DE1464682A1

DE1464682A1 - Elektronenstrahlerzeugungssystem

Info

Publication number: DE1464682A1
Application number: DE19631464682
Authority: DE
Inventors: Farnsworth Philo Taylor
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1962-03-07
Filing date: 1963-03-06
Publication date: 1968-12-05
Also published as: NL289897A; US3201640A; BE629274A; GB1030708A

Description

Dipl.Ing· Heinz Claeesen P.!.farnsworth-!69

Patentanwalt
Stuttgart W
Rotebühlstr. 70

ISE/Reg. 2663

INTERNATIONAL STANDARD ELECiDRIC CORPORATIOiT, NEW YORK

Elektronenstrahlerzeugungssystem

Die Priorität der Anmeldung vom 7«März 1962 in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in Anspruch

genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenstrahlerzeugungssysteme und im besonderen auf solche für Kathodenstrahl- und ähnliche Röhren, die eine hohe Perveanz und Steilheit aufweisen.

Die bisher üblichen Strahlerzeugungssysteme bestehen aus einer Glühkathode als Elektronenquelle, einem Steuergitter zwecks Änderung des Strahlstromes und einer Anzahl von Fokussierungselektroden zur Fokussierung des Strahles. Die Perveanz derartiger Systeme hängt von der Ergiebigkeit der elektronenemittierenden Fläche der Kathode insoweit ab, als die Perveanz im allgemeinen als das ) Verhältnis des Strahlstromes zu dem 1ty2-fachen der beschleunigten Anodenspannung definiert ist. Die Steilheit derartiger Systeme hängt ebenso von der Ergiebigkeit der elektronenemittierenden Fläche der Kathode ab, da die Steilheit als die Änderung des Strahlstromes bei einer vorbestimmten Änderung der Spannung der ρ Steuerelektrode definiert ist. Die Perveanz und die Steilheit haben also Werte, welche durch die Ergiebigkeit der Kathode begrenzt sind.

Gemäss der Erfindung werdenhohe Werte für die Perveanz und die Steilheit dadurch erhalten, dass eine Elektronenquelle von besonders hoher Ergiebigkeit vorgesehen wird, wodurch eine extrem hohe Strahlstromdichte zur Steuerung durch die Steuer- und Beschleunigungselektroden erzeugt wird. Diese Elektronenquelle ist ein Elektronen-Vervielfacher, der einen Raumladungsstrom hoher Intensität

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erzeugt, der derart gesteuert wird, dass ein Elektronenstrahl von kleinem Querschnitt und hoher Dichte gebildet wird.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem einheitlicher Konstruktion vorzusehen, das hohe Werte für die Perveanz und die Steilheit ergibt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Strahlerz eugungssystem für eine Kathodenstrahlröhre vorzusehen, in der die Elektronenquelle die Form eines Elektronen-Vervielfachers aufweist und ein Teil des intensiven, durch den Vervielfächer erzeugten Raumladungsstromes zur Bildung eines Elektronenstrahles hoher Dichte und kleinem Querschnitt verwendet wird,

Weitere Aufgaben der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung augenscheinlich werden.

In Vervollständigung der Erfindung wird ein Strahlerzeugungssystem vorgesehen, das aus einer Kathode mit einer ausgedehnten Oberfläche zur Emission von Sekundärelektronen mit einem Sekundäremissionsfaktor grosser als 1, einer ringförmigen Anode, die gegenüber der aktiven Oberfläche angeordnet ist, und einer mit einer Öffnung versehenen Elektrode, die an der der Kathode gegenüberliegenden Seite der Anode angeordnet ist, besteht. Die Ausdehnung der aktiven Oberfläche ist grosser als die Ausdehnung dieser Öffnung; es sind weiter Mittel, z.B. die Kathode, die Anode und die Elektrode, vorgesehen, um die von der aktiven Kathodenoberfläche ausgehenden Elektronen gegen diese Elektrode in der Nachbarschaft der öffnung zu konvergieren. Ferner sind Mittel zur elektrischen Verbindung der Kathode mit der Elektrode vorgesehen und weiterhin "Mittel, um zwischen Anode und Kathode und Elektrode eine Wechselspannung anzulegen, deren halbe Periode ungefähr der Elektronenlaufzeit (oder einem ungeraden Vielfachen dieser Frequenz) entspricht und zwischen Kathode und Elektrode die Wechselspannung eine derartige Grosse aufweist, dass die auftreffenden Elektronen •eine Geschwindigkeit besitzen, die genügt, um aus der aktiven Oberfläche Sekundärelektronen in einem Verhältnis grosser als 1 auszulösen und die Elektronen die bereits erwähnte öffnung

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passieren, ferner ein Steuerelement mit einer Öffnung, die zu der ersterwähnten Öffnung ausgerichtet ist. Das Steuerelement ist an der der Anode entgegengesetzten Seite der Elektrode angeordnet.

Die bereits erwähnten Aufgaben und Merkmale der Erfindung und die Art, wie sie erhalten werden, sollen im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt eines Ausführungs-. beispieles der Erfindung,

Pig. 2 zeigt in ähnlicher Darstellung ein anderes Ausführungsbeispiel der. Erfindung,

in Pig. 3 sind die Elektronen-Optiken geometrisch erläutert und an Hand dieser Pigur werden die Prinzipien der Arbeitsweise näher erläutert,

Pig. 4 zeigt eine grafische Darstellung zwecks Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnungen.

In Pig· 1 iet mit 1 ein Teil einer evakuierten Glashülle, wie sie bei den üblichen Kathodenstrahlröhren verwendet wird, bezeichnet. Im Hals 2 ist ein Strahlerzeugungssystem angeordnet, das ganz allgemein aus einer Anordnung zum Erzeugen und Emittieren von Elektronen, einer Steuerelektrode und Pokussierungs- und Beschleunigungselektroden besteht.

Die Anordnung zur Emission von Elektronen besteht ganz allgemein aus einem Elektronen-Vervielfacher, der aus einer Kathode oder Elektrode 3, die auf der linken Seite des Halses 2 angeordnet ist, und einem Anodenring 4> der der Kathode 3 gegenüber angeordnet ist, und einer Endelektrode 5, die auf der der Kathode entgegengesetzten Seite der Anode angeordnet ist, besteht. Alle diese Teile sind symmetrisch zur Röhrenachee 6 ausgebildet und angeordnet. Die Kathode 3 hat eine aktive Oberfläche 7, die kugelförmig konkav gegen die Anode 4 ist

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und ihren Krümmungsmittelpunkt auf el er Achse 6 hat. Die Kathode sollte aus einem Material hergestellt sein, das einen Sekundäremissionsfaktor grosser als 1, beispielsweise Beryllium-Kupfer, hat.

Die Anode 4 ist aus Metall und in dem Röhrenhals 2 befestigt. Die Anode ist mit einer kegelstumpfförmigen zur Achse 6 axial angeordneten Öffnung 8 versehen, deren Ende 9 von grösserem Durchmesser der Kathode 3 und deren Ende 10 von kleinerem Durchmesser der Elektrode 5 gegenüberliegt.

Die Elektrode 5 ist eine Metallscheibe, die in dem Hals 2 befestigt ist und einen zentralen konvexen Teil 11 mit einer koaxialen Öffnung 12 aufweist. Diese Elektrode 5 kann aus einem Metall gebildet sein, das einen Sekundäremissionsf aktor grosser als 1 aufweist, wie jedoch aus dem folgenden hervorgeht, ist diese Emissionseigenschaft nicht unbedingt erforderlich. . Die verbleibenden Elemente des Strahlerzeugungssystems auf der rechten Seite der Elektrode 5 sind die üblichen. Das erste ist eine Steuerelektrode 13, die im Hals 2 befestigt ist und eine koaxiale öffnung 14 aufweist. Benachbart zu dieser Elektrode ist eine Beschleunigungselektrode 15 mit einem Paar von öffnungen 16 angeordnet.

Rechts von der Anode 15 können die üblichen zusätzlichen Elektroden, die in Strahlerzeugungssystemen von Kathodenstrahlröhren benutzt werden, vorgesehen sein·

Die Kathode 3 und die Elektrode 5 sind elektrisch miteinander durch einen Resonanzstromkreis 18 verbunden, dessen Mittelpunkt geerdet ist. Die Spule 19 bildet einen Teil des Hochfrequenz-Eingangskreises und ist direkt mit dem Resonanzstromkreis 18 gekoppelt. Der positive Pol einer Spannungsquelle oder Batterie 20 ist mit der Anode 4 verbunden, während der negative Pol der. Spannungsquelle geerdet ist. Die Steuerelektrode 13 ist mit den üblichen Vorspannungen «ersehen. Es sind ferner Mittel vorgesehen, um ein Eingangssignal einzukoppeln. Der positive Pol der Vorspannungsbatterie 21 ist geerdet. Die Spannungsquelle ist durch das Potentiometer, dessen Abgriff zur '

enoöii/nfifi/. · -5-

Steuerelektrode 13 führt, kurzgeschlossen. Der positive Pol der Anodenspannungsquelle oder Batterie 23 ist mit der Anode 15 verbunden, während der negative Pol dieser Spannungsquelle 23 geerdet ist. Beim Betrieb wird zwischen den zwei Endplatten, nämlich der Kathode 3und der Elektrode 5 des Elektronenvervielfachers des Strahlerzeugungssystems, ein schwingender Baumladungsstrom erzeugt. Ein gewisser Teil dieses Saumladungsstromes, der sich innerhalb des konisch geformten Bereiches zwischen den zwei Elektroden 3 und 5 befindet, geht durch die öffnung 12 und ist vorzugsweise in einem Überschneidungspunkt in der öffnung 14 der Steuerelektrode 13 fokussiert. Von diesem Punkt aus bilden die Elektronen in der üblichen Weise einen zylindrischen Strahl infolge der öffnungen 14 und 16. Da die Bildung und die Steuerung des Strahles, nachdem er die S±euerelektrode 13 verlassen hat, üblich ist, ist nur der Teil der Anordnung links von der Steuerelektrode zu beschreiben.

Wie bereits ausgeführt, beruht die Arbeitsweise des Vervielfacherteiles des Strahlerzeugungssystems darauf, dass Elektronen zwischen der Kathode 3 und der Elektrode 5 hin-und herschwingen und zusätzliche Elektronen durch das wiederholte Auftreffen auf der Kathode 3 freigemacht werden. Wenn die Elektrode 5 aus einem Material mit einem Sekundäremissionsfaktor grosser als 1 besteht, werden durch das Auftreffen von Elektronen auf diese Elektrode ebenfalls Sekundärelektronen ausgelöst. Das Auftreffen erfolgt auf der Kathode 3 und teilweise auf der Elektrode 5 und die Vervielfachung durch Sekundärelektronenemission erfolgt entweder von der Kathode 3 oder der Elektrode 5 oder von beiden. Ein Hochfrequenzpotential,beispielsweise in der Grössenordnung von 50 MHz, ist zwischen Kathode 3 und Elektrode 5 angelegt. Dieses Potential ist vorzugsweise relativ klein im Vergleich zu dem Gleichpotential der Batterie 20 an der Anode 4. Unter dem Einfluss dieses Potentials treffen in der Röhre vorhandene Elektronen mindestens die aktive Oberfläche 7 der Kathode 3, lösen aus dieser Sekundärelektronen aus, die gegen die gegenüberliegende Elektrode durch das Anodenpotential 20 beschleunigt werden. Wenn das Po-

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tential der letzteren in Bezug auf die durch die Eingangsspule 19 an die Kathode 3 angelegte Frequenz derart ist, dass die die Kathode verlassenden Elektronen den Raum in einer Zeit durchqueren, in der sie durch das Wechselpotafcial auf die gegenüberliegende Elektrode 5 beschleunigt werden, findet ein weiteres Auftreffen und Befreien von Sekundärelektronen statt, und wenn das Produkt der zwei Sekundäremissionsfaktoren der beiden Elektroden 3 und 5 grosser als 1 ist, erfolgt eine Vervielfachung, die so lange anwächst, bis die Anzahl der bei jedem Auftreffen befreiten Elektronen der Anzahl der durch die Anode 4 gesammelten Elektronen gleich ist, oder bis der Prozess durch Änderung des Anoden-Potentials oder Entfernen des an die Kathode 3 über die Spule 19 angelegten Signales beendet wird.

Da die Elektrode 5 mit der koaxialen Öffnung 12 versehen ist, ist es klar,, dass Elektronen, die sich dieser öffnung nähern, und andererseits diese Elektrode 5 treffen wurden, durch die Öffnung 12 und gegen die Steuerelektrode 13 gehen. Für die Betrachtung, was sich zwischen dieser Elektrode 5 und der Kathode 3 ereignet, kann die Elektrode 5 jedoch als massiv betrachtet werden.

Die Elektronen-Vervielfachung soll an Hand der Fig. 4 weiter erläutert werden, in der die Anoden-Kathoden-Spannung grafisch dargestellt ist. Die gerade Linie 24 stellt das Anodenpotential, wie es durch die Batterie 20 erzeugt wird, dar. Die Sinuswellen 25 stellen das Schwingungspotential dar, das zwischen den Elektroden 3 und 5 über die Spule 19 liegt. Das Schwingungspotential 25 ist dem konstanten Potential 24 überlagert und ruft eine Potentialänderung zwischen der Anode 4 und jeder der Elektroden 3 und 5 hervor.

Bei der Annahme, dass bei Beginn ein Elektron die Elektrode 5 verlässt und seinen Weg gegen die Anode 4 und Kathode 3 zum selben Augenblick wie der Punkt 26 des Schwingungspotentials 25 beginnt, wird klar, daass dieses zwischen der Elektrode 3 und der Elektrode 5 angelegte Schwingungspotential das Elek-

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tron mehr als das Gleichpotential 24 der Anode 4 beschleunigt. Nehmen wir an, dass die Laufzeit dieses Elektrons zwischen den Elektroden 3 und 5 im wesentlichen gleich der Zeit einer halben Periode der Sinuswelle 25 ist, trifft das Elektron die aktive 5 Oberfläche 7 der Kathode 3 mit genügender Stärke, um Sekundärelektronen zu befreien. Die Sekundärelektronen wandern zurück gegen die Anode 4 und die Elektrode 5» erreichen die Elektrode 5 am Ende der nächsten halben Periode. Daraus folgt, dass die Elektronen wieder zurückkehren zur Kathode 3, auf diese auftreffen und mehr Sekundärelektronen befreien¹. Dies setzt sich so lange fort, bis die Anzahl der vervielfachten Elektronen einen Gleichgewichtswert, der im allgemeinen durch die Raumladung zwischen der Kathode 3 und der Elektrode 5 bestimmt ist, erreicht, die alle ausser den schnelleren Sekundärelektronen am .Durchgehen verhindert. Wenn die Anzahl der durch die Anode 4 gesammelten Elektronen gleich der Anzahl der erzeugten Sekundärelektronen ist, wird der Raumladungsstrom zwischen den Elektroden 3 und 5 stabilisiert. Dies zeigt, dass der Raumladungsstrom in dem Raum zwischen den zwei Elektroden 3 und 5 einen ungewöhnlieh hohen Wert im Vergleich zu dem auf die Anode 4 fliessenden Strom aufweist.

Es ist selbstverständlich nötig, dass die Elektronen des öfteren zwischen den zwei Elektroden 3 und 4 hin- und herpendeln, bevor sie durch die Anode 4 aufgefangen werden. Um dies zu vervollständigen, ist es nötig, die Elektronen längs Wegen zu führen, die nicht auf die Anode 4 auftreffen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese Führung durch die elektronenoptischen Kräfte zwischen den Elektroden 3 und 5 einerseits und der Anode 4 andererseits erreicht. Die Wirkungsweise dieser Elektronenoptiken iet bestens durch die Fig. 3 erklärt, in der die Elektroden^, 4 und 5 geometrisch dargestellt sind. Der Punkt A ist an der Peripherie der Kathodenoberfläche 7 gewählt, damit er den Ausgangspunkt für einen äusseren Strahl darstellt, bei dem die Möglichkeit, die Anode 4 zu treffen, am grössten ist. Dieses Elektron wird längs des Radius* A C der aktiven Oberfläche 7 beschleunigt. Eine Zerstreuungslinse an der

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Öffnung 9 des Anoden-Konus· 8 bricht das Elektron von der Konusachse weg, so dass es den Konus längs der Linie B D verlässt. Diese Linse ist eine Zerstreuungslinse, weil sich das Elektron von einem Bereich mit hohem Gradienten in einen Bereich mit niedrigerem Gradienten "bewegt.

Es gibt eine weitere Zerstreuungslinse, die am kleinen Ende 10 des Konus¹ liegt, durch welche das Elektron einer weiteren Brechung unterliegt. Die Wirkung dieser Linse ist jedoch klein, so dass sie in der Fig. 3 vernachlässigt werden kann·

Bei D wird das Elektron in die Anodenöffnung 8 längs der Linie D E zurückreflektiert, und am Punkte E wird es wiederum von der Achse weg gebrochen durch die Linsenwirkung und wandert längs des Weges E F.

Der Elektronenweg E F verläuft nicht ganz längs eines Radius'. T5 Es besteht eine kleine Konstante nicht radialer Geschwindigkeit. Das Elektron,wird von der Kathode 3 reflektiert» te-

nicht
hält jedoch seine/radiale,GaÄohwindigkeitskomponente bei·

Die aufeinanderfolgenden Durchgänge des Elektrons nähern sich allmählich der Konus-Achse, dabei gewinnt das Elektron bei jedem Durchgang einen zusätzlichen kleinen Betrag an Quergeschwindigkeit, bis das Elektron die Achse kreuzt. Nachdem der Weg auf die andere Seite der Achse fortgesetzt wurde, wird durch die aufeinanderfolgenden Durchgänge die Querkomponente der (Jedohwindigkeit verkleinert, und wenn der Elektronenweg die Kante der Kathode 3, die dem Funkt A gegenüberliegt, erreicht hat, ist keine Querkomponente der Geschwindigkeit mehr vorhanden und das Elektron verhält sich gerade so, als ob es auf dieser Seite seinen Ursprung hätte. Die Raumladung Jedoch, die erzeugt wird, wenn die Anzahl der befreiten Elektronen sehr gross wird, treibt die Randelektronen (d.h. die vom Mittelpunkt der Elektronenwolke,· die den Raum erfüllt, weiter entfernten Elektronen) gegen die Anode, wodurch deren Sammlung durch die Anode möglich wird. Durch die Elektronen-Optiken, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wurden, kann

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also das Elektron mehrmals zwischen den Elektroden 3 und 5 hin- und hergeführt werden, bevor es evtl. durch die Anode

4 eingefangen wird· Daraus resultiert eine Vervielfachung des Elektronenstromes, der durch jedes Auftreffen eines Elektrons auf der aktiven Oberfläche 7 der Kathode 3 anwächst. Dieser Vervielfachungsprozess setzt sich so lange fort, bis die Anzahl der durch die Anode 4 gesammelten Elektronen gleich der Anzahl der von d er aktiven Oberfläche 7 emittierten Sekundärelektronen ist.

Bis jetzt wurde angenommen, dass die Elektrode 5 massiv ist, d.h. die Öffnung 12 nicht vorhanden ist. Die Öffnung 12 ist jedoch vorhanden, so dass es nötig ist, zu überprüfen, was sich innerhalb des Raumes zwischen den zwei Elektroden 3 und

5 ereignet, um die bereits beschriebenen Resultate zu erhalten.

Die Elektronen der zwischen den beiden entgegengesetzt angeordneten Elektroden 3 und 5 gebildeten Strahlen haben Schwingungsperioden und Laufzeiten, die von der Gleichspannung und der Hochfrequenzspannung, die zwischen der Kathode 3 und der Elektrode 5 liegen, abhängen. Die Hochfrequenzspannung kann entsprechend gewählt werden. Elektronen, die zu einem Augenblick entweder die Kathode 3 oder die Elektrode 5 verlassen, absorbieren Energie aus dem durch die Hochfrequenzspannung errichteten Feld und andere Elektronen, die zu einem anderen Augenblick starten, geben Energie an dieses Feld ab. Von den ersteren Elektronen wird gesagt, sie sind mit der angelegten Spannung in Phase, während die anderen ausser Phase sind.

Die Elektronen schwingen zwischen den zwei Elektroden 3 und 5 mit ungefähr derselben Frequenz wie die Frequenz der Hoeh*- frequenzspannung und sie machen einen Weg zwischen den Elektroden in einer halben Periode der Hochfrequenz. Die Tatsache, dass die Elektronen derart beschleunigt sind, stellt sicher,

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dass sie die aktive Oberfläche 7 treffen. Die zurückkehrenden Elektronen machen den Weg in etwas weniger als einer halben Periode. Dies führt dazu, dass die schnellsten Elektronen sehr ra^-ech ausser Phase der Hochfrequenzspannung gelangen.

Es werden also Elektronen von der Vervielfacherphase (in Phase) in die entgegengesetzte Phase gebracht, in der ein Elektron durch die Hochfrequenz mehr verlangsamt als beschleunigt wird. Elektronen dieser Phase treffen die Elektroden 3 und 5 nicht, sie setzen jedoch ihre Schwingung zwischen diesen Elektroden fort und geben Energie an den äusseren Stromkreis ab. Dieses Phänomen ist bekannt aus der Art von Elektronenvervielfacher^ wie sie beispielsweise in den US-Patenten 2 189 358, 2 107 782 und 2 071515 beschrieben sind.

Die Elektronen, die in Phase sind, haben eine Schwingungsweite, die etwas grosser als der Abstand zwischen den zwei Elektroden 3 und 5 ist, so dass die Elektronen die aktive Oberfläche 7 mit genügend Energie treffen, um Sekundärelektronen auszulösen und dadurch Elektronenvervielfachung hervorzurufen. Die Elektronen ausser Phase werden jedoch verlangsamt und werden daher die Elektrodenoberflächen nicht mehr ganz erreichen.

Die verlangsamten Elektronen treffen die Elektroden 3 und 5 nicht, aber sie setzen ihre Schwingungen zwischen diesen Elektroden fort, wodurch eine Raumladung gebildet wird, welche Potential-Minima vor den Oberflächen hervorruft. Die Lage dieser Potentialminima ist durch die gestrichelten Linien 27 bzw, 28 angedeutet. Diese Potentialminima oder Oberflächen werden durch die Gruppe der verlangsamten Elektronen erzeugt, die bei ihren Schwingungen einen Weg zurücklegen, der etwas kürzer ist als der Abstand zwischen den Elektroden 3 und 5. Die zwei Oberflächen 27 und 28 wirken dabei als Elektronenspiegel. Andere Gruppen von Elektronen, die • keine so grosse Schwingungsweite haben, werden innerhalb der Oberflächen 27 und 28 reflektiert. Für diejenigen Elek-

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tronen, die eine Schwingungsweite zwischen den beiden Oberflächen 27 und 28 haben, erscheint die Elektrode 5 als massive Platte. Diejenigen Elektronen jedoch, die eine genügend grosse Schwingungsweite haben, um die aktive Oberfläche 7 zu treffen und auch die Oberfläche 28 zu durchdringen, gehen durch die öffnung 12 und werden incter öffnung 14 der Steuerelektrode 13 konvergiert. Von diesem Punkte ab werden die Elektronen zu einem bleistiftähnlichen Strahl gesammelt und werden in der üblichen Weise durch die verschiedenen Beschleunigungs-, Fokussierungs- und Ablenkelektroden einer Kathodenstrahlröhre behandelt.

Da der zwisohen den zwei Elektroden 3 und 5 gebildete Baumladungsetrom intensiv ist, ist es klar, dass der Elektronenstrahl, der die öffnung 12 durchdringt;und in der öffnung 14 konvergiert, von extrem hoher Dichte ist. Das Strahlerzeugungssyetem hat also grosse Werte sowohl für die Perveanz als auch für die Steilheit, was eines der Gegenstände, die durch die Erfindung erreicht werden, darstellt*

Sin zweites, bevorzugtes Ausführungebeispiel der Erfindung let in Fig. 2 dargestellt, In der für gleiche Teile gleiche Bezüge -zeichen verwendet werden. In dieser Figur ist der aus der Kathode 3, der Anode 4 und der Elektrode 5 bestehende Multipactor von einem Hohlraumresonator 29 umgeben. Dieser Hohlraum 29 ist vorzugsweise von zylindrischer Konfiguration, er hat zwei entgegengesetzte Endplatten 30 und 31, welche parallel zueinander angeordnet sind. Der Hohlraum 29 ist natürlich aas Metall, so dass er von einem Ende zum anderen Ende leitfähig ist» Die Kathode 3 ist leitend mit der Endplatte 30 verbunden, und die Elektrode 5 ist in ähnlicher Welse an der Endplatte 31 befestigt. Dadurch sind diese beiden Elektroden, Kathode 3 und Elektrode 5, elektrisch miteinander verbunden. Sie sind.andererseits getrennt voneinander und von der Anode 4 angeordnet, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurde.

Die Anode 4 ist in dem Kesonanzhohlraum 29 durch den Tragering 32 aus Isolationsmaterial gehaltert. Sin Zuführungsdraht 33

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ist durch die Endplatte 30 geführt und mit der Innenwand des Hohlraumes 29 verlötet, um die Hochfrequenzspannung an den Hohlraum 29 zu legen.

Der Multipactorteil des Stränierzeugungseystems arbeitet in der gleichen Weise, wie dies bereits im Zusammenhang mit der Pig. 1 beschrieben wurde. Der einzige Unterschied in der Arbeitsweise besteht in der Tatsache, dass der Multipaotor der Pig. 2 durch ein innerhalb des Hohlraumresonators 29 angelegtes Schwingungsfeld erregt wird und dieser Hohlraum selbst durch die Schleife 23 angeregt wird. Der intensive Strahl geht von der öffnung 12 aus und ist im Bereich deröffnung 14 der Steuerelektrode 13 konzentriert, wodurch ein Strahl von hoher Dichte und kleinem Querschnitt erzeugt wird, wie dies bereits beschrieben wurde.

9 Patentansprüche

2 Bl.Zeichng. mit 4 Fig.

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Claims

Patentansprüche

s mindestens

'T7)Elektronenstrahlerzeugungssystem, bestehend aus/zwei voneinander getrennt in einer Umhüllung angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass eine dieser Elektroden beim Auftreffen von Primärelektronen Sekundärelektronen emittiert und die andere Elektrode mit einer Öffnung, durch die Elektronen fliegen, versehen ist, und diese beiden Elektroden in der Art eines Elektronenvervielfachers angeordnet sind, so dass die Elektronen zwischen diesen Elektroden hin- und herpendeln und Elektronenvervielfachung stattfindet.

Elektronenstrahlerzeugungsaystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Elektronen einen Geschwindigkeitszuwachs erfährt, durch den die Elektronen durch die Öffnung getrieben werden und in der Nähe der zweiten Elektrode eine Steuerelektrode vorgesehen ist, die eine der Öffnung der zweiten Elektrode entsprechende Öffnung aufweist, so dass die Elektronen durch die beiden Öffnungen fliegen können.

Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Elektronen auf die Öffnung der zweiten Elektrode zu bündeln.

Elektronenstrahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die beiden Elektroden (1 und 2) eine Wechselspannung angelegt wird.

Elektronenstrahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlerzeugungssystem mindestens aus einer Kathode, einer ihr gegenüberliegenden Anode und einer auf deren von der Kathode abgewandten Seite angeordneten weiteren Elektrode besteht und die Oberfläche der aktiven Kathode grosser als die Öffnung in der Anode und der weiteren Elektrode ist und diese Elektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die von der aktiven Oberfläche der Kathode ausgehenden Elektronen auf die Öffnungen der Anode und der weiteren Elektrode konvergieren und ferner die

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Kathode mit der weiteren Elektrode elektrisch verbunden ist und an diesen Elektroden eine 7/eehselspannung mit einer Frequenz liegt, deren halbe Periode ungefähr gleich der Elektronenlaufzeit zwischen der Kathode und dieser Elektrode ist und die Grösse dieser Wechselspannung so gewählt ist, dass pro auf der aktiven Oberfläche auftreffendem Elektron mehr als ein Elektron ausgelöst wird.

Elektronenstrahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberfläche der Kathode gewölbt gegen die Anode ausgebildet ist, und der Mittelpunkt dieser Wölbung auf der Anodenachse liegt und die Anodenöffnung konisch ausgebildet ist und der grössereDurchmes= ser der Öffnung dieses Konus¹ der aktiven Oberfläche der Kathode zugewendet ist, und eine Steuerelektrode auf der der Anode abgewandten 3eite der weiteren Elektrode angeordnet ist»

7. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet» dass die Kathode und die weitere Elektrode einen Resonanzhohlraum bilden, an dessen entgegengesetzten Enden die Kathode bzw. die v/eitere Elektrode angeordnet sind und innerhalb dieses Hohlraumes zwischen diesen beiden Elektroden isoliert von dem Hohlraumresonator die Anode angeordnet ist und eine Wechselspannung an diesem Hohlraumresonator liegt und an der Anode ein konstantes positives Potential in Bezug auf die Kathode und die weitere Elektrode.

8. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Elektrode gegen die Anode konvex ausgebildet ist.

9· Strahlerzeugungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Kathode abgewandten Seite der Steuerelektrode Beschleunigungselektroden vorgesehen sind.

5. März 1963

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