DE1278614B - Elektrodenanordnung zur Fuehrung freier Elektronen im Vakuum und Verwendung der Anordnung als Ionisationsmanometer, Verstaerkerroehre und Getter-Ionenpumpe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

GOIl

Deutsche Kl.: 21g-21/01

27 d-5/02; 42 k-12/04;

21g-13/01

Nummer: 1278 614

Aktenzeichen: P 12 78 614.0-33 (W 36257)
Anmeldetag: 26. Februar 1964
Auslegetag: 26. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung zur Führung freier Elektronen im Vakuum mit einer langgestreckten Innenelektrode, einer diese umgebenden, in Abstand von ihr angeordneten Begrenzungselektrode und einer in dem Raum zwischen der Innenelektrode und der Begrenzungselektrode angeordneten, langgestreckten Elektronenemissionselektrode, wobei die Innenelektrode mit Bezug auf die Begrenzungselektrode und die Elektronenemissionselektrode mit einer positiven Spannung beaufschlagt ist.

Bei einer bekannten, zur Verwendung als Getter-Ionenpumpe und Ionisationsmanometer bestimmten Elektrodenanordnung dieser Art besteht die Innenelektrode aus einer zylindrischen Wendel und einem gegenüber der Wendelachse versetzt angeordneten Zuleitungsdraht. Wendel und Zuleitungsdraht reichen über jeweils ungefähr die Hälfte der axialen Gesamtlänge der Innenelektrode. Die Elektronenemissionselektrode ist umgekehrt V-förmig und im vollen Bereich des Zuleitungsdrahtes der Innenelektrode sowie einem kleineren Bereich der Wendel angeordnet. Innenelektrode und Elektronenemissionselektrode sitzen innerhalb einer topfförmigen Begrenzungselektrode, die von einem Gettermaterialniederschlag auf der Innenfläche eines Vakuumgefäßes gebildet wird. Die Geometrie der bekannten Elektrodenanordnung führt zu einem in hohem Maß unsymmetrischen elektrischen Feld zwischen den Elektroden. Das hat zur Folge, daß die die Elektronenemissionselektrode verlassenden Elektronen praktisch unmittelbar von der Elektronenemissionselektrode zur Innenelektrode laufen und eine kleine mittlere freie Weglänge haben. Entsprechend kommt es nur zu einer mäßigen Ionisation der Restgasmoleküle im Raum zwischen der Innenelektrode und der Begrenzungselektrode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung zu schaffen, bei der die Elektronen eine große Weglänge durchlaufen, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß ein Elektron mit einem Gasmolekül kollidiert und dieses ionisiert, ansteigt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenelektrode aus einem zylindrischen, stabartigen Bauteil besteht, daß die Begrenzungselektrode zylindrisch und konzentrisch zu der Innenelektrode angeordnet ist sowie daß die Elektronenemissionselektrode parallel zur und nur in einem relativ zur Gesamtlänge der Anordnung kurzen Bereich des einen Endes der Innenelektrode angeordnet ist. Bei einer solchen Elektrodengeometrie wird ein elektrisches Feld erhalten, bei dem die

Elektrodenanordnung zur Führung freier
Elektronen im Vakuum und Verwendung der
Anordnung als Ionisationsmanometer,
Verstärkerröhre und Getter-Ionenpumpe

Anmelder:

Wisconsin Alumni Research Foundation,

Madison, Wis. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:

Raymond G. Herb,

Theodore E. Pauly, Madison, Wis. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1963

(261104),

vom 20. Dezember 1963

(332190)

Kraftlinien radial gerichtet sind und bei dem die Äquipotentialflächen zwischen der Innenelektrode und der Begrenzungselektrode liegende Zylinderflächen bilden. In dieses Feld mittels der Elektronenemissionselektrode eingebrachte Elektronen laufen in spiralförmigen Umlaufbahnen um die Innenelektrode herum, bevor sie auf die Innenelektrode auftreffen.

Daher lassen sich Weglängen erzielen, die erheblich größer als die längste Abmessung der Elektrodenanordnung sind, ohne daß das Anlegen eines Magnetfeldes erforderlich wird. Die Wahrscheinlichkeit der Kollision von Elektronen und Restgasmolekülen ist gegenüber der bekannten Anordnung stark erhöht.

Die Weglänge der Elektronen läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich durch eine langgestreckte Abschirmelektrode erhöhen, die zwischen der Elektronenemissionselektrode und der Innenelektrode liegt und eine geradlinige Bewegung von Elektronen von der Elektronenemissionselektrode auf die Innenelektrode verhindert.

Die Elektronenemissionselektrode weist vorzugsweise einen Heizfaden auf, der in einer Ebene mit der Schirmelektrode und der Innenelektrode liegt. Sie kann zweckmäßig aus einem Heizfaden bestehen,

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dessen eines Ende mit der Abschirmelektrode ver- Kollektorelektrode angeordneten Steuerelektrode, bunden und von ihr gehalten ist. Vorteilhaft liegen mittels deren Spannung der zu der Kollektorelekdie Elektronenemissionselektrode und die Abschirm- trode fließende elektrische Strom steuerbar ist, eingeelektrode an einer positiven Spannung, die niedriger setzt werden. Eine derartige Verstärkerröhre hat

als die positive Spannung der Innenelektrode ist. 5 eine ungewöhnlich hohe Verstärkung und eine große

Eine weitere Steigerung der Weglänge der Elek- Eingangsimpedanz. Die Eingangsimpedanz erreicht tronen wird erzielt, wenn eine die Innenelektrode mindestens diejenige bekannter Elektrometerröhren,

umgebende, die umlaufenden Elektronen reflektie- während die Verstärkung wesentlich höher als die

rende ringförmige Endelektrode an mindestens einer solcher bekannter Röhren ist. Die die Innenelektrode

der Stirnseiten der Begrenzungselektrode vorgesehen io umgebende Steuerelektrode ist vorteilhaft ringförmig,

wird. An Stelle einer ringförmigen Endelektrode Die Elektrodenanordnung nach der Erfindung ist

kann für den gleichen Zweck auch eine zylindrische ferner als hochleistungsfähige Gatter-Ionenpumpe

Endelektrode vorgesehen sein, die koaxial zur Innen- mit mindestens einer an der Innenelektrode angeord-

elektrode angeordnet ist und einen kleineren Durch- neten zylindrischen Fangelektrode aus Gettermate-

messer als die Begrenzungselektrode hat. 15 rial verwendbar.

Die Innenelektrode kann in weiterer Ausgestaltung Bei einer derartigen Pumpe können ein oder mehder Erfindung als Draht ausgebildet sein. Dadurch rere gegenüber der Fangelektrode angeordnete zuwird die Wahrscheinlichkeit, daß Elektronen auf die sätzliche Elektronenemitter zur Abgabe zusätzlicher, Innenelektrode auftreffen, auf ein Mindestmaß ver- auf die Fangelektrode aufprallender Elektronen vorringert, was ebenfalls der freien Weglänge der Elek- 20 gesehen werden. Dadurch läßt sich die Aufheizung tronen zugute kommt, der Fangelektrode im Bedarfsfall erhöhen und

Vorteilhaft können mehrere Elektronenemissions- steuern.

elektroden vorgesehen sein. Dadurch wird die Ge- Die Fangelektrode kann vorteilhaft in eine Mehrsamtelektronenemission erhöht. Außerdem kann die zahl von Scheiben unterteilt sein.
Anordnung selbst dann weiter in Betrieb gehalten 25 Bei Verwendung einer käfigförmigen Begrenwerden, wenn eine oder mehrere Elektronenemis- zungselektrode kann diese mindestens teilweise aus sionselektroden durchbrennen. durch den Aufprall von Ionen zerstäubbarem Getter-

Die Begrenzungselektrode kann zweckmäßig ein material bestehen, das auf der Ionenkollektorelekden Durchtritt von Ionen erlaubender offener Käfig trode kondensierbar ist. In einem solchen Fall übersein, der von einer Ionenkollektorelektrode umschlos- 30 nimmt die Begrenzungselektrode zugleich die Funksen ist. Gegenüber Ausbildungen, bei denen die Be- tion der Fangelektrode.

grenzungselektrode von der Zylinderwand des Va- Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Aus-

kuumgefäßes gebildet wird, hat diese Ausbildung führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

den Vorteil, daß eine exakte Zentrierung der Innen- Fig. 1 schematisch teils in Perspektive, teils im

elektrode mit Bezug auf das Vakuumgefäß nicht er- 35 Schnitt eine Elektrodenanordnung, die zur Verwen-

forderlich ist. Die käfigförmige Begrenzungselektrode dung als Ionisationsmanometer oder Getter-Ionen-

kann eine Drahtwendel sein oder aus in Abstand pumpe bestimmt ist,

voneinander angeordneten Ringen bestehen. Bei Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Anordnung

manchen Anwendungsfällen ist es zweckmäßig, die der F i g. 1,

Ionenkollektorelektrode mit Bezug auf die Begren- 4<> F i g. 3 eine Seitenansicht entlang der Linie 3-3

zungselektrode mit einer positiven Spannung zu be- der F i g. 2,

aufschlagen. Innerhalb einer gemeinsamen Ionenkol- F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der

lektorelektrode können mehrere Elektrodensysteme Fig. 2,

mit je einer käfigförmigen Begrenzungselektrode F i g. 5 in größerem Maßstab eine Seitenansicht der

untergebracht sein. 45 Elektronenemissions- und Abschirmelektrode der

Die Elektrodenanordnung nach der Erfindung läßt Anordnung gemäß F i g. 1,

sich mit Vorteil als Ionisationsmanometer mit einer Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 für eine abMeßeinrichtung zur Messung des in die Begrenzungs- gewandelte Ausführungsform,

elektrode fließenden Stromes verwenden. In einem Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 einer

solchen Fall wird vorzugsweise die Begrenzungs- 5° anderen Ausführungsform mit zusätzlicher reflektie-

elektrode mehrteilig ausgebildet und der in den von render Endelektrode und der Elektronenemissions-

der Elektronenemissionselektrode weiter entfernten elektrode gemäß F i g. 6,

Teil fließende Ionenstrom gemessen. Diese Maß- Fig. 8 den oberen Teil der Fig. 7, jedoch mit

nähme verhindert Verfälschungen des Meßergebnis- abgewandelter Endelektrode,

ses durch fotoelektrische Elektronenemission des der 55 F i g. 9 schematisch einen Schnitt entlang der

Elektronenemissionselektrode zugekehrten Teils der Linie 9-9 der F i g. 7 zur Veranschaulichung von Um-

Begrenzungselektrode auf Grund von Licht, das von laufbahnen, auf denen sich ein Teil der Elektronen

der Elektronenemissionselektrode auf diesen Teil bewegt,

der Begrenzungselektrode auffällt. Fig. 10 im Längsschnitt eine abgewandelte Elek-

Die Teile der Begrenzungselektrode können ^6o trodenanordnung ähnlich F i g. 7, jedoch mit einer

zweckmäßig die Form koaxial angeordneter Zylinder Lichtabschirmung um den Heizfaden,

haben, die vorzugsweise Ende an Ende gelagert sind. Fig. 11 im Längsschnitt eine Elektrodenanord-

Die Elektrodenanordnung nach der Erfindung nung mit einer Kollektorelektrode und einer Steuerkann ferner mit Vorteil als Verstärkerröhre mit elektrode zur Verwendung als Elektrometer- oder einer benachbart der Innenelektrode an einer von ⁶5 Verstärkerröhre,

der Elektronenemissionselektrode abliegenden Stelle F i g. 12 schematisch in der Perspektive ein Ioniangeordneten Kollektorelektrode sowie einer zwi- sationsmanometer entsprechend einer weiteren Aussehen der Elektronenemissionselektrode und der führungsform der Erfindung,

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Fig. 13 in größerem Maßstab einen waagerechten röhrenförmig sein, ohne daß dadurch die Arbeits-

Teilschnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 14 zur weise der Einrichtung beeinträchtigt würde.

Veranschaulichung einer der bei der Einrichtung ge- In dem Raum zwischen der Begrenzungselektrode

maß F i g. 12 verwendeten Isolierstützen, 22 und der Innenelektrode 24 wird durch Anlegen

F i g. 14 einen senkrechten Teilschnitt entlang der 5 einer Spannung zwischen den beiden Elektroden ein

Linie 14-14 der F i g. 13, elektrisches Feld erzeugt. Gewöhnlich wird die

F i g. 15 in größerem Maßstab einen den Heiz- Innenelektrode 24 positiv geladen, so daß sie die

faden und die Anordnung einer der Endelektroden Elektroden anzieht. Die Begrenzungselektrode 22

der Einrichtung gemäß Fig. 12 veranschaulichenden wird negativ geladen, so daß sie positiv ionisierte

Längsteilschnitt, io Gasmoleküle anzieht. Die Betriebsspannung kann

Fig. 16 und 17 die obere und die untere isolie- irgendeiner geeigneten Gleichstromquelle, beispiels-

rende Halterung der Innenelektrode gemäß F i g. 12 weise einer Batterie 32, entnommen werden. Eine

veranschaulichende senkrechte Teilschnitte, Leitung 34 verbindet den positiven Anschluß der

Fig. 18 schematisch einen senkrechten Teilschnitt Batterie32 mit der Innenelektrode24. Der negative

durch eine eine weitere Ausführungsform der Er- 15 Anschluß der Batterie 32 kann an Erde gelegt sein,

findung bildende Getter-Ionenpumpe, In diesem Fall ist ein Meßgerät 36 zum Messen des

F i g. 19 einen waagerechten Schnitt entlang der Ionenstroms zwischen die Begrenzungselektrode 22

Linie 19-19 der Fig. 18, und Erde geschaltet, so daß der negative Anschluß

F i g. 20 in größerem Maßstab einen die Endelek- der Batterie 32 mit der Begrenzungselektrode 22 über

trode veranschaulichenden senkrechten Teilschnitt 20 Erde und das Meßgerät 36 verbunden ist.

entlang der Linie 20-20 der Fig. 18, Elektronen werden in den Raum 28 zwischen der

F i g. 21 schematisch einen Längsschnitt durch eine Begrenzungselektrode 22 und der Innenelektrode 24

abgewandelte Getter-Ionenpumpe, so eingeschlossen, daß ein Teil von ihnen oder alle

F i g. 22 und 23 waagerechte Teilschnitte entlang genügend Winkeldrehmoment besitzen, um in Um-

den Linien 22-22 und 23-23 der F i g. 21 und 25 laufbahnen um die positiv geladene Innenelektrode

F i g. 24 bis 27 schematisch im Längsschnitt vier 24 zu kreisen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, weitere abgewandelte Formen der erfindungsge- daß die Elektronen außerordentlich lange Wege zumäßen Getter-Ionenpumpe. rücklegen, bevor sie schließlich von der positiv ge-

F i g. 1 zeigt eine als Ionenmesser in einer Va- ladenen Innenelektrode 24 festgehalten werden. Die

kuumkammer bzw. einem Vakuumsystem geeignete 30 meisten der Elektronen bewegen sich dabei in spiral-

Einrichtung mit auf Umlaufbahnen kreisenden Elek- förmiger Bahn, die nicht kreisförmig zu sein braucht,

tronen. Es sind bereits verschiedene Ionenmesser, die Zum Einschießen der Elektronen in den Raum

der Angabe der Anzahl in einem Vakuumsystem vor- zwischen den beiden konzentrierten zylindrischen

handener Gasmoleküle dienen, bekannt. Bei diesen Elektroden 22 und 24 können verschiedene Anord-

Ionenmessern läßt man die Elektronen sich in dem 35 nungen verwendet werden. F i g. 1 zeigt eine beson-

Vakuum zwischen den Elektroden bewegen. Einige ders einfache und trotzdem wirksame Elektronen-

der Elektronen kollidieren dabei mit den Gasmole- emissionselektrode 38 in Form eines kleinen, zu

külen und ionisieren sie. Die ionisierten Gasmoleküle einer engen Haarnadel gebogenen, zwischen den

werden darauf von einer Ionenkollektorelektrode an- Elektroden 22 und 24 nahe einem Ende der Begren-

gezogen, und an Hand des Ionenstroms läßt sich die 40 zungselektrode 22 angeordneten Heizfadens 40 mit

Konzentration der Gasmoleküle in dem Vakuum- parallelen Schenkeln 42 und 44, die im wesentlichen

system messen. parallel zur Innenelektrode 24 verlaufen. Ihre Ach-

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung 20 hat den sen befinden sich in einer radialen Ebene mit der großen Vorteil, daß die Elektronen veranlaßt wer- Achse der Innenelektrode 24. Der Heizfaden 40 kann den, in ihrer Bewegung zwischen der Kathode und 45 aus feinem Wolframdraht oder einem anderen geder Anode spiralförmigen Umlaufbahnen zu folgen, eigneten Metall sein. Ein elektrischer Strom kann so daß ihre Weglänge bedeutend verlängert wird. durch ihn hindurchgeschickt werden, um ihn so weit Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, daß jedes zu erhitzen, daß er Elektronen emittiert. Zur VerElektron, bevor es die Anode erreicht, ein Gasmole- sorgung des Heizfadens 40 mit Strom werden seine kül ionisiert, sehr vergrößert, die Elektronen werden 50 beiden Enden mit stärkeren Zuleitungsdrähten 46 also mit viel größerer Wirksamkeit eingesetzt. und 48 verbunden, die gleichzeitig als Halterung für

Bei der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung 20 be- ihn dienen. Diese Zuleitungsdrähte können durch ein wegen sich die Elektronen spiralförmig in einem Isolierrohr 50, beispielsweise aus keramischem Mateelektrischen Feld zwischen einer äußeren zylindri- rial, in den Raum 28 eingeführt werden,
sehen Bagrenzungselektrode 22 und einer Innenelek- 55 Strom zum Heizen des Heizfadens 40 kann aus trode 24. Die zylindrische Innenfläche 26 der Be- irgendeiner geeigneten Quelle, beispielsweise einer grenzungselektrode 22 begrenzt einen zylindrischen Sekundärwicklung 52 niedriger Spannung eines Raum 28, durch den sich die Elektronen bewegen. Transformators 54, entnommen werden. Die Primär-Die hier dargestellte Begrenzungselektrode 22 hat die wicklung 56 des Transformators 54 kann mit einer Form einer dünnwandigen zylindrischen Metallröhre, 60 normalen Wechselstromquelle von 110 Volt und jedoch ist die Gestalt ihrer Außenfläche nicht kritisch, 60 Hertz oder anderer geeigneter Spannung und Fresondern kann je nach Bedarf abgewandelt werden. quenz verbunden sein.

Die Innenelektrode 24 verläuft entlang der Achse Der Heizfaden 40 wird zweckmäßig in bezug auf

der zylindrischen Fläche 26 und ist innerhalb der Be- die Begrenzungselektrode 22 positiv vorgespannt, so

grenzungselektrode 22 angeordnet. Sie hat eine zy- 65 daß die von ihm emittierten Elektronen von dieser

lindrische Außenfläche 30. Bei der hier dargestellten Elektrode abgestoßen werden. Die Vorspannung

Ausführungsform ist sie ein zylindrischer Metall- kann irgendeiner geeigneten Quelle, beispielsweise

draht oder -stab, sie kann aber auch hohl und einer Batterie 58, entnommen werden. In diesem Fall

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ist ein Potentiometer 60 parallel zur Batterie gelegt, radial nach innen abgebogen. F i g. 6 zeigt eine abdessen Schleifer 62 mit dem Mittelabgriff 64 der Se- gewandelte Elektronenemissionselektrode 84 mit kundärwicklung 52 verbunden ist, so daß die Vor- einem eine geradlinige Verlängerung des Zuleitungsspannung des Heizfadens durch Einstellen des Poten- drahtes 46 bildenden Abschirmdraht 86. Der Elektiometers 60 geändert werden kann. 5 tronen emittierende Heizfaden 88 ist hier L-förmig

Die meisten der Elektronen werden von dem Heiz- und hat einen parallel zur Abschirmelektrode 86 verfaden 40 in anderen Richtungen als radial nach laufenden verlängerten Schenkel 90, dessen eines innen emittiert und bekommen daher durch das um Ende mit dem Ende des Zuleitungsdrahtes 48 verden Heizfaden herum bestehende elektrische Feld bunden ist. Ein kürzerer Schenkel 92 verläuft von ein starkes Winkeldrehmoment. Obgleich die emit- ίο dem anderen Ende des Schenkels 90 zu der Abtierten Elektronen von der positiv geladenen Innen- schirmelektrode 86. Auch hier kann der Heizfaden elektrode 24 angezogen werden, entgehen viele dem 88 ein feiner Wolframdraht sein, sofortigen Festgehaltenwerden dadurch, daß sie sich Die Einrichtung 20 ist ein hochwirksames Ionen-

in spiralförmigen Umlaufbahnen um die Elektrode meßgerät, bei dem Elektronenweglängen von über 24 herumbewegen. Das Festgehaltenwerden kann um 15 1000 cm verwirklicht worden sind, obgleich die viele Umkreisungen hinausgezögert werden, so daß größte Abmessung der Meßeinrichtung nur wenige die Weglänge der Elektronen ein Vielfaches der Zentimeter beträgt. Außerdem hat diese Ionenmeßgrößten Gesamtabmessung der Einrichtung betragen einrichtung einen fünfmal stärkeren positiven Ionenkann. strom geliefert als ein Ionenmesser nach Bayard-

Zwischen dem Elektronen emittierenden Heiz- 20 Al pert, obgleich Energieverbrauch und Ionenfaden 40 und der Innenelektrode 24 kann eine Ab- emission bei dem vorliegenden Ionenmesser sehr viel schirmelektrode 66 vorgesehen sein, um eine unmit- niedriger lagen als bei dem bekannten Ionenmesser, telbar radiale Bewegung der Elektronen zwischen Die Einrichtung 20 kann auch als leistungsfähige

dem Heizfaden und der positiv geladenen Innenelek- Ionisiereinrichtung für eine Getter-Ionenpumpe vertrode zu verhindern. Wie die Figur zeigt, kann die 25 wendet werden, bei der von der Ionisiereinrichtung Abschirmelektrode 66 ein parallel zur Innenelek- erzeugte Gasionen von einem Gettermaterial absortrode24 und den Schenkeln 42 und 44 des Heiz- biert werden. Gewöhnlich wird das Gettermaterial fadens 40 verlaufender Stab oder Draht sein, dessen von einer Zersprüheinrichtung geliefert. Achse auf der gleichen radialen Ebene liegt wie die Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Einrichtung 100,

Achsen der Schenkel42 und 44. Die Abschirmelek- 30 die zum !größten Teil mit der in Fig. 1 gezeigten trode 66 kann auf dem inneren Zuleitungsdraht 46 Einrichtung 20 übereinstimmt. Die Einrichtung 100 angebracht und mit ihm verbunden sein, so daß sie hat die Elektronenemissionselektrode 84 der F i g. 6. im wesentlichen die gleiche Vorspannung wie der Die Abschirmelektrode 86 ist zwischen dem Heiz-Heizfaden 40 hat. Das um diesen herum bestehende faden 88 und der Innenelektrode 24 angeordnet, und elektrische Feld wird von der Abschirmelektrode 66 35 die Achse dieser Elektrode, die Abschirmelektrode verändert, so daß den von dem Heizfaden 40 emit- 86 und der Heizfaden 88 liegen im wesentlichen in tierten Elektronen ein größeres Winkeldrehmoment der gleichen Ebene.

erteilt werden kann. Es wurde jedoch gefunden, daß Außerdem hat die Einrichtung 100 eine zusätz-

die Abschirmelektrode 66 nicht unbedingt notwendig liehe Endelektrode 102, die der Elektrode 68 gleicht, ist und die Elektronen auch ohne sie veranlaßt wer- 40 jedoch gegenüber dem anderen Ende der Begrenden können, in spiralförmigen Bahnen um die Innen- zungselektrode 22 angeordnet ist. Sie hat die Gestalt elektrode 24 zu kreisen. einer flachen, ringförmigen Scheibe mit einer OfE-

Die Einrichtung 20 ist ferner gegenüber dem einen nung 104, durch die die Innenelektrode 24 verläuft, Ende der zylindrischen Begrenzungselektrode 22 mit und ist zweckmäßig gegenüber der Begrenzungselekeiner Endelektrode 68 versehen. Die Endelektrode 45 trode 22 geringfügig negativ vorgespannt. Die Vorist ringförmig und hat im wesentlichen den gleichen spannung kann jeder geeigneten Quelle, beispiels-Durchmesser wie die Begrenzungselektrode 22. Wie weise einer Batterie 106, deren positiver Anschluß die Figur zeigt, hat sie die Gestalt einer flachen, geerdet ist, entnommen werden. Parallel zu diekreisrunden, senkrecht zur Achse der Elektrode 22 ser Batterie ist ein Potentiometer 108 gecshaltet, angeordneten Scheibe, und die Innenelektrode ver- 50 dessen Schleifer 110 mit der Elektrode 102 verläuft durch eine in ihr vorgesehene mittlere Öffnung bunden ist.

70. Ferner enthält die Endelektrode 68 eine Öffnung Die Elektrode 102 stößt die spiralförmig umlau-

für die Zuleitungsdrähte 46 und 48 und die iso- fenden Elektronen ab, so daß sie in entgegengesetzlierende Halterung 50 des Heizfadens 40. ter axialer Richtung spiralförmig entlang der Innen-

Zweckmäßig wird die Endelektrode 68 gegenüber 55 elektrode 24 umlaufen. Die zusätzliche Endelektrode der Begrenzungselektrode 22 negativ vorgespannt, so 102 ist nicht unbedingt notwendig. Schon mit der am daß sie die Elektronen abstößt und veranlaßt, spiral- einen Ende offenen Einrichtung gemäß Fig. 1 sind förmig um die Innenelektrode 24 zu kreisen. Die lange Weglängen erzielt worden. Wie die Einrich-Vorspannung kann jeder geeigneten Quelle, bei- rung 20 der F i g. 1 ist auch die Einrichtung 100 gespielsweise einer Batterie 74, entnommen werden. 60 maß F i g. 7 gut als Ionenmesser zum Messen des Parallel zur Batterie 74 kann ein Potentiometer 76 Vakuums in einem Vakuumsystem oder einer Vageschaltet sein, dessen Schleifer 78 mit der Endelek- kuumkammer geeignet.

trode68 über eine Leitung80 verbunden ist. Der Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist die

positive Anschluß der Batterie 74 liegt an Erde. Elektrode 102 durch eine Endelektrode 122 mit sehr Durch Einstellen des Potentiometers 76 kann die 65 viel größerer mittlerer öffnung 124 ersetzt. Mit die-Vorspannung der Endelektrode 68 verändert werden. ser Elektrodenform können noch größere Weglängen Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist die drahtförmige erzielt werden als mit der Ausführungsform gemäß Abschirmelektrode 66 von dem Zuleitungsdraht 46 Fig. 7.

Bei den Einrichtungen gemäß den F i g. 1 bis 8 bewegen sich die Elektronen in spiralförmigen Umlaufbahnen um die Innenelektrode 24. Jedoch brauchen die Umlaufbahnen nicht unbedingt kreisförmig zu sein; in den meisten Fällen werden sie es sogar nicht sein. F i g. 9 zeigt eine Art einer nicht kreisförmigen Umlaufbahn, wie sie von einem Teil der Elektronen zurückgelegt werden kann. Wie die Figur zeigt, kommen die Elektronen dicht an die Innenelektrode 24 heran und wandern dann nach außen bis dicht an die Begrenzungselektrode 22 heran, bevor sie sich wieder nach innen wenden. Umlaufbahnen dieser Art und andere nicht kreisförmige Umlaufbahnen sind gewöhnlich vorteilhafter als kreisförmige, weil das Elektron mehrere Umkreisungen zurücklegt, bevor es dem Heizfaden nahekommt. Einige der Elektronen können von dem Heizfaden festgehalten werden, wodurch ihre Weglänge verkürzt wird. Außerdem stört das elektrische Feld um den Heizfaden die Umlaufbahnen der Elektronen. Einige Bahnen können dadurch verbessert werden, andere werden aber so verändert, daß das Elektron die Innenelektrode schneller erreicht. Die störende Wirkung des Heizfadens verkürzt also gewöhnlich die Weglänge der Elektronen. Sowie diese sich in spiralförmiger Bahn von dem Heizfaden entfernen, nimmt dessen störende Wirkung ab.

Eine mathematische Analyse der Bewegung der Elektronen zwischen der Innenelektrode und der zylindrischen Begrenzungselektrode ergibt folgende Gleichung:

In dieser Gleichung ist R der Radius der Begrenzungselektrode und r der Radius der Innenelektrode, Q₁ ist der Radius des Heizfadens, und b ist eine gewöhnlich zwischen 0 und 0,1 liegende, das Verhältnis der Heizfadenvorspannung zur Spannung zwischen der Begrenzungselektrode und der Innenelektrode angegebene Zahl. Obgleich die meisten der Elektronenumlaufbahnen wahrscheinlich nicht kreisförmig sind, sind dieser Gleichung zur Vereinfachung der Berechnung kreisförmige Umlaufbahnen zugrunde gelegt. Diese Gleichung liefert Näherungswerte hinsichtlich der Anordnung des Heizfadens und der an ihn anzulegenden Vorspannung.

Nachstehende Tabelle, der diese Gleichung zugrunde liegt, gibt die Heizfadenanordnung für verschiedene Heizfadenvorspannungswerte und zwei

verschiedene Werte für — an. Bei den in der Tabelle

angegebenen Werten sind kreisförmige Umlaufbahnen möglich, jedoch sind diese Werte nicht unbedingt die für praktischen Betrieb besten.

^₈ In

2,07

A = 16 In (A) = 2,77

b	, (R\ In —	If
	UJ	R
0,1	0,7	0,498
0,05	0,6	0,55
0,025	0,55	0,578
0,01	0,52	0,595
0,00	0,5	0,604

b	ι IR\ inw	R
0,1	0,777	0,461
0,5	0,638	0,528
0,025	0,569	0,565
0,01	0,527	0,593
0,00	0,500	0,604

Fig. 10 zeigt eine weitere abgewandelte Einrichtung 140 mit der gleichen Elektronenemissionselektrode 84 wie in Fig. 6 und einer Begrenzungselektrode 22 mit zylindrischer Innenfläche 26. Ein axialer zylindrischer Stab oder Draht bildet die Innenelektrode 24. Die Einrichtung 140 ist also der Einrichtung 100 gemäß F i g. 7 ähnlich, jedoch hat sie zwischen dem Heizfaden 88 und der Begrenzungselektrode 22 eine Schirmelektrode 150, um die von dem

ίο Licht des Heizfadens 88 verursachte Photoemission von Elektronen von der Begrenzungselektrode 22 auf ein Mindestmaß zu beschränken. Die dargestellte Schirmelektrode 150 hat die Form einer zylindrischen röhrenförmigen Elektrode, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der Innenfläche 26, aber wesentlich größer als derjenige der Innenelektrode 24. Sie ist innerhalb der Begrenzungselektrode 22 und um die Innenelektrode 24 herum angeordnet und kann mit Erde verbunden sein, so daß sie an das-

ao selbe Potential angeschlossen ist wie die geerdete Begrenzungselektrode 22. Jedoch kann, wenn erforderlich, auch eine Vorspannung an die Schirmelektrode 150 angelegt werden. An ihrem an den Heizfaden 88 angrenzenden Ende ist die Schirmelektrode 150 verengt und bildet eine Schulter 152 und eine engere zylindrische Bohrung oder Innenfläche 154, durch die der Heizfaden 88 in die Einrichtung hineinragt. Das in den F i g. 1 bis 7 dargestellte Isolierrohr 50 kann zur Isolierung der Zuleitungsdrähte gegenüber dem Heizfaden 88 verwendet und innerhalb der Bohrung 154 angeordnet werden. Die Form dieser Isolierung kann selbstverständlich nach Bedarf abgewandelt werden. Wie bei den in den F i g. 1 bis 9 veranschaulichten Ausführungsformen kann die Innenelektrode 24 gegenüber der Begrenzungselektrode 22 an positive Spannung gelegt werden. Die Spannung kann irgendeiner geeigneten Quelle, z. B. der Batterie 32, entnommen werden. Das Meßgerät 36 zum Messen des Ionenstroms kann ebenfalls wie in F i g. 1 zwischen die Begrenzungselektrode 22 und Erde geschaltet werden. Die Endelektrode 122 gemäß Fig. 8 kann gegenüber dem von dem Heizfaden 88 entfernten Ende der Begrenzungselektrode 22 angebracht sein.

Einige oder die meisten der von dem Heizfaden 88 ausgesendeten Elektronen bewegen sich in spiralförmigen Umlaufbahnen um die Innenelektrode 24. Sie bewegen sich dabei entlang der Innenfläche der Schirmelektrode 150 und gelangen dann von dieser weg in den Raum zwischen der Begrenzungselektrode 22 und der Innenelektrode 24. Die Schirmelektrode 150 ist bei dieser Ausführungsform wesentlich kürzer als die Begrenzungselektrode 22, ragt also nur ein Stück in letztere hinein.

Wenn der Heizfaden 88 auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der er Elektronen aussendet, gibt er auch Licht ab. Fällt dieses unmittelbar auf die Begrenzungselektrode 22, so bewirkt es eine Photoemission von Elektronen von der Begrenzungselektrode.

Eine solche Emission erzeugt einen das Meßgerät 36 durchlaufenden Strom, der sich mit dem von der Bewegung positiv geladener Gasionen zur Begrenzungselektrode 22 erzeugten Ionenstrom vereinigt und diesen verfälscht. Jedoch verhindert bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform die Schirmelektrode 150, daß das Licht des Heizfadens 88 unmittelbar auf die Begrenzungselektrode 22 fällt. Es muß mehrmals innerhalb der Schirmelektrode 150 reflektiert

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werden, bevor es die Begrenzungselektrode 22 errei- trode kann von der Batterie 32 oder einer anderen dien kann. Durch die Reflexion wird die von dem geeigneten Quelle aus positive Spannung angelegt Heizfaden zur Begrenzungselektrode gelangende werden, damit sie die Elektronen anzieht. Im Strom-Lichtmenge stark verringert. Auf diese Weise wird kreis der Kollektorelektrode 180 kann ein Meßinstrudie photoelektrische Emission von Elektronen von 5 ment 182 oder ein anderes geeignetes Ausgangsmeßder Begrenzungselektrode so stark herabgesetzt, daß gerät zum Messen des zur Kollektorelektrode 180 sie praktisch vernachlässigbar wird. Durch die Licht- hinfließenden Stromes vorgesehen sein,
abschirmung 150 wird die Empfindlichkeit und Prä- Wie die Figur zeigt, ist die Kollektorelektrode 180 zision der Einrichtung 14O₅ besonders in ihrer Ver- eine gegenüber dem Ende der Begrenzungselektrode wendung als Ionenmesser, erhöht. io 22 und im allgemeinen senkrecht zur Achse der

Die bisher beschriebenen Einrichtungen eignen Innenelektrode 24 angeordnete flache runde Scheibe,

sich besonders als Ionenmesser zum Messen der durch deren mittlere Öffnung 184 die Innenelektrode

Konzentration von Gasmolekülen in einer Vakuum- 24 hindurchragt.

kammer oder einem Vakuumsystem. Die Einrichtun- An einer zwischen dem Heizfaden 88 und der gen sind ferner nützlich zum Ionisieren von Gas- 15 Kollektorelektrode 180 liegenden Stelle ist eine molekülen in Getter-Ionenpumpen. Bei geeigneter Steuerelektrode 186 vorgesehen, die den Fluß der Abwandlung läßt sich die vorliegende Elektroden- Elektronen zur Kollektorelektrode steuert. Wie die anordnung für zahlreiche andere Zwecke verwenden. Figur zeigt, ist die Steuerelektrode 186 ein ringförmig Fig. 11 beispielsweise zeigt eine abgewandelte Aus- gebogener, koaxial um die Innenelektrode24 herum führungsform 160, die als Elektrometer-Verstärker- 20 innerhalb der Begrenzungselektrode 22 verlaufender röhre dient. Sie kann auch auf vielen anderen Gebie- Draht 188, zu dem durch eine in der Begrenzungsten, wo Verstärkung erforderlich ist, eingesetzt elektrode 22 vorgesehene Öffnung 190 ein Zuleitungswerden, draht 188 hinführt. Die zu messende oder zu ver-

Die Einrichtung 160 ist den bisher beschriebenen stärkende Spannung bzw. das zu messende oder zu

Ausführungsformen insofern ähnlich, als sie die Be- 25 verstärkende Signal wird über die Eingangsanschlüsse

grenzungselektrode 22 mit zylindrischer Innenfläche 192 und 194 angelegt. Der Eingangsanschluß 192 ist

26 hat, in die sich die Innenelektrode 24 hinein er- mit der Steuerelektrode 186 verbunden, während der

- streckt. Wie bei den anderen Ausführungsformen Anschluß 194 geerdet ist.

"kann die Innenelektrode24 ein sich entlang der Die in Fig. 11 dargestellte Einrichtung 160 hat Achse der zylindrischen Innenfläche 26 erstrecken- 30 sich als empfindliche Verstärkungseinrichtung erwieder zylindrischer Draht oder Stab sein. Die Elektro- sen. Durch jede Änderung der Spannung an der den 22 und 24 sind in einem Gehäuse 168 ange- Steuerelektrode 186 ändert sich der zur Kollektorbracht, in dem ein Vakuum aufrechterhalten wird. elektrode 180 hinfließende Strom. Außerdem wurde Wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsfor- gefunden, daß die Eingangsimpedanz zwischen der men wird zwischen der Innenelektrode 24 und der 35 Steuerelektrode 186 und Masse außerordentlich Begrenzungselektrode 22 eine positive Spannung an- hoch ist, da die Steuerelektrode im wesentlichen gelegt, die der Batterie 32 oder einer anderen geeig- keinen Strom verbraucht, vor allem, wenn die neten Quelle entnommen wird. Eine positive Span- Steuerelektrode gegenüber dem Heizfaden 88 negativ nung von 200 Volt hat sich als zweckmäßig erwie- vorgespannt wird. "Mittels einer Batterie 196 kann sen; die Spannung kann jedoch innerhalb eines grö- 40 die Steuerelektrode 186 zur geerdeten Begrenzungsßeren Bereichs variiert werden. elektrode 22 negativ vorgespannt werden, jedoch ist

Bei der Einrichtung 160 kann die Elektronenemis- es gewöhnlich ausreichend, den Eingangskreis zur sionselektrode 84 nach F i g. 6 verwendet werden. Masse zurückzuführen, so daß die Steuerelektrode Strom zum Heizen des Heizfadens 88 kann jeder ge- 186 unter der gleichen Vorspannung wie die Beeigneten Stromquelle, beispielsweise der Batterie 45 grenzungselektrode 162 steht. Die Eingangsimpedanz 172, entnommen werden. Der Heizfaden 88 und die der Einrichtung 160 ist mindestens so hoch wie die Abschirmelektrode 86 können an eine der Batterie üblicher Elektrometerröhren. Darüber hinaus liefert 58 oder einer anderen geeigneten Quelle entnom- die Einrichtung 160 eine sehr viel höhere Verstärmene positive Vorspannung gelegt werden. Ferner kung als bekannte Elektrometerröhren. Die größere kann die in Fig. 1 dargestellte,,Endelektrode68 ver- 50 Verstärkung ist ein entscheidender Vorteil, sei es bei wendet werden. Auch diese wird zweckmäßig von Verwendung der Röhre als Elektrometerröhre oder der Batterie 74 od. dgl. vorgespannt. In manchen für andere Verstärkungszwecke.
Fällen kann die an die Endelektrode68 angelegte In Fig. 12 ist ein weiterer Ionenmesser250 ge-Spannung die gleiche sein wie die an die Begren- zeigt. Er ist in einem Kolben 252 aus Glas oder zungselektrode 22 angelegte; dann wird die Endelek- 55 einem anderen geeigneten Material untergebracht, trode 68 nur geerdet. Dieser hat ein seitliches Rohr 254, das an das

Wie bei den bisher beschriebenen Ausführungs- Vakuumsystem angeschlossen werden kann, für das formen bewegen sich die von dem Heizfaden 88 aus- der lonenmesser verwendet werden soll,
gesendeten Elektronen in spiralförmigen Umlauf- Wie die vorherigen Ausführungsformen hat der bahnen um die Innenelektrode 24. Sie durchlaufen 60 Ionenmesser 250, eine längliche zylindrisch geformte den Raum zwischen den Elektroden 22 und 24 und Innenelektrode, die bei diese mAusführungsbeispiel gelangen schließlich an dem vom Heizfaden 88 ent- ein äußerst feiner Draht 256 ist. Das hat den Vorfernten Ende der Begrenzungselektrode 22 aus dieser teil, daß die Möglichkeit, daß Elektronen auf die heraus. Nahe dem vom Heizfaden entfernten Ende Innenelektrode auftreffen, auf ein Mindestmaß verder Begrenzungselektrode 22 ist eine Kollektorelek- 65 ringert wird. Dadurch wird die Weglänge der Elektrode 180 vorgesehen, die die bei ihrer Spiralbewe- tronen vergrößert.

gung aus der Begrenzungselektrode 22 herausgelan- Die zylindrische Begrenzungselektrode dieser Aus-

genden Elektronen sammelt. An die Kollektorelek- führungsform ist in zwei miteinander ausgerichtete

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koaxiale Metallzylinder 258 und 260 unterteilt, zwi- ist an einer auf dem unteren Querglied 290 sitzenden

sehen denen ein Zwischenraum 262 vorhanden ist. Isolierhülse 312 befestigt.

Die Innenelektrode 256 erstreckt sich axial durch die Wie bei den bisher beschriebenen Ausführungs-

beiden Zylinder 258 und 260 hindurch. formen wird der Heizfaden 266 elektrisch erhitzt,

Der Ionenmesser 250 hat eine Elektronenemis- 5 so daß er Elektronen emittiert. Die meisten der sionselektrode 264, die der in den F i g. 6 und 7 dar- emittierten Elektronen haben genügend Winkeldrehgestellten ähnlich ist. Wie aus den F i g. 12 und 15 moment, so daß sie sich innerhalb der beiden Zylinersichtlich, weist die Elektronenemissionselektrode der 258 und 260 in spiralförmigen Bahnen um die 264 einen Heizfaden 266 in Gestalt eines von zwei positiv geladene Innenelektrode 256 bewegen. Viele stärkeren Drähten 268 und 270 gehaltenen feinen io treffen schließlich auf Gasmoleküle, die auf diese Drahtes auf, der parallel zur Innenelektro.de 256, je- Weise ionisiert und dann von den negativ geladenen doch in Abstand von dieser und dem unteren Zylin- Zylindern 258 und 260 angezogen werden. Der zu der 258 nahe dessen unterem Ende angeordnet ist. dem oberen Zylinder 260 fließende Ionenstrom ist Der Halterungsdraht 268 verläuft im wesentlichen das Maß für die Anzahl in dem Vakuumsystem vorparallel zum Heizfaden 266 zwischen diesem und der *5 handener Gasmoleküle.

Innenelektrode 256. Auf diese Weise wirkt der Draht Der Ionenmesser 250 gemäß Fig. 12 ist mit ver-268 als Abschirmelektrode, die verhindert, daß die besserten Mitteln zum Reflektieren der sich spiral-Elektronen sich unmittelbar vom Heizfaden 266 zur förmig aufwärts bewegenden Elektronen versehen, Innenelektrode 256 bewegen. Dadurch wird die wenn diese das obere Ende des oberen Zylinders 260 Wahrscheinlichkeit erhöht, daß die vom Heizfaden 2° erreichen. Diese Reflexionsmittel bewirken, daß die 266 ausgesendeten Elektronen sich in spiralförmigen Elektronen sich spiralförmig durch die Zylinder 260 Umlaufbahnen um die Innenelektrode 256 bewegen. und 258 um die Innenelektrode 256 herum abwärts Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der obere bewegen. Ähnliche Reflexionsmittel sind am unteren Abschnitt 272 des Halterungsdrahtes 268 um etwa Ende des unteren Zylinders 258 vorgesehen und beeinen Viertelkreisbogen abgebogen, und das obere as wirken, daß die sich spiralförmig abwärts bewegen-Ende des Heizfadens 266 ist mit dem nach außen den Elektronen nach oben zurückgeworfen werden, stehenden Ende dieses Abschnitts verschweißt oder Dadurch wird verhindert, daß die Elektronen aus auf andere Weise daran befestigt. Der Heizfaden ist den offenen Enden der Zylinder 258 und 260 herauszweckmäßigerweise aus Wolfram gefertigt, damit er gelangen, so daß sie eine große Zahl von Umläufen hohe Betriebstemperaturen aushält. 3° zurücklegen, bevor sie schließlich von der Innen-

Die unteren Enden der Halterungsdrähte 268 und elektrode 256 festgehalten werden. Dadurch wird die

270 sind an Metallringe 276 und 278 angeschweißt mittlere freie Weglänge der Elektronen verlängert,

oder auf andere Weise daran befestigt, die fest auf so daß sie häufiger Gelegenheit zum Ionisieren von

der Außenfläche eines Halterungsstabes 280 aus Gasmolekülen haben.

keramischem oder anderem Isoliermaterial ange- 35 Die Reflexionsmittel sind zweckmäßig obere und

bracht sind. untere zylindrische Endelektroden 320, die koaxial

Die die Begrenzungselektrode bildenden Zylinder zur Innenelektrode 256 liegen. Sie sind gegen die 258 und 260 sind gegeneinander sowie gegen die Innenelektrode 256 isoliert und am oberen Ende des Innenelektrode 256 isoliert. Die Zylinder 258 und oberen Zylinders 260 und am unteren Ende des 260 werden von einem rechteckigen Rahmen 284 aus 40 unteren Zylinders 258 angeordnet und ragen zweck-Draht od. dgl. gehalten. Dieser hat zwei in Abstand mäßig leicht in die Zylinder 258 und 260 hinein. Um voneinander angeordnete aufrechte Glieder 286 einen Kontakt zwischen der Innenelektrode 256 und sowie ein oberes und ein unteres Querglied 288 bzw. den Endelektroden 320 zu verhindern, ist jede End-290, die zwischen den aufrechten Gliedern verlaufen. elektrode zweckmäßig mit einer aus keramischem Die Zylinder 258 und 260 sind mit den Gliedern 286 45 oder anderem isolierendem Material bestehenden, in des Dra'htrahmens mit Hilfe einer Mehrzahl von ihr angebrachten zylindrischen Hülse 322 versehen. Isolierstützen 292 aus Glas, keramischem Material Die Endelektroden 320 befinden sich verhältnismäßig oder anderem geeignetem Isoliermaterial verbunden. dicht bei der Innenelektrode 256. Ihr Durchmesser Wie die Fig. 13 und 14 deutlich zeigen, hat jede ist beträchtlich kleiner als der Innendurchmesser der Stütze 292 zwei parallel zueinander angeordnete 5° Zylinder 258 und 260. Sie werden auf annähernd Bohrungen 294 und 296. Durch die Bohrung 296 ist gleichem Potential gehalten wie die negativ geladenen ein Draht 298 geführt, der um eines der Rahmen- Zylinder 258 und 260. Auf diese Weise wird ein glieder 286 herum verläuft. Ein anderer Draht 300 starkes elektrisches Feld zwischen der positiv geverläuft durch die Bohrung 294 und ist an einem der ladenen Innenelektrode 256 und dem Ende jeder der Zylinder 258 und 260 angeschweißt oder auf andere 55 negativ geladenen Endelektroden 320 erzeugt. Dieses Weise daran befestigt. Feld bewirkt das Zurückwerfen der spiralförmig um-

Wie F i g. 12 zeigt, wird jeder der Zylinder 258 laufenden Elektronen, so daß diese innerhalb der

und 260 von vier Isolierstützen 292 gehalten, von Zylinder 258 und 260 in ihren Bahnen gehalten

denen je zwei an jedem der Rahmenglieder 286 be- werden,

festigt sind. 6o Die obere Endelektrode 320 kann auf einer an

Das obere Ende der Innenelektrode 256 kann um dem oberen Querglied 288 angeschweißten oder auf eine Isolierhülse 304 geschlungen sein, die auf einem andere Weise befestigten Metallscheibe 326 angenach oben abgebogenen mittleren Abschnitt 306 des bracht sein. Die untere Endelektrode kann entoberen Quergliedes 288 sitzt. Das untere Ende der sprechend angebracht sein, jedoch wird sie zweck-Innenelektrode 256 ist mit dem zu einer Feder 310 65 mäßigerweise von der Innenelektrode 256 gehalten, geformten oberen Abschnitt eines Drahtes 308 ver- Wie F i g. 15 zeigt, kann das obere Ende des Drahtes bunden. Die Feder 310 hält die Innenelektrode 256 308 um diesen Draht selbst zurückgewunden sein unter Spannung. Das untere Ende des Drahtes 308 und eine eng in die keramische Hülse 322 passende

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Spiralfeder 328 bilden. Das untere Ende der Innen- wegenden Elektronen zurück, so daß sie nicht aus

elektrode 256 ist an die oberste Windung der Spiral- den Zylindern 258 und 260 herausgelangen. Viele

feder 328 so angeschweißt oder daran befestigt, daß der Elektronen kollidieren mit Gasmolekülen, wo-

die Elektrode 256 in der Elektrode 320 zentriert ist. durch diese positiv ionisiert und von den äußeren

Die Spiralfeder 328 kann zunächst auf einen Durch- 5 Zylindern 258 und 260 angezogen werden,

messer gewickelt werden, der etwas größer als der Es fließen also Ionenströme zu beiden Zylindern

Innendurchmesser der Hülse 322 ist, so daß sie fest 258 und 260, es wird jedoch nur der zu dem oberen

gegen die Innenfläche der Hülse anliegt, wenn sie Zylinder 260 fließende Strom von dem Meßgerät 36

auseinandergezogen, in die Hülse eingeführt und gemessen. Der untere Zylinder 258 liegt ziemlich

dann losgelassen wird. io nahe bei dem Heizfaden 266 und empfängt von

Der den Heizfaden 266 tragende Halterungsstab diesem eine ziemlich große Lichtmenge. Diese be-

280 kann auf einer Metallscheibe 332 angebracht wirkt eine gewisse photoelektrische Emission von

sein, die mit den Halterungsdrähten 286 durch zwei Elektronen von dem Zylinder 258, die einen

Drähte 334 verbunden ist. Ein Metallstab oder eine schwachen, sich dem zum unteren Zylinder 258

Hülse 336 ist auf der Scheibe 332 angebracht und hat 15 fließenden Ionenstrom überlagernden Strom zur

eine Bohrung 338, die das untere Ende des Halte- Folge hat, so daß der Ionenstrom sich nicht mehr

rungsstabes 280 aufnimmt. genau ablesen läßt.

Leitungen 341 bis 345 können in einen von dem Der obere Zylinder 260 ist dagegen vom Heiz-

Glaskolben 252 gebildeten Sockel 346 eingebettet faden 266 verhältnismäßig weit entfernt, so daß er

sein. Die Leitungen 341 und 342 sind mit den Metall- 20 nur wenig Licht von diesem empfängt. Der zu ihm

ringen 276 und 278 verbunden, mit denen die ent- fließende photoelektrische Strom ist daher minimal,

gegengesetzten Enden des Heizfadens 266 verbunden und der Ionenstrom kann mit größerer Genauigkeit

sind. Die Leitung 343 ist mit dem Draht 308 ver- gemessen werden.

bunden, der seinerseits mit der Innenelektrode 256 Beim Auftreffen von Elektronen auf die Innenverbunden ist. Die Leitung 344 ist mit der unteren 25 elektrode 256 entstehen auch einige Röntgenstrahlen, Endelektrode 320 sowie mit dem Rahmen 284 ver- die auf die Innenfläche des Zylinders 258 auftreffen bunden, der eine Verbindung zur oberen Endelek- und ebenfalls Photoemission von Elektronen bewirtrode 320 darstellt. Die Leitung 345 ist mit dem ken. Die Erzeugung von Röntgenstrahlen konzenunteren Zylinder 258 verbunden. Eine Verbindung triert sich in erster Linie auf den dem Heizfaden 266 zum oberen Zylinder 260 wird durch eine Leitung 30 nahen Abschnitt der Innenelektrode 256. Dadurch, 347 hergestellt, die sich durch eine Dichtung hin- daß der obere Zylinder 260 vom Heizfaden entfernt durch in die Seite des Glaskolbens 252 hinein er- angeordnet ist, wird die vom oberen Zylinder ausstreckt, gehende, von Röntgenstrahlen verursachte Photo-

Die elektrische Schaltung zum Betrieb des Ionen- emission auf ein Mindestmaß beschränkt,

messers 250 kann im wesentlichen die gleiche sein 35 Die Innenelektrode 256 und die koaxialen Zylin-

wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsfor- der 258 und 260 erzeugen ein zylindrisch symme-

men. Strom zum Heizen des Heizfadens 266 kann trisches elektrisches Feld im ganzen oberen Zylinder

dem Transformator 54 entnommen werden, dessen 260 und im oberen Abschnitt des unteren Zylinders

Sekundärwicklung 52 mit den Leitungen 341 und 342 258. Der Heizfaden 266 und seine Halterungen kön-

verbunden ist. Die Primärwicklung 56 des Transfer- 40 nen kleine Unregelmäßigkeiten im elektrischen Feld

mators 54 ist mit einer geeigneten Wechselstrom- im unteren Abschnitt des unteren Zylinders 258

quelle verbunden. hervorrufen, jedoch können diese Unregelmäßig-

Eine als Batterie 32 dargestellte Gleichstromquelle ketten durch Einstellen der positiven Vorspannung

liefert die Spannung zwischen der Innenelektrode 256 des Heizfadens auf ein Minimum herabgesetzt wer-

und den Zylindern 258 und 260. Der positive An- 45 den. Die zylindrischen Endelektroden stören nicht

Schluß jeder Batterie ist mit der Leitung 343 ver- die zylindrische Symmetrie des elektrischen Feldes,

bunden, der negative dagegen geerdet und außerdem Im größten Teil des Raumes innerhalb der Zylin-

mit der Leitung 345 verbunden. Das Meßgerät 36, der 258 und 260 wird also die Zylindersymmetrie des

z. B. ein empfindliches Galvanometer, ist zwischen elektrischen Feldes aufrechterhalten, so daß sie die

die mit dem oberen Zylinder 260 verbundene Leitung 5° spiralförmige Umlaufbewegung der Elektronen um

347 und den negativen Anschluß der Batterie 32 die Innenelektrode 256 fördert und aufrechterhält,

geschaltet und zeigt den zu dem Zylinder 260 Wo diese Symmetrie besteht, werden die Elektronen

fließenden Ionenstrom an. " durch nichts in ihren Umlaufbahnen gestört, bis sie

Mittels der Batterie 58 kann der Heizfaden 266 mit Gasmolekülen kollidieren. Es werden also mit positiv vorgespannt werden. Parallel zur Batterie58 55 dem Ionenmesser 250 gemäß Fig. 12 außerordentliegt das Potentiometer 60, dessen Schleifer 62 mit lieh lange mittlere freie Weglängen der Elektronen dem Mittelabgriff 64 der Sekundärwicklung 52 ver- erzielt, und während der Elektronenstrom zwischen bunden ist. Der negative Anschluß der Batterie 58 dem Heizfaden und der Innenelektrode auf ein ist geerdet und somit mit den Zylindern 258 und 260 Minimum beschränkt wird, lassen sich Verhältnis-Verbünden. 60 mäßig starke Ionenströme erzielen. Da nur eine ge-

Die zwischen die Leitung 344 und Masse geschal- ringe Elektronenemission erforderlich ist, kann der tete Batterie 74 liefert eine geringe Vorspannung für Heizfaden sehr klein sein, so daß die von ihm erdie Endelektroden 320. In vielen Fällen ist diese Vor- zeugte Hitze niedrig gehalten werden kann. Die spannung überflüssig. Die Batterie 74 wird dann weg- Erhitzung der Innenelektrode infolge Elektronengelassen und die Leitung 344 unmittelbar geerdet. 65 beschuß kann auch niedrig gehalten werden. Die in

Die von den Endelektroden 320 erzeugten be- dem Ionenmesser erzeugte Wärme wird zweckmäßig

grenzten elektrischen Felder werfen die sich in spiral- niedrig gehalten, weil sie möglicherweise das Vakuum

f örmigen Bahnen um die Innenelektrode 256 be- in dem Vakuumsystem beeinträchtigt.

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Fig. 18 zeigt eine Getter-Ionenpumpe 372, in der Winkeldrehmoment erteilt wird, so daß sie in spiral-Titan oder ein anderes geeignetes Gettermaterial förmige Umlaufbahnen um die positiv geladene fortlaufend verdampft wird, so daß sich der Titan- Innenelektrode 24 gehen. Die an Masse liegende dampf auf den Sammelflächen in der Pumpe kon- Endelektrode 320 reflektiert die sich spiralförmig densiert. Die spiralförmig umlaufenden Elektronen 5 bewegenden Elektronen abwärts entlang der Elekionisieren die Gasmoleküle in der Pumpe, und die trode 382 zurück. Einige der umlaufenden Elektronen resultierenden positiven Gasionen werden von den kollidieren mit Gasmolekülen in dem Raum inner-Sammelflächen angezogen, wo sie von dem Titan- halb des Pumpengehäuses 374. Die resultierenden, getter aufgenommen und überdeckt werden. positiv geladenen Gasionen werden von der negativ

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wer- io geladenen Innenfläche des Gehäuses 374 angezogen, den die Sammelflächen von einem im allgemeinen Wie dargestellt, ist das Pumpengehäuse 347 mittels zylindrischen Metallgehäuse 374 gebildet, dessen eines Rohres 420 mit dem Vakuumsystem verbun-Enden durch Endplatten 376 und 378 dicht ver- den, für das die Pumpe 372 verwendet wird. Es verschlossen sind. Das Gehäuse 374 hat eine zylin- steht sich, daß das Vakuumsystem anfänglich mit drische Innenfläche 380, die als Hauptsammeifläche 15 Hilfe der üblichen Vorpumpen soweit wie möglich für die Ionen und den Titangetter dient und zugleich evakuiert wird. Der Zweck der Getter-Ionenpumpe die Funktion der Begrenzungselektrode 22 in F i g. 1 372 ist eine Evakuierung des Vakuumsystems in übernimmt. Die zylindrische Innenelektrode 24 hat wesentlich höherem Grad, als dies gewöhnlich mit die Form eines starken Drahtes oder Stabes, zweck- anderen Pumpen möglich ist, und die Aufrechterhalmäßigerweise aus Wolfram oder einem anderen 20 tung eines äußerst hohen Vakuums über einen längetemperaturbeständigen Material, und verläuft entlang ren Zeitraum, auch wenn verschiedene Substanzen der Achse der zylindrischen Fläche 380. in dem Vakuumsystem Gase entwickeln.

Zum Einbringen von Elektronen in den Raum Die spiralförmig um die Innenelektrode 24 umzwischen der Begrenzungselektrode 374 und der laufenden Elektronen wandern abwärts und treffen Innenelektrode 24 mit solchem Winkeldrehmoment, 25 auf eine Fangelektrode 24 aus Titan oder einem daß viele oder die meisten Elektronen auf Umlauf- anderen Gettermaterial. Der Elektronenbeschuß erbahnen um die Innenelektrode 24 gelangen, sind hitzt die Fangelektrode 422 und bewirkt eine Vermehrere der bei der Ausführungsform gemäß F i g. 12 dampfung von Titan. Der Titandampf breitet sich und 15 verwendeten Elektronenemissionselektroden aus und kondensiert sich auf den Innenflächen des 264 vorgesehen. Wie Fig. 18 zeigt, können vier 30 Gehäuses 374, insbesondere der zylindrischen Innensolcher Elektroden verwendet und in gleichmäßigen fläche 380. Zur Innenfläche des Gehäuses 374 anWinkel- und Radialabständen um die Innenelektrode gezogene Gasionen¹ werden von dem kondensierten 24 angeordnet werden. Sie weisen jeweils einen zur Titan aufgenommen und bedeckt. Die Kombination Innenelektrode 24 parallelen Elektronen emittieren- von fortlaufender Kondensation des Titangetters auf den Heizfaden 266 und eine Abschirmelektrode 268 35 den Sammelflächen und fortlaufender Bewegung von auf. Die Abschirmelektroden 268 sind zwischen dem Gasionen zu den Sammelflächen ergibt eine hohe entsprechenden Heizfaden 266 und der Innenelek- Pumpleistung, so daß ein äußerst hohes Vakuum trode 24 angeordnet, um zu verhindern, daß Elek- erzielt und aufrechterhalten werden kann. Vorzugstronen direkt vom Heizfaden zur Innenelektrode ge- weise wird die Fangelektrode 422 nicht geschmolzen, langen. Die Pumpe 372 funktioniert auch mit weniger 40 sondern auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzals vier Heizfäden. Punktes von Titan erhitzt, die aber genügt, um eine

Wenn also einer oder mehrere der Heizfäden beträchtliche Verdampfung des Titans durch Subli-

durchbrennen oder durch andere Ursachen ausfallen, mation zu erzielen.

kann die Pumpe mit der Elektronenemission der Die Fangelektrode 422 hat vorzugsweise die Form

restlichen Heizfäden oder des restlichen Heizfadens 45 einer Folge von Titanringen oder -scheiben 424, die

weiterlaufen. Durch Vorsehen einer Mehrzahl von um die Innenelektrode 24 nahe deren unterem Ende

Heizfäden wird die Gesamtelektronenemission und angebracht sind. Zweckmäßig sind sie jeweils in ge-

damit die Kapazität der Pumpe erhöht. ringem Abstand voneinander angeordnet, so daß die

Wie der Ionenmesser 250 gemäß F i g. 12 und 15 oberste Scheibe 424 auf eine hohe Temperatur erhitzt hat auch die Pumpe 372 der F i g. 18 eine Endelek- 50 werden kann, während die anderen auf verhältnistrode 820 in Gestalt eines Metallzylinders, der nahe mäßig sehr viel niedrigerer Temperatur bleiben, den Heizfäden die Innenelektrode 24 umgibt und von Hierdurch wird die Verdampfung des Titans weitdieser durch eine Hülse 322 aus Keramik oder ande- gehend auf die oberste Scheibe beschränkt, und die rem geeignetem Material isoliert ist. Die Endelek- Scheiben werden nacheinander von oben nach unten trode 320 kann in einer Öffnung 394 eines Metall- 55 verbraucht. Diese Anordnung ermöglicht das Vorbügels 396 angebracht sein. Der Bügel 396 ist über sehen eines sehr großen Titanvorrats für die VerStützen 398 mit der oberen Endplatte 376 verbun- dampfung in der Pumpe, so daß diese lange laufen den, wobei die Stützen zugleich eine elektrische kann. Die Verdampfung der obersten Scheibe 424 Verbindung zwischen Bügel und Endplatte herstellen. beeinträchtigt die zylindrische Symmetrie des elek-

Die elektrische Schaltung der Pumpe 372 ent- 60 irischen Feldes in dem Raum zwischen den Elek-

spricht derjenigen der bisher beschriebenen Aus- troden 374 und 24 nicht, so daß die Elektronen ihren

führungsformen der Erfindung. Die zu den Heiz- Umlauf abwärts um die Elektrode 24 fortsetzen, bis

fäden 266 führenden Leitungen 341 und 342 und sie auf die oberste Scheibe treffen. Die Titanscheiben

die mit der Innenelektrode 24 verbundene Leitung 424 sind zweckmäßig mit der Innenelektrode 24

343 sind durch Glaseinführungsisolatoren 404, 405 65 elektrisch verbunden, so daß sie das gleiche Potential

und 406 in der Endplatte 376 hindurchgeführt. wie diese erhalten. Um jedoch eine übermäßige

Wie bei den anderen Ausführungsformen emittie- Erhitzung der Elektrode 24 zu vermeiden, werden

ren die Heizfäden 266 Elektronen, denen genügend die Scheiben vorzugsweise etwas in Abstand von ihr

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angeordnet. Wie Fig. 19 zeigt, hat jede Scheibe 424 wärts bewegenden Elektronen erzeugte Hitze weiteine mittlere Öffnung 426, deren Durchmesser gehend auf die oberste Titanscheibe 468 des Stapels wesentlich größer als derjenige der Elektrode 24 ist. beschränkt, so daß das Titan hauptsächlich von der Bei der dargestellten Ausführungsform werden die obersten Scheibe aus verdampft. Der Scheibenstapel Scheiben 424 von einem aus einer Mehrzahl von 5 stellt einen großen Titanvorrat dar, so daß die Titan-Drähten 430 bestehenden Rahmen 428 an ihrem verdampfung über einen langen Zeitraum fortgesetzt Platz gehalten und voneinander getrennt, wobei die werden kann. Gewöhnlich ist die Pumpe 450 etwas Drähte 430 mit der Außenfläche einer Platte 432 kleiner als die Pumpe372 gemäß Fig. 18.
verschweißt oder auf andere Weise daran befestigt Wie bei den anderen Ausführungsformen bewegen sind und von ihr nach oben ragen und die Außen- io sich die von den Heizfäden 266 emittierten Elekkanten der Titanscheiben 424 erfassen. Jede der tronen in spiralförmigen Bahnen um die Innenelek-Scheiben ist zweckmäßigerweise an jedem der Drähte trode 24 herum abwärts, bis sie auf die oberste Titan-430 durch Punktschweißen befestigt, wodurch der scheibe 468 treffen. Ein Teil der umlaufenden Elekkleine Abstand zwischen den einzelnen Scheiben tronen kollidiert mit Gasmolekülen und erzeugt erzielt wird. Die Drähte 430 und die Platte 432 15 positive Ionen, die von der Drahtwendel 452 nach können aus Wolfram gefertigt sein, so daß sie die außen gezogen werden. Jedoch gelangen die meisten von dem Elektronenbeschuß der Titanscheiben 424 positiven Ionen durch die Zwischenräume zwischen verursachten hohen Temperaturen aushalten. den Windungen der Wendel 452 hindurch und be-

Der Bügel 396 hat einen abwärts verlaufenden wegen sich weiter nach außen, bis sie auf die Innen-Schenkel 440 und einen von dessen unterem Ende 20 fläche des Gehäuses 374 auftreffen, das als Ionenwaagerecht abgebogenen Arm 442. Ein Isolator 444 kollektorelektrode dient. Der für die Wendel 452 kann an dem Arm 442 vorgesehen sein und das verwendete Draht ist dünn im Verhältnis zu den untere Ende der Innenelektrode 24 halten. Die Platte Zwischenräumen zwischen den einzelnen Windungen, 432 ist am unteren Endabschnitt der Innenelektrode so daß positive Ionen nur mit geringer Wahrschein-24 angebracht und somit elektrisch mit dieser ver- 25 lichkeit auf die Wendel selbst auftreffen,
bunden. Der größte Teil des von der obersten Scheibe 468

Fig. 21 zeigt eine abgewandelte Getter-Ionen- verdampften Titans gelangt durch die Öffnungen

pumpe450, die weitgehend der in Fig. 18 dar- zwischen den Windungen der Wendel 452 nach

gestellten Pumpe 372 gleicht. Zur Vermeidung von außen, so daß der größte Teil des Titandampfes auf

Wiederholungen sind nur die Unterschiede zwischen 30 der Innenfläche des Gehäuses 374 kondensiert und

den beiden Pumpen 450 und 372 näher erläutert. Gasionen aufnimmt und bedeckt. Etwas Titan kon-

Die Pumpe 450 hat eine abgewandelte Elektroden- densiert auch auf der Wendel und nimmt auf diese anordnung 451 mit einer zylindrischen Begrenzungs- auftreffende Gasionen auf. Eine Abschirmungselektrode in Gestalt einer beispielsweise aus Draht scheibe 472 kann über dem oberen Ende des Isobestehenden langen Wendel oder eines Käfigs 452. 35 lators 444 angeordnet werden, um zu verhindern, daß Die Wendel 452 ist koaxial zur Innenelektrode 24 sich Titan auf dem Isolator absetzt, was Kriechangeordnet und wird von zwei Ringen 454 und 456 ströme zwischen der Innenelektrode 24 und dem aus Draht od. dgl. gehalten. Die Ringe haben Arme Arm 442 des Bügels 396 zur Folge haben könnte.
458 und 460, die an dem lotrechten Schenkel 440 Die Anordnung der Wendel 452 macht es überdes Bügels 396 angeschweißt oder auf andere Weise 40 flüssig, die Innenelektrode 24 in dem Gehäuse 374 daran befestigt sind. Der Bügel 396 ist mittels Stützen zu zentrieren. Außerdem verhindert die Wendel 452 462 mit der oberen Endplatte 376 verbunden. Auf jegliche Störung des elektrischen Feldes durch den diese Weise ist die Wendel 452 mit dem Gehäuse 374 Bügel 396 und insbesondere dessen lotrechten elektrisch verbunden und liegt an Masse. Schenkel 440.

Die Pumpe 450 hat nur zwei Elektronenemissions- 45 Fig. 24 zeigt eine weitere abgewandelte Getter-

elektroden 264, von denen jede den Heizfaden 266 Ionenpumpe 476, die alle Bestandteile der in F i g. 21

und die Abschirmelektrode 268 aufweist. Außer den dargestellten Pumpe 450 sowie eine zusätzliche Elek-

drei Leitungen 341, 342 und 343 läuft eine vierte trodenanordnung 478 zur Ionisierung einer größeren

Leitung 466 durch einen Einführungsisolator 467 in Gesamtzahl von Gasmolekülen und damit Erhöhung

der oberen Endplatte 376 hindurch. Diese Leitung ist 50 der Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der

aber mit der Leitung 341 direkt verbunden, so daß Pumpe aufweist. Die zweite Elektrodenanordnung

zwischen den elektrischen Schaltungen der Pumpen 478 ist neben der ersten Elektrodenanordnung 451

450 und 372 kein Unterschied besteht. bzw. parallel zu ihr angeordnet. Jedoch können die

Statt der großen Titanscheiben 424 sind bei der beiden Anordnungen auch hintereinander oder in Pumpe 450 gemäß Fig.21 kleinere Ringe oder 55 anderer gegenseitiger Zuordnung angeordnet sein. Scheiben 468 vorgesehen, die unmittelbar auf die Das Gehäuse 374 ist groß genug, um beide Elek-Innenelektrode 24 aufgezogen sind. Die unterste trodenanordnungen 451 und 478 aufzunehmen; es Scheibe 468 kann durch Punktschweißen, Preßsitz kann runden oder ovalen Querschnitt haben,
oder auf andere Weise an der Elektrode 24 befestigt Die zweite Elektrodenanordnung 478 hat eine sein, so daß sie den Scheibenstapel trägt. Die anderen 60 zylindrische Begrenzungselektrode in Gestalt einer Titanscheiben 468 können lose auf der Elektrode 24 langen Wendel 480, die aus Draht bestehen und zwisitzen, damit die Wärmeübertragung zwischen dieser sehen zwei mit ihr verbundenen Halteringen 482 und und den Scheiben auf ein Mindestmaß beschränkt 484 angeordnet sein kann. Diese Ringe haben Stützwird. Vorzugsweise haben die Scheiben rauhe Ober- arme 486 und 488, die an lotrechte Flansche 490 fläche, wodurch die Wärmeübertragung zwischen den 65 und 492 des Bügels 396 angeschweißt oder auf einzelnen aufeinanderfolgenden Scheiben einge- - andere Weise daran befestigt sind,
schränkt wird. Dadurch wird die von dem Beschüß Die Innenelektrode der Anordnung 378 hat vormit sich spiralförmig entlang der Elektrode 24 ab- zugsweise die Form eines feinen zylindrischen

Drahtes 256, der sich axial durch die Wendel 480 hindurch erstreckt. Wie im Zusammenhang mit Fig. 12 erläutert, wird durch Verwendung eines feinen Drahtes als Innenelektrode die Weglänge der sich um diese Elektrode bewegenden Elektronen verlängert. Die zweite Elektrodenanordnung 478 kann ebenso wie die erste Elektrodenanordnung 451 zwei Elektronenemessionselektroden 264 mit je einem Elektronen emittierenden Heizfaden 266 und einer Abschirmelektrode 268 aufweisen.

An beiden Enden der Wendel 480 sind Elektronen reflektierende Endelektroden 320 angeordnet, wodurch die umlaufenden Elektronen in dem Raum zwischen der Wendel 480 und der Innenelektrode 256 gehalten werden. Die Endelektroden 320 können die gleichen wie die im Zusammenhang mit den F i g. 18 und 20 beschriebenen sein. Jede weist also einen die Innenelektrode 256 umschließenden und gegenüber dieser isolierten Zylinder auf. Die Endelektroden 320 ragen in die einander entgegengesetzten Enden der Wendel 480 hinein. Sie sitzen auf dem Bügel 396 und dem Flansch 492 und sind über diese mit Masse verbunden.

Die Heizfäden 266 emittieren Elektronen, von denen der größte Teil genügend Winkelmoment hat, um sich in spiralförmigen Bahnen um die Innenelektrode 256 herumzubewegen. Die abwärts wandernden Elektronen werden von der unteren zylindrischen Endelektrode 320 nach oben zurückgeworfen, während die aufwärts wandernden Elektronen von der oberen Endelektrode 320 abwärts reflektiert werden. Auf diese Weise können die Elektronen eine große Zahl von Umlaufbahnen um die Innenelektrode 256 zurücklegen. Schließlich kollidiert der größte Teil von ihnen mit Gasmolekülen und erzeugt positive Ionen, die von der negativ geladenen Wendel 480 nach außen gezogen werden. Einige der positiven Ionen treffen auf die Wendel 480 auf, die meisten aber gelangen zwischen ihr hindurch auf die Innenfläche des Gehäuses 374.

Da die Elektronen sich spiralförmig entlang der Innenelektrode 256 wiederholt auf und ab bewegen können, wird eine außerordentlich lange Weglänge der Elektronen erhalten. Das Ionisierungsvermögen der Anordnung 478 ist also viel höher als dasjenige der Anordnung 451. Bei der Pumpe 476 wirkt die Elektrodenanordnung 451 in erster Linie als Verdampfer von Titan - Gettermaterial, während die zweite Elektrodenanordnung 478 die meisten Gasmoleküle ionisiert. Durch Kombination dieser beiden Elektrodenanordnungen entsteht eine äußerst leistungsfähige Pumpe mit hoher Pumpleistung.

Die elektrische Schaltung der zweiten Elektrodenanordnung 478 ist im wesentlichen die gleiche wie die der ersten Anordnung 451. Der Transformator 54 hat eine zusätzliche Sekundärwicklung 502, die mit den Heizfäden 266 der Elektrodenanordnung 478 verbunden ist. Leitungen 503, 504 und 505 sind von den Heizfäden 266 aus durch Glasverschmelzungen 506, 507 und 508 herausgeführt. Die Leitung 505 ist außerhalb des Gehäuses 374 mit der Leitung 503 verbunden. Die Sekundärwicklung 502 ist mit den Leitungen 503 und 504 verbunden.

Eine weitere Leitung 509 ist von der Innenelektrode 256 aus durch eine Glasverschmelzung 510 nach außen geführt. Eine als Batterie 512 dargestellte Gleichstromquelle ist zwischen die Leitung 509 und das Gehäuse 374 geschaltet, wobei ihr positiver Anschluß mit der Leitung 509 verbunden ist. Zum Vorspannen der Heizfäden 266 der Elektrodenanordnung 478 liegt eine weitere Batterie 514 parallel zu einem Potentiometer 516, dessen Schleifer 518 mit dem Mittelabgriff 519 der Wicklung 502 verbunden ist. Der negative Anschluß der Batterie 514 ist mit dem Gehäuse 374 verbunden.

Es ist möglich, die zweite Elektrodenanordnung 478 mit denselben Gleich- und Wechselstromquellen zu erregen, die zur Speisung der ersten Elektrodenanordnung 451 dienen. Getrennte Energiequellen sind jedoch vorzuziehen, so daß die Elektrodenspannungen der beiden Anordnungen getrennt voneinander eingestellt werden können.

In dem größten Teil des Raumes zwischen der Innenelektrode 256 und der als Wendel ausgebildeten Begrenzungselektrode 480 besteht ein zylindrisch symmetrisches elektrisches Feld, das den Umlauf der Elektronen um die drahtförmige Innenelektrode fördert und aufrechterhält. Die zylindrischen Endelektroden 320 stören die zylindrische Symmetrie dieses Feldes nicht. Der störende Einfluß der Heizfäden 266 und der Halterungsdrähte 268 und 270 ist nur gering, da die Heizfäden nur einen sehr kleinen Abschnitt des Raumes zwischen der Wendel 480 und der Elektrode 256 einnehmen. Vor allem sind die Heizfäden viel kürzer als der Raum zwischen der Wendel 480 und der Elektrode 256.

In manchen Fällen kann die zylindrische Wendel 480 weggelassen werden; dann dient das geerdete Gehäuse 374 als Begrenzungselektrode der Elektrodenanordnung 478. Durch Vorspannen der Heizfäden 266 auf eine verhältnismäßig hohe Spannung können die Umlaufbahnen der Elektronen auf den Raum nahe der Innenelektrode 256 beschränkt werden, so daß sie nur geringfügig von Unregelmäßigkeiten des elektrischen Feldes in einiger Entfernung von der Innenelektrode gestört werden. Beispielsweise kann an die Heizfäden, wenn die positive Spannung zwischen der Innenelektrode 256 und dem Gehäuse 374 etwa 5000 Volt beträgt, eine positive Vorspannung von etwa 1000 Volt angelegt werden.

In vielen Fällen ist es ausreichend, für die Elektrodenanordnung 478 nur einen einzigen Heizfaden 266 und nur eine Abschirmelektrode 268 zu verwenden. Es können also dann einer der Heizfäden 266 und die ihn haltenden Drähte 268 und 270 weggelassen werden.

F i g. 25 zeigt eine weitere abgewandelte Einrichtung 530, die sich als Getter-Ionenpumpe eignet. Bei dieser Pumpe wird Titan oder ein anderes geeignetes Gettermaterial durch Zersprühen fein verteilt. Die Innenelektrode 256 ist drahtförmig und erstreckt sich axial durch das Gehäuse 374, das ebenso wie bei der Ausführungsfonn nach F i g. 24 als Ionenkollektorelektrode dient. Das Gehäuse 374 ist durch die Endplatten 376 und 378 abgeschlossen und kann über das seitliche Rohr 420 an das Vakuumsystem angeschlossen werden.

Die Einrichtung 530 hat eine Elektronenemissionselektrode 264, die Elektronen mit ausreichendem Winkeldrehmoment in den Raum zwischen der Innenelektrode 256 und dem Gehäuse 374 einschießt, so daß sie sich in Umlaufbahnen um die Innenelektrode bewegen. Die zwischen dem Heizfaden 266 und der Innenelektrode 256 angeordnete Abschirmelektrode 268 verhindert, daß von dem Heizfaden ausgehende Elektronen unmittelbar zur Elektrode 256 gelangen.

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Die Einrichtung 530 kann wie die anderen Ausfüh- 581 oder dem negativen Anschluß 582 der Stromrungsformen Endelektroden 320 haben, wie sie im quelle 580. Ist das Gehäuse 374 mit dem negativen einzelnen im Zusammenhang mit F i g. 15 beschrie- Anschluß 582 verbunden, so ist die Stromquelle 580 ben sind, die um beide Endabschnitte der Innenelek- ausgeschaltet, und das Gehäuse 374 hat die gleiche trode 256 herum angeordnet und von dieser isoliert 5 Spannung wie die Begrenzungselektrode 550. Das sind. Gehäuse 374 ist geerdet, so daß die Begrenzungs-

Eine zylindrische Begrenzungselektrode 550 ist elektrode in diesem Fall auch geerdet ist. koaxial um die Innenelektrode 256 herum nahe dem Ist das Gehäuse 374 mit dem positiven Anschluß

zylindrischen Gehäuse 374 angebracht. Sie besteht 581 verbunden, so liegt die Spannung der Stromquelle aus Titan oder einem anderen geeigneten Gettermate- io 580 zwischen dem Gehäuse 374 und der Begrenrial und wird mit positiven Gasionen beschossen, was zungselektrode 550, so daß das Gehäuse in bezug auf ein Zerstäuben des Titans der Begrenzungselektrode die Begrenzungselektrode positives Potential hat. bewirkt. Der entstehende Titandampf kondensiert Dieses unterstützt die Anziehung der Moleküle des sich auf dem Gehäuse 374. Etwas Titan kann sich zerstäubten Titangetters durch das Gehäuse 374. Die auch auf der Elektrode 550 kondensieren. 15 Spannung der Stromquelle 580 kann entsprechend

Das frisch kondensierte Titan ist hoch wirksam bei den Erfordernissen geändert werden. Sie kann beider Aufnahme und dem Bedecken von Gasmolekülen spielsweise etwa 5000 Volt betragen. Soll die Vorunter Hochvakuumbedingungen, so daß sich eine spannung zwischen der Begrenzungselektrode 550 starke Vakuumpumpwirkung ergibt. Das Titan wird und dem Gehäuse 374 immer anliegen, so kann sie von der Elektrode 550 durch Zerstäuben verdampft. 20 der Hauptstromquelle 560 entnommen werden. Die Elektrode 550 bleibt auf niedriger Temperatur Die von dem Heizfaden 266 emittierten Elektronen

und wird durch den Beschüß mit positiven Ionen nur gelangen in um die Innenelektrode 256 herumgeringfügig erwärmt. führende Umlaufbahnen und kollidieren mit Gas-

Die Elektrode 550 kann verschiedene Form haben. molekülen, die sie ionisieren. Die positiven Gasionen Beispielsweise kann sie ein glatter Zylinder sein. Im 25 werden von der Begrenzungselektrode 550 angezogen, veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist sie käfig- an der Titan infolge des Beschüsses mit positiven förmig und weist mehrere in Abstand voneinander Gasionen zerstäubt wird. Das so verdampfte Titan angeordnete, übereinandergestapelte koaxiale Ringe setzt sich auf dem Gehäuse 374 und in gewissem 552, beispielsweise aus dünnem Titanblech, auf, die Maß auch auf der Elektrode 550 selbst ab. Es nimmt von einem zylindrischen Käfiig aus längsverlaufenden 30 Gasmoleküle auf, so daß sie auf diese Weise aus dem Drähten 454 gehalten werden, an die sie z. B. ange- Vakuumsystem entfernt werden, schweißt sein können. Die Ringe552 und die Drähte Fig. 26 zeigt eine abgewandelte Getter-Ionen-

554 des Käfigs können in dem zylindrischen Gehäuse pumpe 600 mit zylindrischem Metallgehäuse 374, des- 374 in einem kleinen Abstand von diesem angeordnet sen eines Ende von der Endplatte 376 abgeschlossen sein. 35 ist. Das andere Ende des Gehäuses 374 hat eine Öff-

Die Schaltung zum Erhitzen des Heizfadens 266 nung 606 zur Verbindung mit dem Vakuumsystem, kann die gleiche wie die in Fig. 21 dargestellte sein. für das die Pumpe eingesetzt wird. Das Pumpen er-Die hohe Spannung für die Innenelektrode 256 kann folgt also durch das offene Ende 606 des Gehäuses von einer Gleichstromquelle 560 mit positivem und 374 hindurch.

negativem Anschluß 561 bzw. 562 geliefert werden. 40 Die Pumpe 600 hat eine Innenelektrode 24 in Der positive Anschluß 561 ist über eine Leitung 564 Form eines sich axial durch das Gehäuse 374 ermit der Innenelektrode 256 verbunden. Eine Leitung streckenden zylindrischen Stabes, dessen oberer 566 führt von dem negativen Anschluß 562 zur Be- Endabschnitt von einem ihn dicht umschließenden grenzungselektrode 550. Die Endelektroden 320 sind und dicht passend in einer Öffnung 614 der oberen über Leitungen 567 und 568 ebenfalls mit dem nega- 45 Endplatte 376 sitzenden Einführungsisolator 406 getiven Anschluß verbunden. halten und so aus dem Gehäuse herausgeführt wird,

Ein Anschluß 570 der Gleichstromquelle 560 für daß er elektrisch angeschlossen werden kann, positive Vorspannung ist über eine Leitung 571 mit Eine zylindrische Endelektrode 320 ist zweck-

dem Mittelabgriff 64 der Sekundärwicklung 52 ver- mäßig um den oberen Endabschnitt der Innenelekbunden. Die hohe Spannung der Innenelektrode 256 50 trode 24 gerade unterhalb des Isolators 406 vorge- und die Vorspannung des Heizfadens 266 können zur sehen und von der Elektrode 24 isoliert. Sie kann Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen wie ausführlich im Zusammenhang mit Fig. 15 beverändert werden. Beispielsweise kann die Spannung schrieben aufgebaut sein und ist mit dem Gehäuse der Innenelektrode 256 etwa 5000 Volt und die posi- 374 verbunden.

tive Vorspannung des Heizfadens etwa 1000 Volt 55 Zum Anlegen einer hohen positiven Spannung betragen. zwischen der Innenelektrode 24 und dem als Begren-

Unter manchen Betriebsbedingungen können das zungselektrode dienenden Gehäuse 374 dient die Gehäuse 374 und die Begrenzungselektrode 550 mit Gleichstromquelle 32. Diese Spannung kann etwa gleicher Spannung betrieben werden. Unter anderen 5000VoIt betragen.

Bedingungen kann es erwünscht sein, das Gehäuse 60 Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungs- 374 gegenüber der Elektrode 550 positiv vorzu- formen sind Mittel zum Einbringen von Elektronen spannen. Eine entsprechende Vorspannung kann einer in den Raum zwischen dem Gehäuse 374 und der Gleichspannungsquelle 580 mit positivem und nega- Innenelektrode 24 vorgesehen. Diese Mittel können tivem Anschluß 581 bzw. 582 entnommen werden. im wesentlichen die gleichen sein wie die im Zusam-Eine Leitung584 verbindet den negativen Anschluß 65 menhang mit Fig. 18 beschriebenen. Es sind also mit dem negativen Anschluß 562 der Stromquelle mehrere Elektronenemissionselektroden 264 vorge- 560. Ein einpoliger Umschalter 586 verbindet das sehen, deren jede einen Heizfaden 266 und eine AbGehäuse 374 entweder mit dem positiven Anschluß schirmelektrode 268 aufweist. Die Heizfäden können

25 26

in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit 24 enthaltenen Gasmoleküle. Die positiven Gasionen F i g. 18 beschrieben geheizt und an Vorspannung werden von dem zwischen dem Gehäuse 374 und gelegt werden. der Innenelektrode 24 bestehenden elektrischen Feld

Wie Fig. 26 zeigt, ist an der Innenelektrode 24 zu dem Gehäuse getrieben. Wenn sie dort auf treffen, gegen ihr unteres Ende hin, aber immerhin in be- 5 werden sie von dem sich fortgesetzt ablagernden trächtlichem Abstand davon, eine zylindrische Fang- Titangetter bedeckt. Die wirksame Ionisierung von elektrode 422 befestigt. Ein Abschnitt 626 der Elek- Gasmolekülen ist zum Erzielen großer Pumpleistung trode 24 erstreckt sich unterhalb der Fangelektrode bei Edelgasen wie Argon und Helium von besonderer 422. Zweckmäßig ist das unterste Ende dieses Ab- Wichtigkeit.

Schnitts 626 frei von jeder Isolierung, Halterung io Bei Versuchen hat sich die Einrichtung gemäß u. dgl. F i g. 26 als für eine verhältnismäßig kleine Getter-

Die Fangelektrode 422 kann aus Titan oder einem Ionenpumpe mit einem Gehäuse von etwa 75 mm anderen Gettermaterial bestehen und zylindrisch sein. Durchmesser besonders geeignet erwiesen. Eine Sie braucht in diesem Fall nicht, wie bei einigen solche Pumpe erzielt einen Durchsatz von 1001 Luft anderen Ausführungsfonnen, in Ringe oder Scheiben 15 pro Sekunde. Auch bei Edelgasen, wie beispielsunterteilt zu sein. Die Innenelektrode 24 besteht weise Argon, wird ein zufriedenstellender Durchsatz zweckmäßig aus Wolfram oder einem anderen wärme- erzielt,
beständigen Material. F i g. 27 zeigt eine weitere abgewandelte Form

Wie bei den anderen Einrichtungen gelangen die einer Getter-Ionenpumpe 700, die der Pumpe 600 von den Heizfäden266 emittierten Elektronen auf so gemäß Fig.26 ähnlich ist. Die Ausbildung gemäß um die Innenelektrode 24 herumführende Umlauf- F i g. 27 ist für verhältnismäßig große Pumpen bebahnen. Sie bewegen sich spiralförmig entlang der stimmt. Die Pumpe 700 kann ein zylindrisches GeElektrode 24 abwärts. Viele oder die meisten ver- häuse 374 von beispielsweise etwa 305 mm Durchfehlen zunächst die Fangelektrode 422 und bewegen messer haben, dessen oberes Ende von der Endplatte sich um diese und den unteren Abschnitt 626 der 35 376 verschlossen ist, während das untere Ende offen Elektrode 24 herum weiter abwärts. Die meisten der ist und mit dem Vakuumsystem, für das die Pumpe sich zu dem unteren Ende des Abschnitts 626 bewe- eingesetzt wird, verbunden werden kann,
genden Elektronen werden von dem zwischen diesem Wie bei den anderen Ausführungsfonnen werden

Ende und dem Gehäuse 374 bestehenden elektrischen Elektronen in den Raum zwischen dem Gehäuse 374 Feld nach oben zurückgeworfen. Sie laufen weiter 30 und der Innenelektrode 24 mit ausreichendem Winum den unteren Abschnitt 626 und bewegen sich spi- keldrehmoment eingebracht, um in Umlaufbahnen zu ralförmig aufwärts. Viele von ihnen kreisen nun gelangen, die um die Innenelektrode herumführen, spiralförmig um die Fangelektrode422 und den obe- Während bei der in Fig. 26 dargestellten Pumpe

ren Abschnitt der Innenelektrode 24. Die meisten der eine Fangelektrode aus Gettermaterial vorhanden ist, sich spiralförmig aufwärts bewegenden Elektronen 35 sind bei der Pumpe 700 mehrere, z. B. drei, größere werden nun von dem elektrischen Feld zwischen der Fangelektroden 422 aus Titan oder einem anderen Endelektrode 320 und der Innenelektrode 24 zurück- Gettermaterial an der Innenelektrode 24 vorgesehen, geworfen, so daß sie sich in spiralförmigen Bahnen Eine befindet sich nahe den Heizfäden 266, eine um die Elektrode 24 herum abwärts bewegen. Auf zweite in der Nähe des entgegengesetzten Endes der diese Weise können die Elektronen also mehrere 40 Elektrode 24 und die dritte etwa in der Mitte der Male spiralförmig entlang der Innenelektrode 24 Elektrode. Die genaue Anordnung und Zahl der laufen. Dadurch wird ihre mittlere freie Weglänge Fangelektroden kann nach Bedarf verändert werden, verlängert; die Elektronen ionisieren eine größere Die Befestigung auf der Elektrode 24 kann durch Anzahl von Gasmolekülen. Preßsitz, Anschweißen oder auf andere Weise er-

Einige der umlaufenden Elektronen kommen so 45 folgen.

nahe an der Innenelektrode 24 vorbei, daß sie ent- Die Pumpe 700 arbeitet im wesentlichen wie die in

weder beim ersten Durchgang oder einem späteren Fig. 26 dargestellte Pumpe 600. Viele der von den Durchgang, nach Veränderung der Umlaufbahn in- Heizfäden 266 ausgesandten Elektronen bewegen sich folge Reflexion von den Enden der Innenelektrode, in spiralförmigen Umlaufbahnen um die positiv geKollision mit Gasmolekülen oder anderen störenden 50 ladene Elektrode 24 herum. Obwohl sie sich mehr-Einflüssen, auf die Fangelektrode 422 auftreffen. mais entlang der Elektrode 24 spiralförmig mit auf Schließlich werden viele oder die meisten der um- und ab bewegen können, treffen sie schließlich auf laufenden Elektronen von der Elektrode 422 einge- eine der Fangelektroden 422 auf. Am unteren Ende fangen. Durch diesen Elektronenbeschuß erhitzt sich der Elektrode 24 werden sie von dem zwischen diedie Fangelektrode und verdampft Titan. Gewöhnlich 55 sem und dem Gehäuse 374 bestehenden elektrischen wird die Temperatur der Fangelektrode unter dem Feld aufwärts und nahe dem oberen Ende des Ge-Schmelzpunkt des Titans gehalten, so daß das Titan häuses 702 von dem zwischen der Endelektrode 320 unmittelbar aus dem festen in den dampfförmigen und der Innenelektrode 24 bestehenden elektrischen Zustand sublimiert. Die Fangelektrode 422 wird von Feld abwärts zurückgeworfen,
den Elektronen an verschiedenen Stellen getroffen 60 Durch die Anordnung gemäß F i g. 27 wird das und dadurch verhältnismäßig gleichmäßig über ihre Verbleiben der Elektronen in ihren Umlaufbahnen ganze Länge erhitzt. gefördert, so daß ihre mittlere freie Weglänge ganz

Der Titandampf breitet sich von der Fangelektrode besonders groß ist. Daher werden die in dem Ge- 422 aus und kondensiert sich auf der Innenfläche des häuse 374 befindlichen Moleküle weitgehend ionisiert. Gehäuses 374. Das frisch kondensierte Titan nimmt 65 Die Vorspannung der Heizfäden 266 wird dabei ge-Gasmoleküle und Ionen auf und bedeckt sie. Die wohnlich so eingestellt, daß die Elektronen solange kreisenden Elektronen bewirken eine beträchtliche wie möglich in ihren Umlaufbahnen verbleiben und Ionisierung der in dem Raum um die Innenelektrode ein Maximum an Gasmolekülen ionisiert wird.

Da viele der umlaufenden Elektronen schließlich auf die Fangelektroden 422 aufprallen, werden alle drei durch Elektronenbeschuß erhitzt. Dies führt zu einer Verdampfung des Titans. Normalerweise wird die Temperatur der Fangelektroden 422 auch bei dieser Ausführungsform unter dem Schmelzpunkt des Titans gehalten, so daß kein flüssiges Titan vorhanden ist.

Die in Fig. 27 dargestellte Pumpe700 weist eine Anzahl weiterer, wenn auch nicht unbedingt erforderlicher Verfeinerungen zur Verbesserung der Pumpwirkung auf. Sie kann, falls erwünscht, mit Mitteln zum Erzeugen eines verhältnismäßig schwachen magnetischen Feldes unmittelbar parallel zur Achse der Innenelektrode 24 ausgestattet werden. Ein derartiges magnetisches Feld kann von einer oder mehreren um die Außenfläche des Gehäuses 374 gewickelten Spulen 730 erzeugt werden, die aus einer Batterie 732 oder einer anderen Gleichstromquelle gespeist werden. Zum Abschalten und Steuern des die Spulen 730 durchfließenden Stromes können ein Schalter 734 und ein Potentiometer 736 zwischen die Batterie 372 und die Spulen geschaltet sein. In vielen Fällen wird es weder notwendig noch zweckmäßig sein, die Spulen 730 zu erregen. Jedoch verstärkt das von ihnen erzeugte axiale magnetische Feld die Ionisierung von Gasmolekülen im Gehäuse 374, so daß die Ionenpumpgeschwindigkeit erhöht wird. Außerdem schützt das axiale Magnetfeld die Pumpe gegen magnetische Störfelder, die sonst das Umlaufen der Elektronen beeinträchtigen können. Die axialen Magnetfelder können, falls erwünscht, bei allen Ausführungsformen angewendet werden. Sie sind besonders bei größeren Elektrodenanordnungen vorteilhaft.

Als weitere wahlweise anzuwendende Verbesserungsmöglichkeit hat die Pumpe 700 Mittel zum Verstärken und Steuern der Erhitzung der Fangelektro- <%i422. Diese können in zusätzlichen Elektroneneirjittern 740 mit einem Heizfaden oder einer Glühkathode zum Beschießen jeder der Fangelektroden bestehen, Dabei liegen die Elektronenemitter 740 jeweils gegenüber der entsprechenden Fangelektrode 422 und annähernd in gleicher Ebene mit der Innenfläche des Gehäuses 374 und parallel zur Innenelektrode 24. Soll eine bestimmte Fangelektrode 422 zusätzlich erhitzt werden, so kann der zugehörige Elektronenemitter 740 aufgeheizt werden, so daß er Elektronen abgibt, die infolge der hohen Spannung der Innenelektrode 24 von dem elektrischen Feld zu der Fangelektrode 422 getrieben werden.

Zum Anbringen der zusätzlichen Elektronenemitter 740 im Gehäuse 374 können verschiedene Anordnungen dienen. Bei der dargestellten Ausführungs^ forrn hat das Gehäuse 374 eine Anzahl seitlicher Stutzen 742, d. h. für jeden Emitter 740 einen. Jeder dieser Stutzen ist mit einer abnehmbaren Platte 744 verschlossen.

.. Die Heizfäden der Elektronenemitter 740 können aus feinem Wolframdraht bestehen, der zwischen zwei stärkeren Zujgiturigsdrähten 746 und 748 gehalten ist, die durch Verschmelzungen 750 in der Platte 744 aus dem Gehäuse 374 herausgeführt sind. Die Drähte 746,748 sind mit der Sekundärwicklung 752 eines Heiztransformators 754 verbanden. Die Primärwicklung 756 des Transformators 754iösan von Wechsel-Stromleitungen 758 und 759 gespeist werden. Ein variabler Autotransformatar 762 und ein Schalter 764 können zwischen die Primärwicklung 756 und die Leitungen 758 und 759 geschaltet sein, so daß der durch einen bestimmten Heizfaden fließende Strom nach Wunsch reguliert oder abgeschaltet werden, · kann. Jeder Elektronenemitter 740 hat vorzugsweise eigene Mittel zum Steuern des durch ihn fließenden Stromes, so daß die Erhitzung jeder einzelnen Titan-Fangelektrode 422 für sich geregelt werden kann.

Gewöhnlich können die Elektronenemitter 740 auf dem gleichen Potential wie das Gehäuse 374 liegen. In manchen Fällen kann eine positive oder negative Vorspannung der Elektronenemitter jedoch zweckmäßig sein. Bei dem mittleren Emitter 740 nach Fig. 27 ist der Mittelabgriff 768 der Sekundärwicklung 752 geerdet, so daß der Emitter auf dem gleichen Potential wie das Gehäuse 374 liegt. Dies stellt eine typische Anordnung dar. Bei dem oberen und dem unteren Elektronenemitter 740 ist der Mittelabgrifl über ein Potentiometer 772 mit einer Vorspannungsbatterie 770 verbunden. Der obige Emitter 740 ist positiv vorgespannt, wodurch die Erhitzung der Fangelektrode 422 normalerweise verringert wird, während der untere Emitter 740 negativ vorgespannt ist, wodurch die Spannung zwischen ihm und der Fangelektrode 422 erhöht und letztere stärker erhitzt wird.

Claims (24)

Patentansprüche:

1. Elektronenanordnung zur Führung freier Elektronen im Vakuum mit einer langgestreckten Innenelektrode, einer diese umgebenden, in Abstand von ihr angeordneten Begrenzungselektrode und einer in dem Raum zwischen der Innenelektrode und der Begrenzungselektrode angeordneten, langgestreckten Elektronenemissionselektrode, wobei die Innenelektrode mit Bezug auf die Begrenzungselektrode und die Elektronenemissionselektrode mit einer positiven Spannung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (24, 256) aus einem zylindrischen, stabartigen Bauteil besteht, daß die Begrenzungselektrode (22, 258, 260, 374, 452, 480, 550) zylindrisch und konzentrisch zu der Innenelektrode angeordnet ist sowie daß die Elektronenemissionselektrode (40, 88, 266) parallel zur und nur in einem relativ zur Gesamtlänge der Anordnung kurzen Bereich des einen Endes der Innenelektrode angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Abschirmelektrode (66, 86, 268), die zwischen der Elektronenemissionselektrode (40, 88, 266) und der Innenelektrode (24,256) liegt und eine geradlinige Bewegung von Elektronen von der Elektronenemissionselektrode auf die Innenelektrode verhindert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissianselektrode einen Heizfaden (40, 88, 266) aufweist, der in einer Ebene mit der Schirmelektrode (66,86, 268) und der Innenelektrode (24, 256) liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionselektrode ein Heizfaden (40, 88,266) ist, dessen eines Ende mit der Abscnirmelektrode (66, 86, 268) verbunden und von ihr gehalten ist.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Elektronenemissionselektrode (40, 88, 266) und die Abschirmelektrode (66,86,268) an einer positiven Spannung liegen, die niedriger als die positive Spannung der Innenelektrode (24, 256) ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine die Innenelektrode (24) umgebende, die umlaufenden Elektronen reflektierende ringförmige Endelektrode (68, 102, 122) an einer der Stirnseiten der Begrenzungselektrode (22).

7. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine die Innenelektrode (24, 256) umgebende, die umlaufenden Elektronen reflektierende zylindrische Endelektrode (320), die koaxial zur Innenelektrode angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser als die Begrenzungselektrode (258, 260, 374, 452, 480, 550) hat.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode (256) als Draht ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektronenemissionselektroden (266) vorgesehen sind.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungselektrode ein den Durchtritt von Ionen erlaubender offener Käfig (452, 480, 550) ist, der von einer Ionenkollektorelektrode (374) umschlossen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungselektrode eine Drahtwendel (452,480) ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungselektrode (550) aus in Abstand voneinander angeordneten Ringen (552) besteht.

13. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenkollektorelektrode (374) mit Bezug auf die Begrenzungselektrode (550) mit einer positiven Spannung beaufschlagt ist.

14. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer gemeinsamen Ionenkollektorelektrode (374) mehrere Elektrodensysteme mit je einer käfigförmigen Begrenzungselektrode (452, 480) untergebracht sind.

15. Verwendung der Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 als Ionisationsmanometer mit einer Meßeinrichtung (36) zur Messung des in die Begrenzungselektrode (22,260) fließenden Stromes.

16. Ionisationsmanometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungselektrode (258,260) mehrteilig ausgebildet ist und daß der in den von der Elektronenemissionselektrode (266) weiter entfernten Teil fließende Ionenstrom gemessen wird.

17. Ionisationsmanometer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Begrenzungselektrode die Form koaxial angeordneter Zylinder (258, 260) haben.

18. Ionisationsmanometer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Zylinder (258, 260) Ende an Ende gelagert sind.

19. Verwendung der Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 als Verstärkerröhre mit einer benachbart der Innenelektrode (24) an einer von der Elektronenemissionselektrode (88) abliegenden Stelle angeordneten Kollektorelektrode (180) sowie einer zwischen der Elektronenemissionselektrode und der Kollektorelektrode angeordneten Steuerelektrode (186), mittels deren Spannung der zu der Kollektorelektrode fließende elektrische Strom steuerbar ist.

20. Verstärkerröhre nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenelektrode (24) umgebende Steuerelektrode (186) ringförmig ist.

21. Verwendung der Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 als Getter-Ionenpumpe mit mindestens einer an der Innenelektrode (24,256) angeordneten zylindrischen Fangelektrode (422) aus Gettermaterial.

22» Getter-Ionenpumpe nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen gegenüber der Fangelektrode (422) angeordneten zusätzlichen Elektronenemitter (740) zur Abgabe zusätzlicher auf die Fangelektrode aufprallender Elektronen.

23. Getter-Ionenpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangelektrode (422) in eine Mehrzahl von Scheiben (424, 468) unterteilt ist.

24. Getter-Ionenpumpe nach Anspruch 10 und einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die käfigförmige Begrenzungselektrode (550) mindestens teilweise aus durch den Aufprall von Ionen zerstäubbarem Gettermaterial besteht, das auf der Ionenkollektorelektrode (374) kondensierbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 972 690.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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