erfindung nicht durch die Elektronenquelle beschränkt ist, und dass die Erfindung mit jeder erwünschten Einrichtung zum Erzeugen eines fokussierten Hochspannungsstrahls aus Elektronen wie zum Beispiel mit einem Synchrotron und dergleichen praktiziert werden kann.
  • Der Steuerungsmechanismus 14 kann eine Ablenkspule oder ein Joch aufweisen, das eine elektrostatische Ablenkung des Elektronenstrahls 20 bewirkt. In der exemplarischen Ausführungsform wird der Steuerungsmechanismus 14 mit einer Sinuswelle mit einer Frequenz von etwa 12,5 MHz moduliert. Somit bewirkt der Steuerungsmechanismus 14 in der exemplarischen Ausführungsform, dass der Elektronenstrahl 20 die Maske 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 25,0 MHz überstreicht. Man wird erkennen, dass die Erfindung nicht durch die Frequenz des Steuerungsmechanismus beschränkt ist, und dass die Frequenz von etwa 12,5 MHz nur für Darstellungszwecke dient. Beispielsweise kann der Steuerungsmechanismus 14 eine Sinuswellenfrequenz von etwa 10,0 MHz oder höher aufweisen. Die Erfindung ist nicht durch die Art der Steuerspannung beschränkt, und die Erfindung kann mit jeder beliebigen gewünschten Steuerspannung wie zum Beispiel einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle, einer Sägezahnwelle und dergleichen ausgeführt werden.
  • Die Maske 16 kann eine aktiv gekühlte Anodenplatte aufweisen, die den Elektronenstrahl 20 beschleunigt. Die Anodenplatte 16 kann mittels allgemein bekannter Mittel wie zum Beispiel Wasser oder dergleichen gekühlt werden. Die Anodenplatte 16 enthält ein Loch oder eine Öffnung 22, um das Passieren des Elektronenstrahls 20 dadurch hindurch zu ermöglichen. Beispielsweise kann die Anodenplatte etwa 30,5 cm (1 ft) Durchmesser haben, während das Loch oder die Öffnung 22 etwa 25 bis 50 mm (1 bis 2 inches) Durchmesser hat. Die Anodenplatte 16 ist zusammen mit der Elektronenkanonenanordnung 12 und dem Steuerungsmechanismus 14 geerdet. Die Anodenplatte 16 kann aus einem Material mit geeigneten Wärme-, Verschleiß- und Korrosionseigenschaften bestehen. Eine derartige Gruppe von Materialien können schwer schmelzende Metalle wie zum Beispiel Wolfram, Molybdän, Niob, Tantal, Rhenium und dergleichen sein.
  • Der Elektronenstrahl 20, der durch die Öffnung oder das Loch 22 in der Anodenplatte 16 hindurch tritt, trifft auf eine Oberfläche oder eine Fläche 24 des Targets 18. In der exemplarischen Ausführungsform besteht das Target 18 aus einer Übertragungsleitung mit einer Impedanz Z. Die Übertragungsleitung 18 kann mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung in elektrischer Verbindung stehen, um Impulsstrom mit hoher Spannung und hoher Wiederholungsrate an die Vorrichtung zu liefern.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist der Elektronenschalter 10 in der Lage, eine Hochspannungsquelle mit einer sehr hohen Frequenz oder Wiederholungsrate und sehr schnellen Anstiegzeiten ein und aus zu schalten. Man wird erkennen, dass die Impulsamplitude, die Impulsbreite und die Anstiegszeit des Elektronenschalters 10 selektiv auf der Basis verschiedener Parameter bestimmt werden können. Insbesondere kann die Impulsamplitude durch den Strahlstrom Ibeam und die Leitungsimpedanz Z bestimmt werden. Die Breite des Impulses wird durch die Größe des Loches oder der Öffnung 22 und die Scangeschwindigkeit des Elektronenstrahls 20 bestimmt. Die Anstiegszeit wird durch die Größe und die Scangeschwindigkeit des Elektronenstrahls 20 bestimmt. Ferner kann der Impuls geformt werden, indem die Form des Loches oder der Öffnung 22 in der Maske 16 zusammen mit dem Fokus des Elektronenstrahls 20 modifiziert wird.
  • Gemäß 2 hat die 2 kV Elektronenkanone 12 eine Strahlenergie Vbeam von etwa 2 keV ± 100 V, einen Strahlstrom Ibeam von etwa 20 A und e-Strahl-Steuerspannungen innerhalb etwa 100 V der Elektronenkanone 12. Der Steuerungsmechanismus 14 wird mit einer Sinuswellenfrequenz von beispielsweise etwa 12,5 MHz betrieben. Das Target 18 hat eine Impedanz von etwa 50 Ohm, was zu einer Spannung von etwa 1 kV unter Bedingungen des vollen Strahlstrom Ibeam führt. In diesem Beispiel erzeugt der Elektronenschalter 10 einen elektrischen Strom in dem Target 18 mit einer Impulsamplitude von etwa 1 kV, einer Impulsbreite von angenährt 10 ns, einer Frequenz oder Wiederholungsrate von etwa 40 ms (etwa 25 MHz) und einer Anstiegszeit von etwa 1 ns. Somit ist der Elektronenschalter 10 in der Lage, elektrischen Strom bei einer hohen Spannung (wenigstens 1 kV) mit einer Anstiegszeit im Nanosekundenbereich (etwa 1 bis 3 Nanosekunden) und einer Widerholungsrate von einigen 10 MHz (größer als etwa 10 MHz) zu schalten.
  • Es gibt viele Anwendungen, welche von der Hochspannungs-, Hochfrequenz- oder Wiederholungsrate und der schnellen Anstiegszeit des Elektronenschalters 10 profitieren könnten. Beispielsweise kann der Elektronenschalter 10 effizient Plasmen ansteuern. Weitere Anwendungen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Nahrungsmittelverarbeitung, Wasserbehandlung, medizinische Systeme/Bildgebung und militärische Anwendungen.
  • Diese Beschreibung nutzt Beispiele zum Offenbaren der Erfindung, welche die beste Ausführungsart beinhalten, und um auch jedem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu nutzen. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente haben, die sich nicht von der buchstäblichen Beschreibung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Änderungen von der wörtlichen Beschreibung der Ansprüche enthalten.
  • Ein Hochfrequenz-, Hochspannungs-Elektronenschalter 10 enthält eine Elektronenkanone 12, einen Steuerungsmechanismus 14, eine Maske oder eine Anodenplatte 16 und ein Target 18. Die Elektronenquelle 12 erzeugt einen Elektronenstrahl 20 mit einer Spannung von wenigstens etwa 1 kV, der auf die Anodenplatte 16 auftritt. Der Steuerungsmechanismus 14 scannt den Elektronenstrahl 20 über die Anodenplatte 16 bei einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz. Ein Loch oder eine Öffnung 22 ist in der Anodenplatte 16 vorgesehen, welche es dem Elektronenstrahl 20 ermöglicht, dadurch hindurch zu treten und einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target 18 mit einer sehr hochfrequenten Wiederholungsrate und wirklich schnellen Anstiegszeit zu erzeugen. Der in dem Target 18 erzeugte Impuls-Hochspannungsstrom kann dazu verwendet werden, eine Hochspannungsquelle ein und aus zu schalten.
  • 10
    Elektronenschalter
    12
    Elektronenquelle (Elektronenkanone)
    14
    Steuerungsmechanismus
    16
    Maske (Anodenplatte)
    18
    Ziel
    20
    Elektronenstrahl
    22
    Öffnung oder Loch
    24
    Oberfläche oder Fläche

Claims (9)

  1. Elektronenschalter (10), aufweisend: eine Elektronenquelle (12) zum Emittieren eines Elektronenstrahls (20) mit einer Strahlenergie oder einer Spannung Vbeam von wenigstens etwa 1 keV und einem Strahlstrom Ibeam von wenigstens etwa 1 A; einen Steuerungsmechanismus (14) zum Ablenken des Elektronenstrahls (20) mit einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz; und eine Maske (16) mit einer Öffnung (22), wobei der abgelenkte Elektronenstrahl (20) über die Maske mit der Scanfrequenz gescannt wird; wobei der Elektronenstrahl (20) durch die Öffnung (22) hindurch ein Target (18) trifft und einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target (18) bewirkt.
  2. Elektronenschalter nach Anspruch 1, wobei die Elektronenquelle (12) eine Elektronenkanone aufweist.
  3. Elektronenschalter nach Anspruch 1, wobei der Steuerungsmechanismus (14) ein elektrostatisches Joch aufweist.
  4. Elektronenschalter nach Anspruch 1, wobei das Target (18) eine Übertragungsleitung aufweist.
  5. Hochspannungs-, Hochfrequenz-Elektronenschalter (10), aufweisend: eine Elektronenkanone (12), die einen Elektronenstrahl (20) mit einer Spannung von wenigstens etwa 1 kV erzeugt; ein elektrostatisches Joch (14), das den Elektronenstrahl (20) mit einer Scanfrequenz von wenigstens etwa 10 MHz ablenkt; und eine Anodenplatte (16) mit einer Öffnung (22), wobei der Elektronenstrahl (20) durch die Öffnung (22) mit der doppelten Scanfrequenz hindurch tritt, wobei der durch die Öffnung (22) hindurch tretende und auf ein Target (18) auftreffende Elektronenstrahl (20) einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target (18) mit einer Impulsamplitude erzeugt, die durch eine Impedanz des Targets (18) und den Strom des Elektronenstrahls (20) bestimmt ist, eine Impulsbreite, die durch eine Größe der Öffnung (22) und die Scanfrequenz bestimmt ist, und eine Anstiegszeit, die durch eine Strahlgröße und die Scanfrequenz bestimmt ist.
  6. Elektronenschalter nach Anspruch 5, wobei das Target (18) eine Übertragungsleitung aufweist.
  7. Elektronenschalter nach Anspruch 5, wobei die Impulsamplitude etwa 1 kV ist, wenn die Stärke des Strahlstroms (20) etwa 20 A und die Impedanz etwa 50 Ohm ist.
  8. Elektronenschalter nach Anspruch 5, wobei die Anstiegszeit etwa 1 ns ist, wenn die Größe des Elektronen strahls (20) etwa 2,5 cm (1 inch) und die Scanfrequenz etwa 12,5 MHz ist.
  9. Verfahren zum Erzeugen eines Elektronenschalters (10), mit den Schritten: Emittieren eines Elektronenstrahls (20) mit einer Strahlenergie von 1 keV bei einer Spannung Vbeam von wenigstens 1 kV und einem Strom von Ibeam von wenigstens etwa 1 A; und Ablenken des Elektronenstrahls (20) mit einer Scanfrequenz von etwa 10 MHz, wodurch der abgelenkte Elektronenstrahl (20) über eine Maske (16) mit einer Öffnung (22) mit der Scanfrequenz gescannt wird, und wodurch der durch die Öffnung (22) hindurch tretende, Elektronenstrahl (20) auf ein Target (18) auftrifft und einen Impuls-Hochspannungsstrom in dem Target (18) erzeugt.
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