DE1591234C3

DE1591234C3 - Schaltungsanordnung zur Regelung des Heizfadenstromes in Elektronenstrahlerzeugungssystemen

Info

Publication number: DE1591234C3
Application number: DE1591234A
Authority: DE
Inventors: Robert Rusell Barber; Fred Saratoga Kurzweil Jun.; Paul Chialin Lang; Karl-Heinz Loeffler
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1967-12-30
Publication date: 1975-10-23
Also published as: CH462962A; BE708599A; DE1591234A1; SE338372B; US3413517A; NL6800569A; FR1555891A; DE1591234B2; GB1148426A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Elektronenemission bewirkenden Heizfaden-Betriebsstromes in Elektronenstrahlerzeugungssystemen, insbesondere zur Einregelung des Heizfaden-Betriebsstromes auf einen etwa im oberen Knick der Emissionsstrom-Heizfadenstrom-Kennlinie liegenden Arbeitspunkt.

Die Lebensdauer derartiger Strahlerzeugungssysteme hängt in erster Linie von der Lebensdauer des Heizfadens ab. In Elektronenstrahlerzeugungssystemen muß der Heizfaden bzw. die Kathode erhitzt werden, um durch thermische Wärmebewegung eine Elektronenemission zu erzielen. Die thermische Anregung bewirkt aber außerdem, daß sich Atome aus dem Heizfaden lösen und damit eine allmähliche Verdampfung des Heizfadenmaterials eintritt. Dieser Vorgang ist die Ursache für eine verkürzte Lebensdauer des Heizfadens.

Man könnte sich vorstellen, daß die Lebensdauer des Heizfadens einfach dadurch erhöht wird, daß der Heizfaden vergrößert wird. Auf diese Weise würde die für die Verdampfung des Materials erforderliche

ίο Zeit verlängert werden. Ein Heizfaden größeren Durchmessers hat jedoch zur Folge, daß auch der Heizstrom erhöht werden muß. Dabei ist die Stromstärke zur Erreichung der Emissionstemperatur proportional mit dem Quadrat des Heizfadendurchmes-

¹S sers, da die Erhitzung proportional der Stromdichte ist. Aus diesem Grunde ist die Methode, den Querschnitt des Heizfadens zu vergrößern, unpraktisch. Außerdem wird in vielen Fällen eine punktförmige Strahlenquelle verlangt, um einen Strahl hoher Dichte

a° zu erhalten. Eine punktförmige Strahlenquelle steht aber im Gegensatz zu einem räumlich ausgedehnten Heizfaden. Eine punktförmige Strahlenquelle ist für Anwendungsfälle in der Datenaufzeichnung unumgänglich, wo ein Strahlenbündel mit extrem geringem

»5 Durchmesser auf diskrete Gebiete eines Speicherelementes ausgelenkt wird. Die in der Flächeneinheit speicherbare Informationsmenge kann also vergrößert werden, wenn der Strahldurchmesser möglichst gering ist.

Eine weitere Schwierigkeit hinsichtlich der Kontrolle der Lebensdauer eines Heizfadens ergibt sich aus der Tatsache, daß sich die Betriebsparameter des Heizfadens während der Benutzung verändern. Der Grund dafür liegt in erster Linie in der bereits beschriebenen Verdampfung des Heizfadenmaterials und der damit verbundenen Größenänderung. Verringert sich also die Größe des Heizfadens und der Heizfadenstrom bleibt konstant, so wird der Verdampfungsprozeß häufig beschleunigt, da mit steigender Stromdichte die Temperatur des Heizfadens steigt. Wenn andererseits der Heizfaden aus einer Konstantspannungsquelle gespeist wird, so erhält sich der Widerstand des Heizfadens infolge der während des Verdampfungsprozesses eintretenden Quer-Schnittsverringerung. Es kann also bereits vor dem völligen Ausfall des Heizfadens der Zustand eintreten, daß die Elektronenemission im Hinblick auf eine zufriedenstellende Arbeitsweise ungenügend wird. Das Problem der Ausdehnung der Lebensdauer eines Heizfadens ist besonders in solchen Einrichtungen schwierig, in denen ein neuer Heizfaden entweder von Hand oder automatisch eingesetzt werden kann. Auch hier sind die Parameter der einzelnen Heizfäden infolge von Herstellungstoleranzen verschieden.

Unabhängig von der Frage der Lebensdauer bleibt aber immer das Problem bestehen, wie stets eine ausreichende Elektronenemission gewährleistet werden kann. Bekannte Verfahren bestehen darin, dem Heizfaden einen Strom in der Stärke zuzuführen, daß mehr Elektronen emittiert als benötigt werden.

Der Strahlstrom wird dann auf irgendeiner Weise auf eine brauchbare Stärke reduziert. Diese Methode scheint nicht sehr brauchbar zu sein; außerdem wird die Lebensdauer des Heizfadens unverhältnismäßig stark verkürzt, da infolge der höheren Emission auch eine stärkere Verdampfung erfolgt.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Heizfadenstromes anzu-

bieten, die sicherstellt, daß eine optimale Lebensdauer des Heizfadens erreicht und gleichzeitig stets die Mindestforderung hinsichtlich der Stärke der Elektronenemission eingehalten wird.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Heizfadenstromkreis eine Überlagerungs- und Steuerschaltung liegt, in der dem über ihren Steuereingang regelbaren Heizfaden-Betriebsstrom ein Wechselstromsignal festgelegter Frequenz und Amplitude überlagert wird, und daß im Strahlstromkreis eine die durch die Wechselstromsignale bedingte Schwingungen des Emissionsstromes messende und gleichrichtende Abfühlschaltung liegt, deren Ausgang über einen den Meßwert mit einem Bezugswert vergleichenden Vergleicher mit dem Steuereingang der Überla- ¹S gerungs- und Steuerschaltung verbunden ist.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Überlagerungs- und Steuerschaltung aus der Reihenschaltung einer Niederspannungsquelle und zwei parallel geschalteten Transistoren besteht, wobei der eine ^ao Transistor auf Grund eines entsprechenden Signals an seiner Basis das zu überlagernde Wechselstromsignal und der andere Transistor auf Grund des vom Vergleicher gelieferten Fehlersignals an seiner den Steuereingang bildenden Basis den Heizfaden-Betriebs- ^a5 strom führt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Abfühlschaltung aus einem im Strahlstromkreis liegenden Widerstand besteht, dessen Anschlüsse außerdem jeweils über eine Kapazität mit den Eingängen eines Differentialverstärkers mit nachgeschaltetem Vollweggleichrichter verbunden sind. Schließlich ist es von Vorteil, wenn ein zusätzlicher Eingang des Vergleichers über einen vom Heizfaden-Betriebsstrom gesteuerten Schalter mit einer Zusatzspannung verbindbar ist und der Schalter geschlossen ist, solange der Heizfaden-Betriebsstrom einen bestimmten Wert unterschreitet.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird an Hand der nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Elektronenstrahlerzeugungssystem in schematischer Darstellung, an das eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Heizfadenstromes angeschlossen ist,

Fig. 2 den Verlauf des Emissionsstromes eines Elektronenstrahlsystems in Abhängigkeit vom Heizfadenstrom, und

Fig. 3 den Verlauf bestimmter Betriebsspannungen der Einrichtung.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Elektronenstrahlsystem mit angeschlossener Schaltungsanordnung zur Regelung des Heizfadenstromes hat folgenden Aufbau und Wirkungsweise. Das Elektronen-Strahlsystem 11 liefert einen Elektronenstrahl 10, wenn über die Anschlüsse 12 des Heizfadens 14 der Kathode ein Heizstrom zugeführt wird. Der durch den Heizfaden fließende Strom erhitzt den Heizfaden, erhöht die Wärmebewegung und bewirkt dadurch eine Emission von Elektronen. Ein Teil dieser Elektronen gelangt durch die Öffnung eines Gitters 15, das über eine Leitung 15a an eine konstante, bezüglich des Massepotentials negative Spannung angelegt ist. Anschließend passieren diese Elektronen eine auf Massepotential liegende Anode 16, so daß ein entlang der Achse des Elektronenstrahlsystems 11 gerichteter Elektronenstrahl gebildet wird. Dieser Elektronenstrahl trifft auf eine beispielsweise als Zielelektrode dienende Speicherplatte 17.

Auf dem Wege durch das System wird der Elektronenstrahl in geeigneter Weise gebündelt und moduliert, so daß er sich beispielsweise zur Speicherung von Daten auf der Speicherplatte 17 eignet. Die Bündelung des Strahles erfolgt in bekannter Weise durch das Magnetfeld einer ersten Linse 18, die eine kreisringförmige elektromagnetische Spule 19 enthält. Unter Zwischenschaltung einer Blende 20 erfolgt eine weitere Bündelung durch das Magnetfeld einer Linse 21 mit einer Spule 22. Anschließend gelangt der Elektronenstrahl durch eine weitere Blende 24 in den Bereich der wiederum eine Bündelung bewirkenden Linse 25 mit Spulen 26 und 27. Bei geeigneter Erregung einer im Strahlengang hinter der Linse 25 angeordneten Ablenkspule 28 führt der Elektronenstrahl eine entsprechende Abtastbewegung auf der Speicherplatte 17 aus.

Die zur Speicherung digitaler Daten erforderliche Modulation des Elektronenstrahles erfolgt durch eine den zu speichernden Daten zugeordnete Folge von Erregungen eines elektrostatischen Plattenpaares 29. Bei Erregung dieser Platten bildet sich zwischen ihnen ein elektrostatisches Feld aus, das den Elektronenstrahl so weit ablenkt, daß er nicht mehr durch die Öffnung einer nachfolgenden Blende 29« gelangen und somit nicht mehr auf die Speicherplatte 17 auftreffen kann. Die Aufzeichnung oder Speicherung von digitalen Daten erfolgt demnach dadurch, daß der Strahl während seiner Abtastbewegung durch selektive Erregung des Plattenpaares 29 in einer den aufzuzeichnenden Daten entsprechenden Folge ausgeblendet wird. Der durch die Speicherplatte 17 hindurchtretende Elektronenstrahl trifft auf einen Detektor 30, der einen strahlempfindlichen pn-Übergang enthält.

Der Heizfadenstrom wird in einer Niederspannungsquelle 31 und einer in Serie zu dieser liegenden, noch zu beschreibenden Schaltung 32 mit den Transistören 33 und 34 und den strombegrenzenden Widerständen 35 und 36 erzeugt und über die Anschlüsse 12 dem Heizfaden zugeführt. Durch den Heizfaden fließt somit ein Gleichstrom, dessen Stärke vom Leitzustand der Schaltung 32 abhängt. Die Leitfähigkeit dieser Schaltung hängt direkt von den Potentialen an den Basen der Transistoren 33 und 34 ab, die den Heizfadenstrom I_F als Summe der Ströme I_n und I_F liefern. Fig. 2 zeigt den üblichen Verlauf des vom Heizfaden ausgehenden Emissionsstromes /_fl in Abhängigkeit von der Stärke des Heizfadenstromes I_F. Der Verlauf des Emissionsstromes zeigt mit steigendem Heizfadenstrom zunächst ansteigende Tendenz bis zum Punkt 37, von dem ab der Anstieg des Emissionsstromes geringer wird. Vom Punkt 38 ab steigt der Emissionsstrom des Heizfadens mit steigendem Heizfadenstrom nur noch unwesentlich. Dieser Verlauf ist für die meisten Heizfäden bzw. Kathoden charakteristisch und zeigt, daß der Emissionsstrom ab einer bestimmten Stärke begrenzt wird. Die Begrenzung ist eine Auswirkung der auf das Gitter rückgeführten Spannung und der auftretenden Raumladung. Existenz und Ursache dieser Auswirkungen sind hinreichend bekannt.

Es ist gleichfalls bekannt, daß der günstigste Arbeitspunkt in einem Bereich unmittelbar unterhalb des Knickes der Charakteristik liegt, also zwischen den Punkten 37 und 38 auf der Kurve der Fig. 2. Eine derartige Einstellung des Arbeitspunktes kann aber

nicht einfach dadurch erreicht werden, daß der Heizfadenstrom auf einem konstanten Wert gehalten wird, da sich die Charakteristik infolge von Alterung und Änderungen der Emissionsfähigkeit des Heizfadens verändert. Dieses Problem stellt sich auch bei solchen Einrichtungen in verstärktem Maße, bei denen ein unbrauchbar gewordener Heizfaden automatisch durch einen neuen Heizfaden ersetzbar ist. Die Emissionsfähigkeit eines jeden Heizfadens ändert sich in erster Linie infolge der bei der Herstellung auftretenden To- "» leranzen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß zwar die Kurve der F i g. 2 für jeden Heizfaden etwas anders verläuft, daß aber im allgemeinen lediglich eine Verschiebung der Kurve längs der Heizfadenstromachse erfolgt.

Es wird also bei einem gegebenen Heizfadenstrom in Abhängigkeit vom verwendeten Heizfaden eine größere oder kleinere Emission erreicht, der prinzipielle Verlauf der Charakteristik bleibt aber im wesentlichen gleich. »o

Mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Schaltungsanordnung wird der Arbeitspunkt für jeden verwendeten Heizfaden automatisch auf einen vorbestimmten optimalen Wert eingestellt. Dabei wird dem normalen Heizfaden-Betriebsstrom ein Wechsel- »5 Stromsignal überlagert, so daß der resultierende Gesamtstrom zwischen zwei vorherbestimmten Pegeln schwankt. Während dieser Schwankungen werden die Änderungen des Emissionsstromes gemessen und mit einem Bezugswert verglichen. Aus diesem Vergleich wird ein Fehlersignal abgeleitet, das die den Heizfadenstrom liefernde Stromquelle so regelt, daß der Heizfaden innerhalb eines vorbestimmten Bereiches auf der Charakteristik betrieben wird und damit eine optimale Emission gewährleistet ist.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird dem normalen Heizfaden-Betriebsstrom I_E ein Wechselstromsignal /„ überlagert. Dadurch schwingt der Arbeitspunkt in bezug auf den normalen Arbeitspunkt 41 zwischen den Punkten 37 und 38 auf der Charakteristik hin und her. Der dem normalen Heizfaden-Betriebsstrom (Punkt 40) entsprechende Emissionsstrom ist durch den Punkt 42 wiedergegeben. Infolge des Wechselstromsignals schwingt aber der Emissionsstrom um diesen Wert zwischen den durch die Punkte 44 und 45 gekennzeichneten Beträgen. Aus der Fig. 2 ist auch zu ersehen, daß es im Bereich des Knickes der Charakteristik nur einen Punkt als normalen Arbeitspunkt gibt, der eine vorbestimmte Größe der Schwankungen des Emissionsstromes auf Grund eines vorbestimmten, überlagerten Wechselstromsignals gewährleistet. Der Grund dafür liegt darin, daß der Anstieg der Kennlinie im Bereich des Knickes mit steigendem Strom stets geringer wird. .

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der die Regelung des Heizfadenstromes in der erläuterten Weise erzielt werden kann. Ein Oszillator 44 liefert das dem normalen Heizstrom zu überlagernde Wechselstromsignal an die Basis des Transistors 33. Transistor 33 ist ein Teil einer Überlagerungs- und Steuerschaltung 32, in der der zu regelnde Heizfaden-Betriebsstrom I_E mit dem Wechselstromsignal I₀ überlagert Wird. Den Transistor 33 und den strombegrenzenden Widerstand 35 durchfließt demnach das Wechselstromsignal I₀, während der zu regelnde Heizfadenstrom I_F über den Transistor 34 und den strombegrenzenden Widerstand 36 fließt. Beide Ströme werden zusammengeführt und als Strom l_F über den Heizfaden und zurück zu der Niederspannungsquelle 31 geleitet.

Infolge des Wechselstromsignals schwankt der Emissionsstrom I_n zwischen einem Maximal- und Minimalpegel. Der Emissionsstrom I_n fließt vom Anschlußpunkt 46 am Heizfaden über die Leitung 47, den Widerstand 48 und die dazu in Serie liegende Parallelschaltung aus einem Widerstand 49 und einem Kondensator 50 zum einen Anschluß der Hochspannungsquelle 53. Der andere Anschluß der Hochspannungsquelle 53 ist über die Leitung 51 mit derselben Masse verbunden, an der auch die Anode 16 und der Detektor 30 liegen. Die Widerstände 48 und 49 und der Kondensator 50 sind Teil einer Abfühlschaltung. Die Kathode bzw. der Heizfaden 14 wird durch die Verbindung über die Leitung 47 mit der Hochspannungsquelle auf einem gegenüber der Anode 14 negativen Potential gehalten, so daß die Elektronen in bekannter Weise von der Kathode 14 weg beschleunigt werden. Im betrachteten Ausführungsbeispiel liegt die Kathode auf einem Potential von 11 000 Volt. Bekanntlich gelangen nicht sämtliche von der Kathode ausgehenden Elektronen zur Speicherplatte 17 bzw. zum Detektor 30, da der Elektronenstrahl auf seinem Weg durch die Ablenk- und Fokussiermittel und durch die Blenden geschwächt wird.

Der einzustellende Heizfaden-Betriebsstrom I_F und der diesem überlagerte Wechselstrom I_n werden also dem Heizfaden zugeführt, so daß ein entsprechend dem Wechselstromsignal schwankender Emissionsstrom /„ erzeugt wird. Dieser Emissionsstrom fließt über den Widerstand 48 und erzeugt dort eine Wechselspannung V_A. Diese Spannung wird verstärkt, gleichgerichtet und gefiltert und als Spannung V_R mit einem Bezugswert verglichen. Aus diesem Vergleich ergibt sich, ob der Heizfaden in dem vorbestimmten Arbeitspunkt betrieben wird. Die Spannung V_A wird an den beiden Anschlüssen 55 und 56 des Widerstandes 48 abgenommen und über die Kondensatoren 57 und 58 den Eingängen eines Differentialverstärkers 59 zugeführt. Dieser liefert also den an dem Widerstand 48 abfallenden Wechselspannungsanteil. Diese Spannung wird verstärkt und einem Vollweggleichrichter und Filter 60 zugeführt. Das dabei entstehende Gleichstromsignal V_n wird einem ersten Eingang eines Vergleichers 61 zugeleitet. An einem zweiten Eingang dieses Vergleichers liegt als Bezugswert eine Spannung V_REF, die für die gewünschte Änderung der Spannung V_n maßgebend ist. Die Größe der Bezugsspannung V_REF richtet sich nach dem Arbeitspunkt, in welchem der Heizfaden betrieben werden soll. Die Bezugsspannung wird an einem Spannungsteiler 67 abgegriffen, der an einer Gleichspannungsquelle 66 liegt. Somit wird das aus dem Differentialverstärker zugeführten Signal V_A gebildete Gleichspannungssignal V_n im Vergleicher 61 mit der Bezugsspannung V_REF verglichen und das aus diesem Vergleich gebildete Fehlersignal V_E über einen Widerstand 68 an den Eingang eines Verstärkers 69 gelegt. Der Ausgang dieses über die Kombination aus einer Kapazität 70 und einem Widerstand 71 gegengekoppelten Verstärkers 69 ist mit der Basis des Transistors 34 verbunden. Auf diese Weise wird die Stärke des durch diesen Transistor fließenden Stromes l_F festgelegt. Ströme /_E und I₀ bilden dann als Summe den dem Heizfaden zugeführten Heizstrom I_F. Auf diese Weise wird die Höhe des Heizfaden-Betriebsstromes I_E so festgelegt, daß eine bestimmte Ände-

rung des Emissionsstromes /„ erfolgt, wenn dem Heizfadenstrom ein vom Oszillator 44 gelieferter Wechselstrom bestimmter Amplitude überlagert wird.

Fig. 3 veranschaulicht graphisch, wie mit Hilfe der Signalspannung V₈ der Heizfadenstrom I_F eingestellt wird. Aus der Kurve 74 ist zu ersehen, wie sich das Fehlersignal V₁. zum Zwecke der Einstellung des Heizfadenstromes ändert. Der Verlauf der Kurve 74 entspricht der Ableitung der Kurve der Fig. 2, da die Spannung V_n proportional der Größe der Änderung des Emissionsstromes /„ ist, wenn der Heizfadenstrom verändert wird.

Die Arbeitskennlinie der Schaltungsanordnung ist durch die Linie 75 wiedergegeben, deren Anstieg der Verstärkung des Rückführungskreises entspricht.

Die Arbeitspuntke liegen auf den Schnittpunkten der Linien 74 und 75. Der Schnittpunkt 76 ist voreingestellt und legt den Heizfadenstrom so fest, daß der gewünschte Emissionsstrom f_lt erzeugt wird. Da jedoch noch zwei weitere Schnittpunkte 77 und 78 vorhanden sind, müssen Vorkehrungen getroffen werden, die den Betrieb der Einrichtung in diesen Schnittpunkten verhindern. Offensichtlich ist der Schnittpunkt 78 instabil, da sowohl ein Ansteigen des Signals V_n als auch des Heizfadenstromes /,, ein weiteres Ansteigen beider Größen verursachen würde.

Der Schnittpunkt 77 stellt einen stabilen Arbeitspunkt dar, die Schaltungsanordnung kann sich jedoch nicht auf diesen Arbeitspunkt einstellen, da der in Fig. 1 eingezeichnete Schalter 79 vorgesehen ist. Die Funktion dieses Schalters üblicher Art besteht darin, daß er die Anschlüsse 80 und 81 miteinander verbindet, wenn die am Anschluß 82 liegende Spannung unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und daß er diese beiden Anschlüsse unterbricht, wenn die Spannung am Anschluß 82 oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. Die den Schalter am Anschluß 82 steuernde Spannung wird am Emitter des Transistors 34 abgegriffen. Eine nicht dargestellte Spannungsquelle stimmten Wertes, so wird der Schalter 79 geschlossen und die Spannung V₁- einem dritten Eingang des Vergleichers 61 zugeführt. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, wie durch die Zufuhr der Spannung V₁ ein Betrieb der Schaltungsanordnung im Schnittpunkt 77 verhindert wird. Wenn dem Vergleicher 61 auch die Spannung V₁ zugeführt wird, wird die Arbeitskennlinie 75 um den Betrag V₁ in negativer Richtung verschoben, so daß sie die durch die gestrichelte Linie 75« gekennzeichnete Lage einnimmt. In dieser Lage tritt der Schnittpunkt 77 nicht auf. Erreicht der im Punkt 84 abgefühlte Strom I₁. eine Wert, der eine Heizfadenstrom /,.. oberhalb eines etwa durch den Schnittpunkt 78 gekennzeichneten Wertes zur Folge hat, so wird

»5 Schalter 79 geöffnet und die weitere Arbeitsweise der Schaltungsanordnung erfolgt ohne die Zufuhr der Spannung V₁, Die Linie 75 stellt also wieder die normale Arbeitskennlinie dar. Am Vergleicher liegen wieder die beiden Spannungen V_RKF und V_n an, die

»ο den Heizladenstrom auf eine durch den Punkt 76 gekennzeichneten Wert einstellen. Selbstverständlich kann dieser Arbeitspunkt verschoben werden, um den Heizfadenstrom zu ändern (beispielsweise um einen veränderten Emissionsstrom einzustellen). Zu diesem Zweck wird die Größe der Bezugsspannung V_Rhl. verändert. Die Veränderung der Bezugsspannung erfolgt über den Spannungsteiler 67. Durch Veränderung der Bezugsspannung wird die Arbeitskennlinic 75 in vertikaler Richtung parallel zur (/„-Achse der Kennlinie der Fig. 3 verschoben, st) daß die Lage des Arbeitspunktes 76 verändert wird. Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung besteht also darin, daß ständig die von dem dem Heizfadenstrom überlagerten Wechselstromsignal abgeleitete Spannung V_A abge-

fühlt wird, daß daraus ein Signal V_n gebildet wird und daß dieses Signal V_n mit einer Bezugsspannung V₁

- . . RHP

verglichen wird. Aus dem Vergleich entsteht ein Fehlersignal Vf-, das den Arbeitspunkt des Transistors 34 festlegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der

legt an den Anschluß 81 eine Spannung V₁ mit gegen- 40 Heizfaden stets in einem vorbestimmten, dem Arbeitspunkt 76 auf der Kennlinie der Fig. 3 entsprechenden Arbeitspunkt betrieben wird.

über der Bezugsspannung V_RFh umgekehrter Polarität. Liegt daher der Strom /,.. unterhalb eines be-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Regelung des die Elektronenemission bewirkenden Heizfaden-Betriebsstromes in Elektronenstrahlerzeugungssystemen, insbesondere zur Einregelung des Heizfaden-Betriebsstromes auf einen etwa im oberen Knick der Emissionsstrom-Heizfadenstrom-Kennlinie liegenden Arbeitspunkt, dadurchgekennzeichnet, daß im Heizfadenstromkreis eine Überlagerungs- und Steuerschaltung liegt, in der dem über ihren Steuereingang regelbaren Heizfaden-Betriebsstrom ein Wechselstromsignal festgelegter Frequenz und Amplitude überlagert wird, und daß im Strahlstromkreis eine die durch die Wechselstromsignale bedingten Schwingungen des Emissionsstromes messende und gleichrichtende Abfühlschaltung Hegt, deren Ausgang über einen den Meßwert mit einem Bezugswert vergleichenden Vergleicher mit dem Steuereingang der Überlagerungs- und Steuerschaltung verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsund Steuerschaltung (32) aus der Reihenschaltung einer Niederspannungsquelle (31) und zwei parallelgeschalteten Transistoren (33,34) besteht, wobei der eine Transistor (33) auf Grund eines entsprechenden Signals an seiner Basis das zu überlagernde Wechselstromsignal (I₀) und der andere Transistor (34) auf Grund des vom Vergleicher (61) gelieferten Fehlersignals ( V_E) an seiner den Steuereingang bildenden Basis den Heizfadenbetriebsstrom (I_E) führt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlschaltung aus einem im Strahlstromkreis liegenden Widerstand (48) besteht, dessen Anschlüsse (55, 56) außerdem jeweils über eine Kapazität (57, 58) mit den Eingängen eines Differentialverstärkers (59) mit nachgeschaltetem Vollweggleichrichter verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Eingang des Vergleichers (61) über einen vom Heizfaden-Betriebsstrom (/_ε) gesteuerten Schalter (79) mit einer Zusatzspannung ( V₁-) verbindbar ist und daß der Schalter (79) geschlossen ist, solange der Heizfaden-Betriebsstrom (I_E) einen vorbestimmten Wert unterschreitet.