DE1589829A1

DE1589829A1 - Low voltage electron beam device

Info

Publication number: DE1589829A1
Application number: DE19671589829
Authority: DE
Inventors: Necker William Charles; Mcvey Charles Irving
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1967-05-18
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3411035A; GB1172159A

Description

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Frankfurt/Main-1 Pcnkstraße 13Frankfurt / Main-1 Pcnkstrasse 13

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eeneral Electric Company, lew York KOY. !LS.A*eeneral Electric Company, lew York KOY. ! LS.A *

Niederspannungs-Elektronenstrahl-GerätLow voltage electron beam device

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hiederepannungs-Elektronen·- Btrahl-Bestrahlungsgerät vom Gasstrahl-Typ und ist speziell auf die Vervollkommnung dos Aufbaue der Katode des Elektronen-Strahl-Geräts gerichtet«.The invention relates to a low voltage electron - B-jet irradiation device of gas jet type and is special directed towards the perfection of the structure of the cathode of the electron beam device «.

Elektronenstrahlgeräte dienen vornehmlich zum Sohmelcen, Stwäriaen und zur Bearbeitung verschiedener Materialien in gesteuerter Gaaatmosphäre_a Pas Gerät weist ein Gehäuse auf, in dem eine hohle, perfoiierte oder nloht-perforierte Katoden-Anordnung untergebracht ist, die so geartet ist, daß sie in einem Medium aus ioniaierbarem Gase von relativ geringem Druck und bei einem gegenüber dem Gehäuse relativ hohem negativen elektrischen Potential arbeitsfähig ist, welch letztes zur Erzeugung eines innerhalb der Katode befindlichen Körpers. eines ionisierten Gases oder eines Plasma β ausreicht <, Pie Katode 1st als einfache Kammer ausgebildet, dl· »it einer öffnung versehen ist, durch die ein Elektronenstrahl aus den Plasma austreten und ein Werkstück erreichen kann, auf das dieser auftrifft, um den angestrebten Effekt h#rvoreuruftn_c Electron beam devices are used primarily to Sohmelcen, wäriaen St and different for processing materials in a controlled Gaaatmosphäre _a Pas device comprises a housing in which a hollow perfoiierte or nloht-perforated cathode assembly is housed, which is of such a nature that they in a medium from ionizable gases of relatively low pressure and with a relatively high negative electrical potential compared to the housing is capable of working, the latter for generating a body located inside the cathode. an ionized gas or a plasma is sufficient, the pie cathode is designed as a simple chamber that is provided with an opening through which an electron beam can exit the plasma and reach a workpiece on which it strikes, in order to achieve the desired effect h # rvoreuruftn _c Innerhalb eines ganz bestimnVfen Bereichs des Gasdrucks sowie den Potentials zwischen Katode und Gehäuse, läßt das Zusammenwirken des Gaamediums und des hohen Potentials einen fokuseier-Within a very specific range of gas pressure as well the potential between the cathode and the housing, the interaction of the gas medium and the high potential allows a focus

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ten oder doch fokuseierten Elektronenstrahl entstehen, der eine Strahl-Stromstärke (Strahl-Intensität) aufweist, die in erster Linie durch die Höhe des Grasdrucks sowie des elektrischen Potentials bestimmt ist. th or focussed electron beam arise, the one Beam current strength (beam intensity), which is primarily determined by the height of the grass pressure and the electrical potential.

Während das soeben beschriebene Elektronenstrahl-Gerät für gewisse Anwendungszwecke zufriedenstellend arbeitet, erfordert es, um bei Katoden deren Durchmesser größer als 25 nra ist» bedeutende Leistungsdichten des Elektronenstrahls zu erzielen, einen Betrieb der Katode mit Spannungen, die höher als etwa 10 kV liegen. Bedeutende Leitungsdrähten können auch mit ähnlichen, wenn auch kleiner dimensionierten Katoden erreicht werden, sofern die Spannungen unter 10 kV liegen, jedoch bei einem wesentlich niedrigeren Niveau der gesamten Leistung. Viii man andererseits mit Hilfe der oben beschriebenen Katode einen Elektronenstrahl hoher (Gesamt) Leistung erzielen, so muß man mit der gefahrvollen Möglichkeit rechnen, daß Röntgenstrahlen auftreten, ohne daß spezielle Schutzmaßnahmen ergriffen wurden, um das Bedienungspersonal zu schützen» Außerdem löst die Verwendung hoher Spannungen spezielle Probleme in der Gestaltung der Energiezuleitungen des Geräte aus und macht die Anwendung von Isolatoren notwendig, um Korona- Entladungen oder Liohtbogen zu vermeiden.While the electron beam device just described works satisfactorily for certain applications, requires it is about cathodes whose diameter is greater than 25 nra » To achieve significant electron beam power densities, operation of the cathode with voltages higher than approximately 10 kV. Significant lead wires can also be reached with similar, albeit smaller, cathodes if the voltages are below 10 kV, however, at a significantly lower level of the total power. Viii, on the other hand, a high (total) power electron beam can be achieved with the aid of the cathode described above, so one must reckon with the dangerous possibility that X-rays will occur without special protective measures being taken to protect the operating personnel the use of high voltages triggers special problems in the design of the power supply lines of the device and makes the Use of insulators is necessary to avoid corona discharges or light arcs.

Gemäß dieser Erfindung wird der Aufbau der Hohlkatode dadurch vervollkommnet, daß sie Bit perforierten oder nicht-perforierten Seitenwandungen ausgeatattet wird, wobei die Katode in zwei oder mehr Kammern aufgeteilt ist, die miteinander in Verbindung stehen. Die Katode soll in einem Gehäuse untergebracht sein, das geeignet ist, ein bei gerimgem Druck ioniaierbares Gas aufzunehmen, und bei einem auf dos Gehäuse bezogenen relativ geringen Potential (in allgemeinen unter 10 kV) derartig elektrisch gespeist sein, daß bei einem vorgeschriebenen Be-According to this invention, the structure of the hollow cathode is perfected by perforating or non-perforating bits Sidewalls is equipped, the cathode is divided into two or more chambers that are in communication with each other stand. The cathode should be accommodated in a housing which is suitable for being ionizable at low pressure Take up gas, and at a relatively low potential related to the housing (generally below 10 kV) such be electrically powered so that at a prescribed load

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triebezustand sich in jeder Kammer der Katode, in gekoppelttr Besiehung zueinander, ionisiertes Gas bildet« wobei von der Katode durch eine in der Wandung vorhandene Ausgangeöffnung ein Elektronenstrahl emittiert wird. Die Kammern der Katode sowie die darin entstehenden Plasmen sollen in Reihen- oder in Reihen-Parallel-Schaltung geochaltet sein, um dadurch einen Elektronenstrahl relativ hoher leistung bei Betrieb mit geringer Spannung zu erzielen, wodurch die Gefahr der Erzeugung von Röntgenstrahlen sowie jene Probleme vermieden werden, die bei hohen Spannungen mit den Korona- und Iichtbogen-Entladüngen zusammenhängen,, Der Gegenstand der Erfindung wird am besten verständlich duroh die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen die gleichen Seile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.In each chamber of the cathode, ionized gas is formed in a coupled relationship with one another, with an electron beam being emitted from the cathode through an outlet opening in the wall. The chambers of the cathode and the plasmas generated therein should be connected in series or in series-parallel connection in order to achieve a relatively high power electron beam with low voltage operation, thereby avoiding the risk of generating X-rays and those problems associated with corona and arc discharges at high voltages. The object of the invention may be best understood from the following description in conjunction with the accompanying drawings, in which the same ropes are designated by the same reference numerals.

Figo 1 stellt sine Vertikalansicht, teilweise im Schnitt, teilweise schematisch, dar, die ein Elektronenetrahl-Bestrahlungsgerät veranschaulicht, mit dem auf eine erste Weise eine Viel-Kammer-Katode realisiert ist;Fig. 1 is a vertical view, partly in section, partly schematically, illustrating an electron beam irradiation device with which a multi-chamber cathode is realized in a first manner;

7ig< 2 gibt die typlachen Arbeitekurven für eine nach Pig. I arbeitende Katode vieder; sie stellt die Abhängigkeit der Größe des Katodenstroms mit der Katodenepannung für Heliumgas bei verschiedenen Drucken dar; 7ig <2 gives the typical working curves for a Pig. I working cathode again; it shows the relationship between the size of the cathode current and the cathode voltage for helium gas at different pressures ;

Pig. 3 stellt einen Vertikalschnitt einer «weiten AuefUhrungsart der Katode dar*Pig. 3 shows a vertical section of a wide type of implementation of the cathode *

Fig. 4 stellt eine Variante der ersten und zweiten AuafUhrungsart der Katode dar;Fig. 4 shows a variant of the first and second embodiment of the cathode;

Flg. 5 stellt einen Vertikalschnitt einer zweiten Variante der ersten und zweiten Ausführungsart der Katode dar;Flg. Figure 5 shows a vertical section of a second variant of the first and second embodiment of the cathode;

BAu 00 98 19/08U8 BAu 00 98 19 / 08U8

<Fig. 6 Btellt einen Vertikalschnitt einer dritten .Variante der ersten und zweiten Aueführungeart der Katode dar;<Fig. 6 Provides a vertical section of a third variant of the first and second embodiments of the cathode;

Pig. 7 stellt einen Vertikalechnitt einer dritten AuefuJ&rungB^ art der Katöde dar;Pig. 7 shows a vertical section of a third embodiment type of cathode;

Fig. 8 stellt einen Vertikal schnitt einer vierten AuaführuriRsart der Katode dar;Fig. 8 is a vertical section of a fourth type of embodiment of the cathode;

Fig= 9 stellt eine Draufsicht (a) und eine Seitenansicht (b), teilweise im Schnitt, einer fünften Aueführungsart, der Katode dar.Fig = 9 shows a top view (a) and a side view (b), partly in section, of a fifth type, the cathode represent.

Unter Bezugnahme auf das in der Pig« 1 dargestellte Gerät zeigt diese ein als Ganzes duroh 1 bezeichnetes Gehäuse, das zylindrisch gestaltet ist, wenn auch andere Fönten verwendbar sind. Das Gehäuse 1 weist oben eine Endplatte 2 auf sowie zylindrisch (oder anders) geforate Beitenwände 3, die einen Hohlraum bilden, die beide ein einziges Glied enthalten, sowie eine abschließende Bodenplatte 4·. Das Gehäuse besteht aus einem nicht-porösen Material, wobei die obere Endplatte 2 sowie die Seitenwandung 3 vornehmlich aus elektrisch nicht· leitendem Material bestehen soll, während die abschlieSende Bodenplatte 4 aus elektrisch leitenden Material» e*B» einen geeigneten Metall, bestehen soll. Falls die obere AbaohluBplatte 2 von der seitlichen Wandung 3 getrennt ist, sind beide durch eine für da» Material geeignetes Verfahren miteinander verbunden, wobei das gewählte Verfahren nicht kritisch ist, da innerhalb des Gehäuses ein sonderlich hohes Vakuum nicht benötigt wird. Die untere Abschlußplatte 4 bzw» ein am unteren Ende der Seitenwandung 3 liegender Abschnitt, ist abnehmbar, um die Aufnahme und Entfern nung des Materials 5» das dem Elektronenstrahl ausgesetzt werden soll, und eich in einem Behälter 6 befindet, zu erleichtern, welch letzter auf der unteren Abschlußplatte 4 ruht. Der Behält— ter 6 kann aus Kupfer oder einem anderen, elektrisch und thermisch gut leitendem .Material hergestellt sein. Als Anode deeWith reference to the device shown in Pig «1 This shows a housing designated as a whole duroh 1, which is cylindrical in shape, although other hairdryers can also be used are. The housing 1 has at the top an end plate 2 and cylindrically (or otherwise) geforate side walls 3, which one Form cavities, both of which contain a single link, as well as a final bottom plate 4 ·. The housing consists of a non-porous material, the upper end plate 2 and the side wall 3 being primarily made of electrically non-conductive Material should exist while the final floor slab 4 from electrically conductive material »e * B» a suitable metal, should exist. If the upper wall plate 2 is separated from the side wall 3, both are Material suitable method connected to each other, whereby the selected method is not critical, since a particularly high vacuum is not required within the housing. The lower one End plate 4 or one at the lower end of the side wall 3 lying section, is detachable for inclusion and removal to facilitate the selection of the material 5 »which is to be exposed to the electron beam and which is located in a container 6, which last rests on the lower end plate 4. The container- ter 6 can be made of copper or another electrically and thermally conductive material. As an anode dee

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Geräts ist dann die untere Absehlußplattß 4 einschließlich des Behältera 6 zu verstehen. Das Material 5 kann natürlich elektrisch leitend oder nicht-leitend sein.Device is then the lower Absehlußplattß 4 including the Understanding container 6. The material 5 can of course be electrical be conductive or non-conductive.

Die Elektronenstrahl-Quelle bzw. der Elektronenstrabl-Generator ist eine "Elektronen-Kanone"_f die aus einer hohl und perforiert ausgebildeten Katode 7 besteht, die bevorzugt die Gestalt eines Zylinders aufv/eist, obgleich andere Gestalt auch brauchbar ist , und die eine Austritteöffnung 9 in der lütte dessen Wandung (am unteren Ende derselben, wie illustriert) aufweist, von wo aus ein Elektronenstrahl durch nicht-therminonische Mittel emittiert wird in einer Weise, wie sie im einzelnen in der US-Patentsohrift 3 218 431 beschrieben ist. Das Hohlkatodengebllde 7 ist aus elektrisch leitendem Material hergestellt, das geeignet ist geformt zu werden, das ferner einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweist, um nicht bei jenen Temperaturen, auf die die Katode bei hohen Strahlungsintensitäten gebracht wird, zu schmelzen, auch wenn keine der sonst üblichen Wärmequellen vorhanden ist; es soll ferner so geartet sein, daß es keinen merklichen Betrag an Gasen bei dieeen !Temperaturen abgibt und einen relativ hohen Beiwert der Sekuudärelektroueu-Emisaion aufweist. Eine bevorzugte Ausführung»form der perforierten Katode für Anwendungen der Elektronenstrahlverfahren mit Temperaturen um 3 000 ⁰C macht eine Seitenwand-Konetruktlon aus einem perforierten Blech oder Netz aus Tantal oder Molybdän erforderlich, wenn auch andere Oberflächen, die eine Anaahl durch sie bindurchführender kleiner öffnungen aufweisen, ebenso wie ein nicht-perforlertes Blech geeignet sind, also eine Oberfläche, die keine anderen Öffnungen aufweist, als diejenige für die in Fig. 3 dargestellte Austrittsöffnung, für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen kann die Katode aus korroiionsbestän-The electron beam source or electron beam generator is an "electron gun" _f which consists of a hollow and perforated cathode 7, which preferably has the shape of a cylinder, although another shape is also useful, and the one outlet opening 9 has its wall (at the lower end thereof as illustrated) from which an electron beam is emitted by non-therminonic means in a manner as described in detail in U.S. Patent No. 3,218,431. The hollow cathode structure 7 is made of electrically conductive material which is suitable to be shaped and which also has a relatively high melting point so as not to melt at the temperatures to which the cathode is brought at high radiation intensities, even if none of the usual ones Heat sources are present; it should also be of such a nature that it does not give off a noticeable amount of gases at these temperatures and has a relatively high coefficient of secondary electrical emissions. A preferred embodiment "form of the perforated cathode for applications of the electron beam method with temperatures around 3000 ⁰ C makes a sidewall Konetruktlon of a perforated sheet or mesh of tantalum or molybdenum is required, although other surfaces having a Anaahl through them bindurchführender small openings , as well as a non-perforated sheet metal are suitable, i.e. a surface that has no other openings than the one for the outlet opening shown in Fig. 3, for applications at lower temperatures the cathode can be made of corrosion-resistant

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digem Stahl, aus Kupfer oder Messing hergestellt sein, um nur einige Beispiele für infrage könnende Substanzen au nennen» Die obere und untere Abschlußwandung der Katode besteht vornehmlich aus einer festen und nii/ufc-perforierten Konstruktion, um zusätzlich konstruktive Festigkeit zu erzielen; die Möglichkeit, daß diese Teile perforiert ausgebildet sind, ist aber nicht ausgeschlossen. Die obere und untere Aoachlußwandung der Katode ist mit der Seltenwandung durch eine der üblichen Methoden verbunden.digem steel, made of copper or brass, just to be give some examples of substances that may be in question » The upper and lower end wall of the cathode consists primarily of a solid and nii / ufc-perforated construction, in order to achieve additional structural strength; the possibility that these parts are perforated, but is not excluded. The upper and lower Aoachlußwandung the cathode is with the rare wall through one of the usual Methods connected.

Eine Energie-Zufuhr-Iieitung verbindet die die elektrische Energie zuführenden Anschlußstellen 10 einer einstellbar gesteuerten Gleichspannung mit der Katode mit Hilfe des Katodenschafts 12 und des Leiters 11, wobei diese Verbindung su dem Zweck hergestellt wird, ein relativ niedriges, negatives Katoden-Anoden-Potential su erhalten. Die positive oder Erdungs-Seite der Leitungen für die Energiezufuhr ist Bit der Anode an der unteren Abschlußplatte 4 verbunden. Der Katodenschaft 12 ist elektrisch von der Abschlußplatte 2 am oberen Ende mit Hilfe eines Durehführungs-Isolatore 13 isoliert, der in der Lage ist, den verwendeten Bereich der Spannung abzufangen. Der Katodeneohaft 12 enthält ein rohrförmiges elektrisch leitendes Glied, das, aus korroslonsfreiem Stahl hergestellt, dazu bestimmt ist, die Katode 7 innerhalb des Gehäuses 1 zu tragen und in die verlangte Stellung zu bringen. Die an die Anschlüsse 10 geleitete Spannung ist einstellbar bis hin au ungefähr 10 kV (eie darf natürlich beträchtlich höher einstellbar sein, um für Hochleistungsanwandungen zur Verfügung zu stehen) und soll selbst durch eine konventionelle Energieapeisung versorgt werden, die aus einer einstellbaren Wechselspaanungs-Quelle besteht, deren Spannung mit Hilfe eines Aufwärtstransformator 16 erhöht ist und mit Hilfe eines Gleichrichters 17 und eines konventionellen Netzwerkfilters, das Widerstände, Induktiv!-An energy supply line connects the electrical ones Energy-supplying connection points 10 of an adjustable controlled DC voltage with the cathode with the aid of the cathode shaft 12 and the conductor 11, this connection being made su the purpose, a relatively low, negative cathode-anode potential su received. The positive or ground side of the power lines is bit the anode on the lower end plate 4 connected. The cathode shaft 12 is electrically connected to the end plate 2 at the upper end Using a guide isolator 13 isolated that is able is to cover the range of tension used. The Katodeneohaft 12 contains a tubular, electrically conductive A link made from corrosion-free steel designed for this purpose is to carry the cathode 7 within the housing 1 and bring it into the required position. The ones attached to the connections 10 conducted voltage can be set up to approximately 10 kV (it can of course be set considerably higher, in order to be available for high-performance applications) and should be supplied by a conventional energy supply from an adjustable AC voltage source exists, the voltage of which is increased with the aid of a step-up transformer 16 and with the aid of a rectifier 17 and one conventional network filter, the resistors, inductive! -

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täten und Kapazitäten enthält, «u einer gefilterten Gleichspannung umgewandelt wird« Diese Einrichtung iat ale Ganzes dargestellt durch die Bezugsmunmer 18.This device is represented as a whole by the reference figures 18.

geeignetest ionieierbares Gas» beispielsweise Argon oder Helium, 1st in das Innere der im Gehäuse 1 befindlichen Hülle über Burchla&uittel 19 eingeführt, die bevorzugt durch die obere Absehlußplatte 2 geführt sind oder doch durch die oberen Seile i®r Seitenwaudung 3. Diese Durohlafimittol 19 Bind, sur Einstellung des Ganf lueses in das Gehäuse 1, über ein Ventil 21 angeeuhloseen» Bin für das verwendete Gas durchlässiges {nicht dargestelltes) unterteilendes Glied, wird« wenn erwünscht, verwendet, um das Gehäuse aufzuteilen in eine ober· Teilkammer, die die Katode enthält und in eine untere Teilkammer, die das Material 5 enthält, das bestrahlt und durch den von der Katode auogesanüt«n elektronenstrahl bearbeitet werden soll· Dieses unterteilende Glied soll mit einer öffnung ausgestattet sein, die an die öffnung 9 der Katode angepaßt ist und bevorzugt eint solche Gestalt erhält, daß durch sie ausschließlich der Durchgang des Elektronenstrahls nöglioh ist, während sie sich nioht dazu eignen soll, den Durchgang JUr unerwünscht« Gase oder Dämpfe in merklichem Grade zn erlauben, die durch die intensive Entgasung des vornehmlich bestrahlten Material· 5 innerhalb der unteren Verarbeitungskaneer entstehen· Ein« «weite Durchlaße inriohtung 24.» die vorzugsweise in den unteren Partien der Seitenwandung 3 angebracht ist, ermöglicht, aufgrund ihrer größeren Abmessungen, für dieses austretend· Gas «inen niedrigeren Auetrittswiderstand und trägt dadurch sur Aufreehtfrbaltung eines erwünschten Gasdruck· innerhalb des Gehäuses 1 bsi. Die Auetritteöffnung 24 ist an »in· AbsaugpuBp· 25 Üblicher Ausführung über ein Drosselventil 26 angeschlossen· Auf äl*s«r Weise wird eine sonst mögliche Verunreinigung oder Verseuchung durch unerwünschte Gase, die in dem bestrahlten Material erzeugt v/orden, weitgehend vermieden.The most suitable ionizable gas, for example argon or helium, is introduced into the interior of the casing located in the housing 1 via passages 19, which are preferably passed through the upper closing plate 2 or at least through the upper ropes in the side wall 3. This Durohlafimittol 19 binding, When the gas flow is set in the housing 1, a "bin for the gas used (not shown) dividing member which is permeable to the gas used" is used, if desired, to divide the housing into an upper part chamber which contains the cathode and in a lower sub-chamber which contains the material 5 which is irradiated and which is to be processed by the electron beam from the cathode takes on such a shape that through it only the passage of the electron beam is impossible, while it is not suitable for it n is intended to allow the passage of undesired gases or vapors to a noticeable degree which arise from the intensive degassing of the primarily irradiated material · 5 within the lower processing channels · a «« wide passage inriohtung 24. » which is preferably attached in the lower parts of the side wall 3, because of its larger dimensions, enables a lower resistance to emerge for this emerging gas and thereby helps to maintain a desired gas pressure within the housing 1. The outlet opening 24 is connected to the usual design via a throttle valve 26. In this way, possible contamination or contamination by undesired gases that are generated in the irradiated material is largely avoided.

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BAuBuilding

Sine Theorie zur Erklärung der Prinzipien der Bildung des Elektronenstrahls sowie der Auesendung desselben von der perforierten Hohlkatodd ist in der schon vorher erwähnten US-Patentsefcrift gegeben und soll daher hler nicht wiederholt werden. Ss wird für ausreichend angesehen, derartige theoretische Überlegungen summarisch bei der Beschreibung des Innenaufbaue der mit mehreren Hohlräumen ausgestatteten Katode in der vorliegenden Anmeldung zusammenzufassen, im Gegensatz zu der angestrebten Arbeitsweise, naoh der in jedem Hohlraum der Katode flioh ein in Gllmmzustand befindlicher Körper aus Plasma oder ionisiertem Gas befinden soll* Die Vielzahl der Teile aus Plasma sind miteinander verbunden und von der Katodenwand durch Ummantelungsmittel getrennt» die weniger stark leuchten und mit der Wand in Berührung stehen. Bine äußere Glimmentladung oder ein äußeres Plasma, die im Falle einer perforierten Katode diese umgeben und die im Fall einer nioht-perforierten Katode unmittelbar unter der Katode liegen» bestimmen einen ionisierten Bereich mit geringem Spannungsabfall, der von der Katode durch einen Bereich hoher Spannungegradienten oder einen Katodendunkelraum, der das Ende der öffnung der Katode außerhalb derselben umgibt, getrennt 1st. Das Zusammenwirken des auf relativ geringem Brück befindlichen Gasmediums und des negativen Katoden-Anoden-Potentials erzeugt die PlasmakÖrper in gesonderten Bereichen dea Gasdrucks, wobei ftts tine einseine Katode jeder einen bestimmten Gasdruck aufweisende Bereich von dem verwendeten Gas und der Spannung abhängt. Als Verhältnis des Durchmessers der Katode zu ihrer Öffnung stellt sich der Bereich von 4 ι 1 bis 8 t 1 als günstig heraus. Im Fall der perforiert ausgebildeten Katode sollten die öffnungen der Perforation in der Seitenwand der Katode höchstens etwa 1/4 der Größe der öffnung 9 der Katode selbst aufweisen und so klein wie möglich ausgeführt Bein, bis zu dem Grenzfall der überhaupt nioht perforierten Ausführung mit oder ohne eine äußere Abschirmung.His theory to explain the principles of the formation of the electron beam and the emission of the same from the perforated one Hohlkatodd is in the aforementioned US patent specification given and should therefore not be repeated here. Ss will considered sufficient to summarize such theoretical considerations in the description of the internal structure of the cathode equipped with several cavities in the present application, in contrast to the desired method of operation, naoh the in each cavity of the cathode flioh an in Plasma or ionized body in a healthy state Gas should be located * The multitude of parts made of plasma are connected to one another and separated from the cathode wall by sheathing means »which shine less strongly and with the wall stand in touch. Bine external glow discharge or a external plasma, which surrounds it in the case of a perforated cathode and which, in the case of a non-perforated cathode, lie directly under the cathode »determine an ionized one Area with a low voltage drop, from the cathode through an area of high voltage gradient or a cathode dark space, which is the end of the opening of the cathode outside the same surrounds, separated 1st. The interaction of the gas medium located on a relatively low bridge and the negative cathode-anode potential creates the plasma bodies in separate areas of gas pressure, with ftts tine being one Cathode each area having a certain gas pressure depends on the gas used and the voltage. The ratio of the diameter of the cathode to its opening is found the range from 4 ι 1 to 8 t 1 out as favorable. In the case of the perforated cathode, the openings of the perforation in the side wall of the cathode should be at most about 1/4 of the Size of the opening 9 of the cathode itself and made as small as possible leg, up to the borderline case of the non-perforated version with or without an outer Shielding.

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Unter Bezugnahme auf die spezielle Ausführung der perforierten Hohlkatode 7 In Pig. 1, in der sie im Schnitt gezeigt ißt, teilt ein unterteilendes Glied 27 den Katodenhohlraum in zwei Kammern. Bas Glied 27 kann aus demselben Material wie die Seitenwandung der Katode hergestellt sein und let vorzugsweise mit diesem aus einem einzigen Stück hergestellt. Das Glied 27 weist eine zentral gelegene , auf die Öffnung 9 hin ausgerichtete Öffnung 28 auf; eine solche Lage der öffnung let jedoch nicht unerläßlich, wie aus der Beschreibung der Ausgestaltung nach 2¹Ig. 9 hervorgeht. Die Öffnungen 9 und 28 brauchen nicht dieselben Abmessungen aufzuweisen. Sine beispielhafte Ausführung der in Übereinstimmung mit Jig« 1 gestalteten Katode ist die folgende: die Katode ist aus einem Netz mit 60 Maschen, das aus 0,13 mm Tantal-Draht besteht, hergestellt und hat bei zylindrischer Gestalt eine Länge von 3 cm und einen Durchmesser von 2,75 cm; die Öffnungen 9 und 28 haben Durchmesser von 6,5 torn; das unterteilende Glied 27 ist im Abstand von 1,3 cm von der Ausgangeöffnung der Katode entfernt«With reference to the specific execution of the perforated hollow cathode 7 In Pig. 1, in which she is eating, shown in section, a dividing member 27 divides the cathode cavity into two chambers. The member 27 can be made from the same material as the side wall of the cathode and is preferably made from a single piece with this. The member 27 has a centrally located opening 28 oriented towards the opening 9; However, such a position of the opening is not indispensable, as can be seen from the description of the configuration according to FIG ^{. 2 1} Ig. 9 emerges. The openings 9 and 28 need not have the same dimensions. An exemplary embodiment of the cathode designed in accordance with Jig «1 is the following: the cathode is made of a 60 mesh net, which consists of 0.13 mm tantalum wire, and has a length of 3 cm and a cylindrical shape 2.75 cm in diameter; the openings 9 and 28 have a diameter of 6.5 torn; the dividing member 27 is at a distance of 1.3 cm from the exit opening of the cathode "

Die Arbeitskennlinie der oben beschriebenen speziellen Katod· ist durch Fig. 2 dargestellt, die eine Sonar von Kurven zeigt, durch welche die Abhängigkeit der Grude des Katodenstroas (in mA) von der Katodenspannung (Katoden-Anoden-Spannung in kY) bei Betriebsweise mit verschiedenen Drucken des Helium-Gases zeigt. Bei niedrigen Gasdruoken (eingetragen als 29 und 47 Mikron) bildet sich ein nur teilweise oder vollständig entwickelter Plasmakörper ^umfaßt einen stiftförmlgen feinen Plaane,-körper, der In die obere Katodenkammer hineinragt« Bei höheren Gasdrucken (bis 88 Mikron) bildet sich der einfache Plaemakörper plötzlich um zu einer Art Doppelplaemakörper (worin beide Plasmakörper voll entwiokelt sind),und zwar bei einer ganz bestimmten Spannung, die durch dl» Art und den Druck des Gases gegeben ist. Für den Pail, daß die vorher beschrieben· ♦ innerJialb der unteren Kammer der Katode« Dieser einfache PlaamakörperThe working characteristic of the special cathode described above is represented by Fig. 2, which shows a sonar of curves by which the dependence of the Grude des Katodenstroas (in mA) of the cathode voltage (cathode-anode voltage in kY) shows when operating with different pressures of the helium gas. At low gas pressures (registered as 29 and 47 microns) an only partially or completely developed plasma body is formed With gas pressures (up to 88 microns) the simple plaema body suddenly turns into a kind of double plaema body (in which both plasma bodies are fully developed), namely in one very specific tension created by the nature and pressure of the Gas is given. For the pail that the previously described ♦ Inside the lower chamber of the cathode «This simple plaama body

0098 19/0888 bad üiw.^0098 19/0888 bad üiw. ^

... 10 -... 10 -

Katode in einer Atmosphäre aus Helium angeordnet ist, bildet sich 8'i ^i der oinfaühe Plasmakörper in den Doppel-Plasma-Körper uxa bei einer Katodenspannung von 3,3 kV und einen Gasdruck vonWhen the cathode is arranged in an atmosphere of helium, the oinfaühe plasma body is formed in the double plasma body uxa at a cathode voltage of 3.3 kV and a gas pressure of 88 Mikron^88 microns ^

üer Zusammenhang von Strom, Spannung und Drunk, wie er in Fig« 2 für die spezielle Katode angegeben ist_£ stellt nicht den vollen Arbeitsbereich der Katode dar* Biese Katode arbeitet beim Doppel-Plasma Zustand bei einem Bereich für den Helium-Gasöru -k von etwa 70 bis 300 Mikron befriedigend. Wr leichtere Gase wie Argon liegt der Druckbereich für dieselbe Strahlungsleistung etwas niedriger. Es wurde festgestellt, daß bei Zunahme dee Gasdrucks die Spannung« bei welcher das einfache in das doppelte Plasma übergeht, niedriger liegt. Ein Betrieb für höheren Betrag der gesamten Leistung des Elektronenstrahls läßt sich erreichen einerseits durch Erhöhung des Gasdrucks (da ja eine größere Anzahl von GaesolekuTen eine größere Anzahl von das Plasma bildenden Ionen erzeugt) und andererseits durch Erhöhung des Katoden-Anoden-Potentials. Die volle Leistung des Elektronenstrahls findet in manchen Killen durch die Leistung der Energie-Quelle, in anderen Fällen durch übermäßige Beheizung der Katode durch Ionen-Boabardement Ihre Grenze,üer relationship between current, voltage and Drunk, as indicated in Figure "2 for the special cathode _£ does not represent the full operating range of the cathode is * piping cathode works at double the plasma state in a range for the Helium Gasöru -k about 70 to 300 microns satisfactory. For lighter gases such as argon, the pressure range for the same radiation power is somewhat lower. It has been found that as the gas pressure increases, the voltage at which the single plasma passes into the double plasma is lower. Operation for a higher amount of the total power of the electron beam can be achieved on the one hand by increasing the gas pressure (since a larger number of gas molecules generates a larger number of ions forming the plasma) and on the other hand by increasing the cathode-anode potential. The full power of the electron beam is limited in some cases by the power of the energy source, in other cases by excessive heating of the cathode by ion boabardement,

Die bei der Betriebsweise mit Doppelplasma gültige Stromspannungskennlinie ist berächtlich flacher als die, die bei Betriebsweise mit Einfach-Plasma bei der gleichen Strahlenleistung eintritt« Dieser flachere Verlauf der Kennlinie trägt zu einer größeren Stabilität bei, die sich in günstigerer Betriebsweise dee Strahls über einen breiteren Arbeitsbereich der Strahlenleisfang, der Spannung und des Gasdrucks auewirkt, verglichen mit den Verhältnissen, die bei den Einfach-Kammer Katoden auftreten, wie sie in der genannten US-Patentschrift beschrieben sind-The current-voltage characteristic that applies to operation with double plasma is considerably flatter than that which occurs in operation with single plasma with the same radiation power to a greater stability, which in a more favorable mode of operation of the beam over a wider working range of the beam catcher, the voltage and the gas pressure aueffect, compared with the conditions that occur in the single-chamber cathodes, as they are described in the US patent mentioned-

BAD Crt* "^" 009819/0888BAD Crt * "^" 009819/0888

Per Elektronenstrahl, der von dem Plasmakörper der unteren Katodenkamnier emittiert wird und durch die Aus tr it ta öffnung 9 auf das Material 5 trifft, kann zu einem sehr kleinen Punkt fokussiert werden durch Anwendung elektromagnetischer oder elektrostatischer Linsen, die innerhalb oder außerhalb dee Gehäuses. 1 gelagert sein können, Fig.. 1 zeigt eine elektromagnetische ijisase 29» die koaxial mit dem Strahl und innerhalb dee Gehäu« iss angeordnet ist. Die Linse ist mit einer (nicht dargestellten) einstellbaren Gleichspannungsquelle über isoliert geführte Leitungen 30 verbunden. By electron beam from the plasma body of the lower cathode chamber is emitted and hits the material 5 through the outlet 9, can lead to a very small point be focused by applying electromagnetic or electrostatic lenses inside or outside the housing. 1 can be stored, Fig. 1 shows an electromagnetic ijisase 29 "which is coaxial with the beam and within the housing" iss is arranged. The lens is equipped with a (not shown) adjustable DC voltage source connected via isolated lines 30.

Gestalt des Strahls läßt eich vervollkommnen durch Verwendung von Öffnungen solcher Porn, die im Querschnitt den erwünschten FlektronenstrahlumriS entsprechen. So läßt sich ein Strahl mit kreisförmigem Querschnitt erzielen durah Verwendung einer kreisförroigen öffnung, während man einen Strahl mit rechteckigem Querschnitt bei Verwendung einer Rechteoköffnung erhält«The shape of the ray can be perfected through use of openings of such porn, which in cross-section the desired Correspond to the electron beam contour. So get involved Beam with circular cross-section can be achieved by using it a circular opening, while a beam with a rectangular Cross-section when using a rectangular opening is given "

Ξ9 muß darauf hingewiesen werden, daß die beiden gemäß Fig. ausgebildeten Kammern oder Stufen der Katode in Reihe geschaltet sind und daß der in jeder der beiden Kammern befindliche Plasmakörper zum Herauskommen des Elektronenstrahls durch die Austrittaöffnung 9 beiträgt. Die Erzeugung eines Elektronenstrahls von höherer Gesamtleistung iat zurückzuführen auf das Zusammenwirken ~ verglichen mit*den bei der in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Katode angewandten (geringen) Gasdruck - höheren Gasdrucks, der in der Hachbarschaft der Katode aufrechterhalten wird, einerseits und der Reihenschaltung der beiden Katodenstufen andererseits.Ξ9 it must be pointed out that the two according to Fig. formed chambers or stages of the cathode connected in series are and that the plasma body located in each of the two chambers for the exit of the electron beam through the Outlet opening 9 contributes. The creation of an electron beam of higher overall performance iat attributed to the interaction ~ compared with * the in the case of the mentioned US patent described cathode applied (low) gas pressure - higher gas pressure in the vicinity of the cathode is maintained, on the one hand and the series connection of the two cathode stages on the other hand.

Eine zweite Ausführungsform der Vielstufen-Hohlkatode ist in Fig. 5 dargestellt; hierin besteht die Hohlkatode 7 aus einer nioht perforierten Konstruktion, die eine Austritteöffnung 9A second embodiment of the multi-stage hollow cathode is shown in FIG. 5 ; Here the hollow cathode 7 consists of a non-perforated construction which has an outlet opening 9

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an der unteren Abschlußwand aufweist, von wo der Elektronenstrahl ohne Verwendung thermionischer Mittel emittiert wird. Die Katode kann dieselbe Gestalt aufweisen und aus demselben, wenn auch nicht perforierten elektrisch leitendem Material hergestellt sein, wie die der Ausführung nach Pig. 1, las unterteilende Glied 27, das den Katodenhohlraum in die beiden in Reihe geschalteten Kammern aufteilt, kann aus dem gleichen Msterial wie die Wandung der Katode bestehen, unperforiert oder ρerιοί riert« Ein zusätzliches Charakteristikum der in Pig» 3 dargestellten Ausführung bildet, anders als bei Verwendung j eines unperforierten Aufbaus 7, eine elektrisch leitende ; Abschirmung 32, die aus einem metallischen Blech, wie korro-■ sionsfreiem Stahl, besteht und konzentrisch zur Katode 7» : " von dieser elektrisch isoliert, angeordnet ist. Ohne eine ' solche Abschirmung 32 kann eine zufriedenstellende Arbeite» ] weise des Strahls sichergestellt werden bei der vielstufigen ; nicht-perforierten Katode, wenn geringere Spannungen und : höhere Drucke verwendet werden. Sofern die Abschirmung 32 verwendet wird, erhält sie bevorzugt dieselbe Ausgestaltung wie die Katode, weist an ihrtoin unteren Ende eine öffnung auf und wird bei Betrieb auf Erdpotential gehalten, Die Abschirmung 32 wird von der oberen Abschlußplatte 2 des Gehäuses 1. getragen mit Hilfe der üblichen Mittel, wie ein rohrförmiges Glies 33 aus Metall, das mit konventionellen Befestigungsmittel 34 ausgestattet 1st, die eine axiale Justierung der Abschirmung 32 zur Katode 7 gestatten. Die nicht-perforierte Katode ist etwa in demselben Bereich der- Spannung und des Gasdrucks arbeitefähig wie die in Pig. 1 dargestellt perforierte Katode; sie erzeugt einen Elektronenstrahl von vergleichbarer Leistung.on the lower end wall from where the electron beam is emitted without the use of thermionic agents. The cathode can have the same shape and be made of the same, albeit imperforate, electrically conductive material as that of the Pig design. 1, the dividing member 27, which divides the cathode cavity into the two chambers connected in series, can consist of the same material as the wall of the cathode, imperforate or ρerιοί riert «An additional characteristic of the embodiment shown in Pig» 3 forms, different than when using an imperforate structure 7, an electrically conductive; Shield 32 consisting of a metallic sheet such as corrosive ■ sion free steel and concentrically with the cathode 7 "" is of this electrically isolated, disposed without a 'such shield 32 may be a satisfactory Work "] as to ensure the beam. in the case of the multi-stage, non-perforated cathode, if lower voltages and higher pressures are used The shield 32 is carried by the upper end plate 2 of the housing 1 by the usual means, such as a tubular glies 33 made of metal, which is equipped with conventional fastening means 34, which allow an axial adjustment of the shield 32 to the cathode 7. Die non-perforated cathode is capable of operating in about the same range of voltage and gas pressure as the one in Pig. 1 shows perforated cathode; it generates an electron beam of comparable power.

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Die erste Variante der Ausbildung der Vieletufen-Hohlkatode nach Fig. 3 oder 1 ist in Hg. 4 dargestellt; hiernach sind das obere Teilstück 7a und das untere Teilstück 7b der Katode in Abstand voneinander angeordnet, durch ein elektrisoh isolierendes Distanzstück 40 voneinander getrennt. In diesem Falle stellen die beiden Katodenteile 7a und 7b tatsächlich selbstständige Einfaoh-Kammer-Katoden dar, wobei jede von ihnen perforiert oder nicht-perforiert ausgeführt sein kann, wie in der Fig„ 3 bzw. 1 beschrieben, Diese getrennt von- . einander ausgeführten Katodenkammern können jede zylindrisch, rechteckig, quadratisch oder sonstwie gestaltet ausgeführt sein, je nach Bedarf. In gleicher Weise können die Austritte-Öffnung 9 sowie die öffnung 28 zylindrisch, rechteckig oder sonstwie gestaltet sein, Das isolierende Distanzstüok 40 . kann eine geeignete keramische Masse aufweisen, die die vornehmlich auftretenden Temperaturen abzufangen vermag, ait denen zu rechnen ist, wenn das Material 5 durch den Elektronenstrahl bestrahlt werden soll. Das isolierende Dietanestüok 40, das ringförmig sein^Jkann, kann eine Dicke im Bereich von 0,4 mm bis 3 mm haben. Die Bodenplatte der Katodenkamicer 7a und die Kopfplatte der Katodenkammer 7b sind mit aera isolierenden Distanzstück 40 in einer für die verwendeten Materialien geeigneten und auf die Arbeitstemperaturen der Katode abgestimmte Weise miteinander verbunden.The first variant of the design of the multi-stage hollow cathode 3 or 1 is shown in Hg. 4; are hereafter the upper part 7a and the lower part 7b of the cathode are arranged at a distance from one another, separated from one another by an electrically insulating spacer 40. In this Trap represent the two cathode parts 7a and 7b actually independent single-chamber cathodes, each of They can be perforated or non-perforated, as described in FIGS. 3 and 1, respectively. cathode chambers that are designed to each other can be designed to be cylindrical, rectangular, square or otherwise be as needed. In the same way, the outlet opening 9 and the opening 28 can be cylindrical, rectangular or otherwise designed, the insulating spacer 40. can have a suitable ceramic mass that is capable of absorbing the temperatures that mainly occur, ait which is to be expected when the material 5 is to be irradiated by the electron beam. The insulating dietana piece 40, which can be ring-shaped, can have a thickness in the range of 0.4 mm to 3 mm. The bottom plate of the cathode chamber 7a and the top plate of the cathode chamber 7b are with aera insulating spacer 40 in one used for Materials suitable and to the working temperatures of the Cathode connected to each other in a coordinated manner.

Ein einen Spannungsabfall erzeugender Widerstand 41 ist elektrisch zwischen die beiden Katodenkamnern geeohaltet, ua während des Betriebs der Katode eine einstellbare elektrische Potentialdifferenz zwischen beiden Kammern zu erzeugen. Die beiden Plaamakörper, die in den Katodenkammern nach den Ausführungen der Fig„ 1 und 3 entstehen, werden duroh eine Vor tentialdifferenz von ca 200 V voneinander getrennt. Weiterhin herrscht eine Potentialdifferenz von ca 400 V zwischenA resistor 41 generating a voltage drop is electrically connected between the two cathode chambers, inter alia, to generate an adjustable electrical potential difference between the two chambers during operation of the cathode. The two Plaamakörper arising in the cathode chambers according to the embodiments of FIGS "1 and 3 are separated duroh a pre tentialdifferenz of about 200 V from each other. Furthermore, there is a potential difference of approx. 400 V between

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federn Plasmakörper und der V/andung der zugehörigen Katodenkammer» Da die Potentialdifferens zwischen dem Plasmakörper und der Katodenkammer größer ist ala ca, 400 V, können Funkenentladungen durch sie entstehen* Aufgrund dieser Überlegungen ist es in manchen Fällen wünschenswert, jeden Plaemakörper zu isolieren und den den Spannungsabfall erzeugenden Widerstand 41 als erstes Mittel zur Verwirklichung der Isolation zu verwenden. Der Spannungaabfallwiderstand 41 kann einen Widerstandswert von 100 bis 50 000 Ohm haben, wobei der Widerstandswert sich bestimmt von Strom und Spannung des Elektronenstrahls; dabei wird ein umso höherer Wlderetandswert benötigt, je geringer der Gasdruck ist, was im allgemeinen für eine bestimmte Strahlleistung zu hoher Spannung und kleinem Strom gehört. Der Spannungaabfallwideratand 41 ist gewählt, um eine festgelegte elektrische Potentialdifferenz zwischen den beiden Katodenkamoern zu erhalten, die durch die besonderen Betriebaverhältnisse bedingt 1st, Die Potentialdiffervne zwischen den beiden KatoJ ,ifaicissrn liegt in allgemeinen zwischen 50 und 500 V und Ie⁺= "'^ *.es-';er linie bestimmt durch die elektrische Potentialdiii'^rsr«, dlt ihrer Hatur naoh zwischen den beiden PlasmakB< «■ feacrrecht j dlt Potentialdifferenz berechnet eioh für dl« i-^^'i«itig· Verbindung, der beiden Plasmakörper dadurch, dsl ■«- - *·"> gewählt werden, χα\ιβ_Λ daß das Energiegleichgewicht aufr* n- alten bleibt.springs plasma bodies and the connection of the associated cathode chamber »Since the potential difference between the plasma body and the cathode chamber is greater than approx. 400 V, spark discharges can arise through them to use the voltage drop generating resistor 41 as the first means of realizing the insulation. The voltage drop resistor 41 can have a resistance value of 100 to 50,000 ohms, the resistance value being determined by the current and voltage of the electron beam; the lower the gas pressure, the higher the resistance value required, which is generally associated with high voltage and low current for a certain beam power. The voltage drop resistor 41 is selected in order to obtain a fixed electrical potential difference between the two cathode chambers, which is conditioned by the special operating conditions. The potential difference between the two KatoJ, ifaicissrn is generally between 50 and 500 V and Ie ⁺ = "'^ * The line determined by the electrical potential difference between the two plasma cells, according to their nature, is the potential difference calculated for the connection of the two Plasma bodies by choosing χα \ ιβ _Λ that the energy balance remains upright.

Flg. 5 zeigt eine zweite Variante der Ausführung dtr Katode nach den Fig. 1 und 3; sie 1st der Auebildung nach Fig. 4 dadurch ähnlich, daß ein Mittel zur Aufrechterhaltung einer festgelegten Potentialdifferenz zwischen den beiden Katodenkammern vorgesehen ist. Sie gewünschte Fotentlaldiff«rente (im Bereich von 50 bis 500 V) wird in diesem Fall durch Anwendung einer Vorspannung an der unteren Katodenkaomer 7b mittels eines elektrischen Leiters 50 erhalten, der mit dieserFlg. 5 shows a second variant of the cathode design according to FIGS. 1 and 3; it is of the configuration according to FIG. 4 similar in that it is a means of maintaining a defined potential difference is provided between the two cathode chambers. You desired photographic diff «pension (in the range from 50 to 500 V) is in this case by applying a bias voltage to the lower cathode chamber 7b obtained by means of an electrical conductor 50 connected to this

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Kammer verbunden ist und der von einer (nicht dargeetellten) einstellbaren Grleichapannungsquelle gespeist wird, die von der Energiequelle für die obere Katodenkammer 7a getrennt oder mit dieser vereint sein kann. Die Vorspannung, die der unteren Kammer 7b zugeführt wird ist kleiner als die, welche die obere Kammer 7a erhält« Wenn beispielsweise der oberen Kammer 7a über den Katodenachaft 12 eine Spannung von - 8 000 Y augeführt wird, so ist als Vorspannung für die untere Kammer 7b über den Leiter 50 eine Spannung von - 7 500 bis 7 950 7 eusuführen, Chamber is connected and that of a (not shown) adjustable green voltage source is fed by the Energy source for the upper cathode chamber 7a separate or can be united with this. The preload that of the lower Chamber 7b is supplied is smaller than that which the upper chamber 7a receives «If, for example, the upper chamber 7a A voltage of -8,000 Y is carried out across the cathode shaft 12 is, as a preload for the lower chamber 7b Apply a voltage of - 7 500 to 7 950 7 across conductor 50,

Pig_e 6 zeigt eine dritte Variante der Auebildung der Katode nach den Fig. 1 oder 3. In diesem Fall let, im Unterschied von den Ausführungen nach den Fig. 4 und 5» die untere Katodenkammer 7b vollständig von der oberen Kammer 7a getrennt. Beim Betrieb der Vielstufenkatode in der Doppelplasma-Weise nimmt die untere Katodenkammer 7b eine Potentialdifferenss eur oberen Kammer 7a an, derart, daß die Kammer 7b sich auf einer Spannimg befindet, die niedriger ist als die, welche eintritt, wenn die Ausführung nach Figo 5 angewandt wird. Ein zusätzliches Charakteristikum der Ausführung nach Fig„ 6 let in der Erweiterung dee isolierenden Distanzstückes 40, (das die beiden Kammern trennt und isoliert), zu einer keramischen Ummantolungshülle für die Vielstufenkatode zu erblicken» Die keramische Ummantelung 40 paßt sich eng an die Seitenwandung der Kammer an; im Fall der dargestellten Ausführung ale perforierte Katode ist die keramische Ummantelung aus einem Material hergestellt, das hohe Sekundärelektronenemlseion aufweist^ wie z.B. Magnesium-Oxyd, um dadurch für das Plasma eine weitere Elektronenquelle als Folge des Ionenbombardementβ der Ummantelung zu erhalten. Die Anwendung einer solchen keramischen Ummantelung, sei es für perforierte, sei es für niohtjperforierte Katode , erhöht den betrlebslichen Wirkungsgrad durch Verringerung der /erlügte der Plaamakörper durch Strahlungswärme.Pig _e 6 shows a third variant of the formation of the cathode according to FIGS. 1 or 3. In this case, in contrast to the embodiments according to FIGS. 4 and 5, the lower cathode chamber 7b is completely separated from the upper chamber 7a. When the multi-stage cathode is operated in the double plasma mode, the lower cathode chamber 7b assumes a potential difference from the upper chamber 7a such that the chamber 7b is at a voltage lower than that which occurs when the embodiment of FIG. 5 is used will. An additional characteristic of the embodiment according to FIG. 6 can be seen in the extension of the insulating spacer 40 (which separates and insulates the two chambers) to form a ceramic casing for the multi-stage cathode. The ceramic casing 40 fits closely to the side wall of the chamber at; In the case of the embodiment shown, a perforated cathode, the ceramic casing is made of a material which has high secondary electron emulsion, such as magnesium oxide, in order to thereby obtain a further electron source for the plasma as a result of the ion bombardment of the casing. The use of such a ceramic casing, be it for perforated or non-perforated cathodes, increases the level of efficiency by reducing the amount of the plaama body caused by radiant heat.

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Die keramische Ummantelung ist durch eine solche Dicke und Porosität gekennzeichnet, daß sie für Wärwes'trahlung undurchlässig ist* Die Porosität sollte um 1$ liegen; während die Dicke der Ummantelung in der Größenordnung von 0,5 mm his 6 nm liegen sollte*The ceramic sheath is of such a thickness and Porosity characterized as being impermeable to heat radiation is * The porosity should be around $ 1; while the Thickness of the cladding on the order of 0.5 mm to 6 nm should be *

Eine dritte Ausftihrungsiaöglichküit der Vielstufen-Hoh,lkatode ist in Pigο 7 dargestellt. In diesen Tall liegt das die Katode unterteilende Glied 27 nicht mehr senkrecht zur Seitenwandung der Katode, wie bei der ersten Ausführungsart, sondern ist stattdessen in einem Winkel, der nicht 90° beträgt„ angeordnet, Wie dargestellt, kann die Katode vollständig aus den oben beschriebenen elektrisch leitenden Netz- oder Maschenmaterlal mit einer geeigneten Befestigung an dem Katodensohaft bestehen; ea ist aber auch möglich, daß, um eine zusätzliche konstruktive Steifheit au erreichen, die obere Endplatte aus festem, nicht-perforiertem Material besteht, wie in den Fig. und 8, Es besteht aber auch die andere Möglichkeit, daß die ganze Katode nicht-perforiert aufgebaut ist.A third embodiment of the multi-stage high cathode is shown in Pigο 7. The cathode is in this tall dividing member 27 is no longer perpendicular to the side wall of the cathode, as in the first embodiment, but is instead at an angle that is not 90 ° "arranged, As shown, the cathode can be made entirely from the electrically conductive mesh or mesh material described above exist with a suitable attachment to the cathode shaft; ea is also possible that in order to add an additional achieve structural rigidity au, the upper end plate consists of solid, non-perforated material, as shown in Figs. and 8, But there is also the other possibility that the entire cathode is constructed in a non-perforated manner.

Fig. 8 gibt eine vierte Ausführungsform des Katodenaufbaus wieder. Hierbei hat die Seitenwandung kegelstumpfförmige Gestalt, während zwei ringförmige Unterteilungsglieder 27a und 27b, welche die öffnungen 28a und 28b aufweisen, vorgesehen sind, um eine Dreistufenkatode mit Reihenschaltung der Stufen zu schaffen. Es sollte einleuchten, daß die ersten drei Auebildungen einer Katode nach den Figo 1,3 und 7 ebenso, wie die aus den Fig. 1 und 3 abgeleiteten Varianten gemäß den Fig. 4, 5 und 6 ebenfalls mit einem einzigen oder mehreren, das Kam- merinnere unterteilenden Gliedern ausgestattet sein können, um Drei- oder> Mehrstufenkatoden mit Reihenschaltung der Stufen zu erhalten»Fig. 8 gives a fourth embodiment of the cathode structure again. Here the side wall has a frustoconical shape, while two annular dividing members 27a and 27b, which have the openings 28a and 28b, are provided are to a three-stage cathode with series connection of the stages to accomplish. It should be evident that the first three formations a cathode according to FIGS. 1, 3 and 7 as well as the Variants derived from FIGS. 1 and 3 according to FIGS. 4, 5 and 6 likewise with a single one or more, the interior of the chamber dividing members can be equipped to three- or> To obtain multi-stage cathodes with series connection of the stages »

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Die Pig. 9a und 9b stellen eine fünfte Ausbildungsmögliohkeit der Vielstufen-Hohlkatode dar* Bei dieser sind sechs Katodenkammern vorhanden, die untereinander in Serien-Parallelschaltung verbunden sind. Fig„ 9ö stellt eine Aufsicht, Pig. 9b einen seitlichen Schnitt einer Katode mit sechs Kammern dar, von denen jede zylindrisch ist. Hierbei ist eine zentrale bzw. innere Katodenkammer 90 auf ihrem zylindrischen Umfang von vier außen liegenden Katodenkammern 91,92,93 und 94· umgeben» Diese sind für die Darstellung so wiedergegeben, als wären sie symmetrisch nur um die Kammer 90, die Innenkammer und sich untereinander tangentiell berührend, angeordnet« Diese fünf oberen Kammern 90 bis 94 sind parallelgeschaltet, da sie ja alle, über den gemeinsamen Katodenschaft 12, mit der Energiequelle verbunden sind. Jede der fünf oberen Kammern ist mit nur einer Öffnung ausgestattet; diese öffnungen 28a, 28b, 28c, 2Sd und 28e befinden sich in der unteren Abschlußwandung einer Jeden Kammer, wobei die öffnung 28a zentral, dl« öffnungen 2& b bis 28e aber exzentrisch angeordnet sind* Die fünf oberen Kämmorn 90 bis 94 sind mit einer Trageplatte 95 verbunden, die Ihrerseits mit dem Katodenschaft 12 verbunden ist, um eine feste Anordnung und eine gemeinsame Versorgung von der Energiequelle zu erzielen. Diese Kammern sind darüber hinaus mit einem 4er üblichen Mittel fest miteinander verbunden längs der tangential gelegenen Teile ihrer Seitenwandungen, um zusätzlich eine bauliche Steifheit der Katode zu erzielen.The Pig. 9a and 9b represent a fifth training option for the multi-stage hollow cathode * This has six cathode chambers that are connected to one another in series-parallel connection. Fig. 9 is a top view, Pig. Figure 9b shows a side section of a cathode having six chambers, each of which is cylindrical. Here, a central or inner cathode chamber 90 is surrounded on its cylindrical circumference by four external cathode chambers 91, 92, 93 and 94. These are shown for the purposes of illustration as if they were symmetrical only around chamber 90, the inner chamber and themselves arranged tangentially touching one another. These five upper chambers 90 to 94 are connected in parallel, since they are all connected to the energy source via the common cathode shaft 12. Each of the five upper chambers has only one opening; these openings 28a, 28b, 28c, 2SD and 28e are located in the lower end wall of each chamber, wherein the opening 28a centrally dl "openings 2 b to 28e but are arranged eccentrically * The five upper Kämmorn 90 to 94 are connected to a support plate 95 connected, which in turn is connected to the cathode shaft 12 in order to achieve a fixed arrangement and a common supply from the energy source. In addition, these chambers are firmly connected to one another along the tangential parts of their side walls with a conventional means, in order to additionally achieve structural rigidity of the cathode.

Unterhalb der Kammern 90 bis 94 ist eine sechste Katodenkammer 96 ₉ die mit tiner Strahlaustrittsöffnung 9 ausgestattet ist und die an der oberen gemeinsamen Abechlußwand die öffnungen 28a bis 28e aufweist, angeordnet und somit zu den fünf oberen unter sich parallel geschalteten Stufen in Reihe geschaltet. Der in Jedet ,kammern 90 bis 94 erzeugt« Plaanakörper befindetBelow the chambers 90 to 94 there is a sixth cathode chamber 96 ₉ which is equipped with a tiner jet outlet opening 9 and which has openings 28a to 28e on the upper common partition wall and is thus connected in series to the five upper stages connected in parallel. The plane body produced in every chamber 90 to 94 is located

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sich infolge der gemeinsamen Verbindung mit der Energiequelle auf dem gleichen auf Erde besogenen Potential und hat keine Verbindung au den fünf Plasmen; das Plasma in der unteren Kammer 96 befindet sich auf einem etwas niedrigerem Potential als bei der Ausführungsart, die oben unter bezug auf Pig. 4 beschrieben wurde., Jedes Plasma der fünf oberen parallelgeschalteten Kammern ist auf diese Weise mit dem Plasma der unteren Kammer in Reihe geschaltet, wodurch die Serienparallelanordnung zustande kommt, Es muß erwähnt werden, daß die Strahlaustritteöffnung nicht notwendig mit der Öffnung 28a in einer linie liegen nuß, da es ja in jeder der beschriebenen Ausführungsarten der Viel-Stufenkatoden die Potentaildifferenz zwischen benachbarten Plasmakörpern ist, welche die Verbindung zwischen ihnen über eine in dem Trennglied befindliche geeignete Öffnung herstellt,und zwar in weit höherem Grade als eine etwaige axiale Ausrichtung der verschiedenen Katodenöffnungen. Bei allen hier beschriebenen Ausführungsarten wird der Elektronenstrahl von der Strahlauetritts öffnung 9 in einer Richtung normal zu der Bodenfläche der Katode ausgesandt, unabhängig von der Orientierung einer oder mehrerer der Öffnungen 28 in dem die Katode unterteilendem Glied.As a result of the common connection with the energy source, it is on the same potential on earth and has none Connection to the five plasmas; the plasma in the lower chamber 96 is at a slightly lower potential than in the embodiment described above with reference to Pig. 4., Each plasma of the top five connected in parallel Chamber is connected in series with the plasma of the lower chamber, whereby the series parallel arrangement comes about. It must be mentioned that the beam exit opening need not be in a line with the opening 28a, since in each of the described embodiments of the multi-stage cathode it is the potential difference between adjacent plasma bodies which establishes the connection between them via a creates a suitable opening located in the separator, and to a far greater extent than any axial alignment of the various cathode openings. With all described here Embodiments, the electron beam from the beam entry opening 9 in a direction normal to the bottom surface of the Cathode emitted regardless of the orientation of one or more of the openings 28 in which the cathode dividing Element.

Eine Abart der nach PIg. 9 ausgestalteten Katode ist diejenige, bei der eine weitere zusätzliche Kammer, die der unteren Kammer 96 ähnlich ist, zwischen die Tragplatte 95 und die obere Abschlußwand der Kammern 90 bis 94 eingefügt 1st, die ebenfalls mit Öffnungen versehen 1st, die den Öffnungen 28a bis 28e ähnlich sind. Ee dürfte einzusehen sein, daß tine Verbindung der Kammern der Vielstufenkatode dazu ausgenutzt werden kann, eine höhere Leistung des Elektronenstrahls zu erhalten.Bei einer bestimmten Anordnung der Katodenkammern können sowohl elektrische Isolationen zwischen gewiesen Kammern als auch Vorspannungen zwischen den Xammern_T wie sie in den Pig. 4 und 5 darge-A variant of the PIg. 9 configured cathode is the one in which a further additional chamber, which is similar to the lower chamber 96, is inserted between the support plate 95 and the upper end wall of the chambers 90 to 94, which is also provided with openings which correspond to the openings 28a to 28e are similar. It should be understood that a connection of the chambers of the multi-stage cathode can be used to obtain a higher power of the electron beam. With a certain arrangement of the cathode chambers, electrical insulation between certain chambers as well as bias voltages between the X chambers _T as they are in the Pig . 4 and 5 shown

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Btellt sind, nach Bedarf angewandt werden, um dadurch ganz spezielle Arbeitsweisen der Katode zu erzielen,, Die Arbeitskennlinien irgendeiner der Vielstufenhohlkatöden sind ähnlich den in Pig, 2 dargestellten.Btellt are to be applied as needed to thereby quite to achieve special working methods of the cathode, the working characteristics any of the multi-stage hollow cathodes are similar those shown in Pig, 2.

Aus der bisherigen Beschreibung dürfte entnommen werden können« daß die Erfindung die Ziele erreicht _t die darin zu sehen Bind, daß nunmehr eine Vielstufenhohlkatode verfügbar ist, die in einem Gerät verwendbar ist, mit dem Materialien mit Hilfe einen Elektronenstrahls bestrahlt werden sollen-Die Katode enthält eine Vielzahl von Kammern, die untereinander in einer gerade erwünschten Weise in Reihenschaltung oder in Reihenparallelschaltung verbunden sind; sie ist arbeitsfähig bei Füllung mit einem ionisierbaren Gas geringen Druckes und bei Anwendung einer relativ niedrigen Spannung; unter diesen Betriebsbedingungen vermag sie einen Elektronenstrahl von hervorstechender Leistung zu erzeugen. Da der Elektronenstrahl nicht auf thermionische Weise erzeugt wird» so ist die rapids Abnutzung, die mit Hoohvakuumkatoden in verunreinigten Atmosphären verbunden ist, mit Hilfe der neuen Katode auf entscheiden^eioe verringert. Weiterhin umgeht aber auoh die Anwendung eines Gases von relativ geringem Druck jene Probleme, die in der Aufrechterhaltung eines hohen Vakuums in üblichen Elöktronenstrahlgeneratoren zu sehen sind=, Die Steuerung der Intensität oder leistung dee Strahls ist möglich durch Veränderung des Katoden-Anoden-Potentials und/oder des Gasdrucks. V/eiterhin gestattet die Eigenschaft der Selbst fokussierung deo beschriebenen, eine Gasfüllung verwendenden Strahlgeräte, bei geeigneten Bedingungen der Katodenspannung und des Gasdrucks, eine vollständige oder doch weitgehende Elimination der sorgfältigen Anwendung der bekannten !Techniken eur !fokussierung des Strahlo, wie sie tei Elektronenstrahldie mit Hochvakuum und mit thermionisch emittieren-Expected from the foregoing description can be found in "that the invention _t reaches the targets the Bind to be seen in that now a Vielstufenhohlkatode is available which can be used in a device, an electron beam are irradiated with the materials with the aid should-containing cathode a plurality of chambers connected in series or in series-parallel with one another in any manner desired; it is capable of working when filled with an ionizable gas of low pressure and when a relatively low voltage is applied; under these operating conditions it is able to generate an electron beam of outstanding performance. Since the electron beam is not generated in a thermionic way, the rapid wear and tear associated with high vacuum cathodes in polluted atmospheres is significantly reduced with the help of the new cathode. Furthermore, the use of a gas of relatively low pressure also circumvents the problems that can be seen in maintaining a high vacuum in conventional electron beam generators =, the intensity or power of the beam can be controlled by changing the cathode-anode potential and / or the gas pressure. Furthermore, the property of the self-focusing deo described beam devices using a gas filling, under suitable conditions of the cathode voltage and the gas pressure, allows a complete or at least extensive elimination of the careful application of the known techniques of focusing the beam, as they are with electron beams High vacuum and with thermionic emitting

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den Elektroden arbeiten, Üblich sind„ Trotzdem eteht nichts im Wege, zusätzliche StrahlenfokussierungBmittel anzuwenden, um ©ine Strahlenfokuasierungeeinriehtung zur Verfügung zu haben* wie sie bei ganz bestimmten Elektronenstrahlbeetrahlungseinrichtungen vorgeschrieben sein mag«. Bas Gerät nach der Erfindung ist aber auch zu Ma-terialbestrahlungen in gesteuerten Umgebungen verwendbar, welche Gasmedien enthalten, die von jenem Gas verschieden sind, das sich in der Nachbarschaft der Katode befindet ₉ eben durch Unterteilung des Gehäuses in zwei oder noch mehr Bereiche, wobei die Katode eich in dem einen, das zu bestrahlenden Material in dem anderen Bereich befindet. Die verwendete niedrige Spannung beseitigt oder verringert dooh ganz erheblich die Erzeugung von Röntgenstrahlen, weswegen Mittel zur Röntgenstrahlenabschirmung nicht erforderlich sind. Die Anwendung der geringen Spannungen ermöglicht außerdem, stark vereinfachte Mittel zur elektrischen Isolation zu verwenden} wodurch das ganze Gerät zur Elektronenstrahl-Bestrahlung weniger raumaufwendig wird; natürlich sind auch die Mittel zur Energiezufuhr vereinfacht.the electrodes are working, it is customary to use "Nevertheless, there is nothing to prevent the use of additional radiation focusing devices in order to have a radiation focusing device available * as it may be prescribed for certain electron beam irradiation devices". The device according to the invention can also be used for material irradiation in controlled environments which contain gas media that are different from the gas that is in the vicinity of the cathode ₉ by dividing the housing into two or more areas, whereby the cathode is calibrated in one area and the material to be irradiated is in the other area. The low voltage used eliminates or significantly reduces the generation of X-rays and therefore means for X-ray shielding are not required. The use of the low voltages also makes it possible to use greatly simplified means for electrical insulation} whereby the entire device for electron beam irradiation becomes less space-consuming; Of course, the means for supplying energy are also simplified.

Angesichts der fünf beschriebenen Ausführungsforaen dee Gerätes zur Erzeugung von Elektronenstrahlen unter Verwendung von relativ niedrigen Spannungen und von Gasfüllungen alt relativ geringen Drucken versteht es sich, daß auch solche; Ausführungsformen und Varianten zu der Erfindung gehören, die für den Fachmann innerhalb der durch die Anmeldung gegebenen ,Jiehre liegen. So läge es innerhalb des Rahmens der Erfindung, wenn die Katode mit einer Wechselspannung oder «it einer Kombination aus einer Gleich- und Wechselspannung gespeist würde, beispielsweise, um einen gesteuerten pulsierenden Elektronenstrahl zu erhalten* Welter können die Bauweisen der Vielstufenkatode und der Kammern derselben von verschiedenster Gestalt sein; als Kriterium für die Zugehörigkeit zu dieser ErfindungIn view of the five embodiments described for the device for generating electron beams using relatively low voltages and gas fillings old relatively low pressure, it goes without saying that such; Embodiments and variants of the invention include that for those skilled in the art are within the years given by the application. So it would be within the scope of the invention if the cathode were fed with an alternating voltage or a combination of a direct and alternating voltage, for example, in order to obtain a controlled pulsating electron beam be; as a criterion for belonging to this invention

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ist anzusehen, daß jede Kammer mit mindestens einer öffnung ausgestattet ist, zwecks Verbindung des Plasmas dieser Kammer mit dem Plasma einer benachbarten Kammer, Schließlich können als Gase zur Erzielung der Plasma-Körper andere als Helium oder Argon verwendet werden; als mögliche Gase seien Wasserstoff oder Stickstoff genannt.it is to be seen that each chamber has at least one opening is equipped for the purpose of connecting the plasma of this chamber with the plasma of an adjacent chamber, Finally, can other than helium or argon are used as gases to achieve the plasma body; possible gases are hydrogen or called nitrogen.

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Claims

1.) Device for irradiating materials with electron beams, in which the electron beam is emitted by a plasma of ionized gas, the electron beam being generated by the interaction of a gas of relatively low pressure and a relatively low electrical potential _? characterized by a hollow and electrically conductive cathode (7 h, which is able to work with a relatively low bridge and which is equipped with a radiation exit opening (9), furthermore bit devices (10, 11, 12, 15, 16,17,18), which apply a relatively low voltage to the cathode, as well as devices (27) which divide the cathode into at least two cathode chambers which are connected to one another by a second opening (28) for each chamber pair, with During the desired mode of operation, a plasma body of ionized gas is generated in each chamber, and by arranging two adjacent chambers in such a way that the plaema bodies are connected to one another through the corrugated opening (28) and that an electron beam passes through the first-mentioned sheet metal electron beam outlet opening (9) exit.

.2.) Device according to claim 1, characterized in that the dividing device (27) is a contains electrically conductive member, dee with the second opening (28) equipped ietc

3.) Device according to Anapruoh 1, characterized in that the cathode (7) is constructed in such a way that it has an electrically conductive side wall which has a number of small openings passing through it

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4.) Apparatus according to claim 1, characterized in that the cathode (7) is constructed so that whose side wall is electrically conductive and non-perforated "

5o) device according to claim 2, characterized that the dividing device (27) has a number of small openings passing through it »

6c) Device according to claim 2 "characterized in that the dividing device (27) of apart from said second opening (28), a non-perforated one Has surface.

7o) device according to claim T »characterized in that the dividing device (27)« in pairs of spaced apart, electrically conductive members (27a _f 27b), each of which with one. Opening (28a, 28b) is equipped for connecting the plasma bodies, said low voltage being in connection with the first of the at least two cathode chambers.

8.) Device according to claim 7, characterized 'that an electrically insulating member (40) j between the paired electrically conductive members the dividing device (27) is arranged to achieve a spaced relationship between the two, said insulating member being provided with an opening, those on the openings (28) in the attached distribution devices (27) is aligned «

ORIGINAL INSPECTED

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9.) Gerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß durch Mittel (41,50), die geeignet sind, eine gewählte Potentialdifferenz während der erstrebten Betriebsweise der Katode «wischen den Katodenkammern aufrecht ssu erhalten.9.) Device according to one of the preceding claims » characterized in that means (41, 50) which are suitable for wiping a selected potential difference during the desired mode of operation of the cathode keep the cathode chambers upright.

10.) Gerät nach, Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel iur Aufrechterhaltung der Potentialdiffarens einen Widerstand (41) aufweisen, durch den die beiden Katodenkaemern miteinander verbunden sind* welohea Widerstand die Aufgabe zufällt, eine Vorspannungs-Potentialdifferenz während der erstrebten Betriebsweise der Katode zwischen den Katodenkavmern aufrecht ssu erhalten·10.) Device according to claim 9 »characterized in that the means iur maintaining the Potential diffarens have a resistor (41) through which the two cathode chambers are connected to each other * welohea Resistance has the task of creating a bias potential difference during the desired mode of operation of the cathode ssu maintained between the cathode cavities

11«) Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel eur Aufrechterhaltung einer Potentialdifferena Mittel (50) aufweisen, die geeignet sind, der zweiten der beiden Katodenkammern eine ausgewählte Vorspannung zu geben*11 «) device according to claim 9, characterized in that the means eur maintaining a Potential differences have means (50) which are suitable to give the second of the two cathode chambers a selected preload *

12.) Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß durch «ine aus elektrisch isolierend·«, keramischen Material von hoher Sekundärelektroneneeission bestehende Abschirmung (40), durch die die Außenoberfläche der Katode eng umschlossen 1st.12.) Device according to claim 3 »characterized in that by« ine from electrically insulating · «, ceramic material of high secondary electron emission existing shielding (40) through which the outer surface of the Cathode tightly enclosed 1st.

13.) Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die¹ Aüfteilungseinriohtung (27) eine Vielzahl von elektrisch leitenden Gliedern enthält, von denen Jedes mindestens eine einzige Öffnung (28) aufweist, wobei ein· Gruppenanordnung von Katodenkammern in Reihen- oder in Beiheiv-Parallelsehaltung geschaltet ist, mit dem Ziel, einen Elektronenstrahl relativ hoher Leistung mit Hilfe relativ niedriger Spannungen au erzeugen, bei der die Erzeugung von Röntgenstrahlen vollständig ausgeschlossen ist.13.) Device according to claim 1, characterized in that the ¹ Aüfteilungseinriohtung (27) contains a plurality of electrically conductive members, each of which has at least one opening (28), wherein a · group arrangement of cathode chambers in series or in Beiheiv -Parallelsehaltung is connected, with the aim of generating an electron beam of relatively high power with the aid of relatively low voltages, in which the generation of X-rays is completely excluded.

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