DE1764063B1

DE1764063B1 - Elektrodensystem zur erzeugung eines elektronenstrahlbuendels

Info

Publication number: DE1764063B1
Application number: DE19681764063
Authority: DE
Inventors: Ferreira Fernand Joaquin; Davis Jack William
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1967-06-16
Filing date: 1968-03-28
Publication date: 1970-09-16
Also published as: FR1557568A; US3466487A; GB1217037A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektroden- Das in F i g. 1 dargestellte Elektrodensystem weist system zur Erzeugung eines Elektronenstrahlbündels in bereits vorgeschlagener Weise eine ringförmige Kamit einer Kathode und einer Anode in einer auf einen thode 10 mit einer ringförmigen, elektronenemittierenvorgegebenen Gasdruckbereich evakuierten, gasge- den Kathodenoberfläche 14 auf. Die Kathode 10 ist füllten Kammer und mit einer Einrichtung zur Er- 5 zusammen mit einer auf positivem Potential gehalzeugung einer Glimmentladung mit einem Kathoden- tenen Anode 12 in einer auf einen vorgegebenen Gasfall zwischen den genannten Elektroden, bei dem die druckbereich evakuierten, durch eine strichpunktierte Kathode eine dem Gas in der Kammer ausgesetzte, Umrahmung angedeuteten, gasgefüllten Kammer die Ausgangsfläche eines Elektronenstrahlbündels angeordnet. Mittels einer Spannungsquelle 16 ist die bildende, zur Fokussierung des Elektronenstrahlbün- io Kathode 10 auf ein derart gewähltes negatives Podels konkav gekrümmte Oberfläche aufweist, sowie tential gebracht, daß bei dem vorgegebenen Gasdruck mit einer Abschirmung, die die Kathode umgibt und in der Kammer an der Kathode 10 eine Glimmentnur so weit von ihr entfernt ist, daß zwischen Abschir- ladung mit einem Kathodenfall zwischen Kathode mung und Kathode keine Glimmentladung brennt. 10 und Anode 12 auftreten kann. Als Ausgangsfläche

Ein Elektrodensystem zur Erzeugung eines Elek- 15 eines Elektronenstrahlbündels weist die Kathode 10 tronenstrahlbündels mit einer Kathode und einer eine dem Gas in der Kammer ausgesetzte, zur Fokus-Anode in einer auf einen vorgegebenen Gasdruckbe- sierung des Elektronenstrahlbündels konkav gereich evakuierten, gasgefüllten Kammer und mit einer krümmte Oberfläche 14 auf. Nur derjenige Teil der Einrichtung zur Erzeugung einer Glimmentladung mit Oberfläche 14 kann jedoch als Ausgangsfläche eines einem Kathodenfall zwischen den genannten Elektro- 20 Elektronenstrahlbündels dienen, der von einer Öffden ist bekannt (französische Patentschrift 1 455 620). nung 18 freigelassen ist, die in einem relativ zur Ka-Hierbei ist die Kathode als Hohlkathode ausgebildet, thode 10 bewegbaren Teil 17 einer Abschirmung 11 in der thermische Ionen durch Zusammenstoß mit gebildet ist. Der übrige Teil der Oberfläche 14 und Gasmolekülen Elektronen erzeugen, die die Hohl- die sonstigen Oberflächenbereiche der Kathode 10 kathode als Elektronenstrahl durch eine in der Ka- 25 sind dagegen von der Abschirmung 11 in derart gethode vorgesehene Öffnung verlassen. Das bekannte ringem Abstand umgeben, daß zwischen Abschirmung Elektrodensystem neigt nachteiligerweise zu Insta- 11 und Kathode 10 keine Glimmentladung brennt,
bilitäten, da beispielsweise schon eine geringe Druck- Die Abschirmung 11 mit dem bewegbaren Teil 17 änderung in der gasgefüllten Kammer dazu führt, daß kann aus leitendem Material bestehen, das dann auf entweder ein Bogenentladungsbetneb auftritt oder der 30 dem Potential der Anode 12 liegen kann, oder sie Elektronenstrahl abreißt. kann aus einem nichtleitenden Material bestehen.

Es ist auch bereits ein Elektrodensystem der ein- Sie hat die Wirkung, daß die Emission von Elektro-

gangs genannten Art vorgeschlagen worden (deut- nen von solchen Oberflächenbereichen der Kathode,

sches Patent 1 589 006). Hierbei erzeugt die Ka- welche nicht zu dem Elektronenstrahlbündel beitra-

thode auf der von der Abschirmung freigelassenen 35 gen, vermieden wird, so daß ein besonders scharf

Oberfläche einen räumlich feststehenden Elektronen- begrenztes Elektronenstrahlbündel erhalten wird,

strahl. Der bewegbare Teil 17 der Abschirmung 11 ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur ringför-

Elektrodensystem der eingangs genannten Art so zu migen, emittierenden Kathodenoberfläche 14 ange-

verbessern, daß das Elektronenstrahlbündel räumlich 40 ordnet, sowie um die Symmetrieachse der Kathode

beweglich ist. 10 drehbar. Die Drehung erfolgt mittels eines von

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem einem Elektromotor 21 über eine Welle 20 angetrie-Elektrodensystem der eingangs genannten Art da- benen Zahnrads 19, das in ein am Außenumfang des durch gelöst, daß die Abschirmung einen relativ zur bewegbaren Teils 17 vorgesehene Verzahnung einKathode bewegbaren Teil aufweist, der der elek- 45 greift.

tronenemittierenden Oberfläche gegenüberliegt und Bei dem Ausführungsbeispiel ist der bewegbare

der mit mindestens einer Öffnung versehen ist. Teil 17 zwischen der Symmetrieachse der Kathode

Bei dem Elektrodensystem wird durch die Be- 10 und der auf die Achse gerichteten emittierenden wegung des bewegten Teils der Abschirmung gegen- Kathodenoberfläclie 14 angeordnet. Hierdurch kann über der Kathode der elektronenemittierende Fleck 50 ein konzentrisch zur Symmetrieachse angeordnetes auf der Kathode verschoben und damit auch das rohrförmiges, aus zwei miteinander zu verschweißen-Elektronenstrahlbündel räumlich bewegt. Es ist so den Teilen bestehendes Werkstück 15 in der Weise beispielsweise möglich, beim Elektronenstrahlschwei- verschweißt werden, daß das Elektronenstrahlbündel ßen die Schweißstelle auf einem Werkstück entlang entlang der Stoßlinie der beiden Teile um das Werkzu führen, während bei Verwendung des bereits vor- 55 stück 15 herumgeführt wird. Gegenüber einer gleichgeschlagenen Elektrodensystems entweder das Werk- zeitigen Verschweißung auf dem gesamten Umfang stück oder die Kathode zusammen mit der Abschir- des Werkstücks 15 hat diese Arbeitsweise den Vorteil, mung bewegt werden mußten, was mit großem Auf- daß ein Fließen der Schweißnaht selbst bei von der wand verbunden ist. dargestellten vertikalen Stellung des Werkstücks 15

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der 60 abweichenden Stellungen nicht zu befürchten ist.
Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungs- Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeibeispiele dargestellt sind. Es zeigt spiel ist eine langgestreckte Kathode 25 vorgesehen,

F i g. 1 ein Elektrodensystem mit einer ringförmig deren konkav gekrümmte, elektronenemittierende

ausgebildeten Kathode, Oberfläche 31 die Gestalt eines Zylinderabschnitts

Fig. 2 eine Kathode mit zylinderabschnittsförmi- 65 hat. Die Kathode25 ist von einer Abschirmung26

ger elektronenemittierender Oberfläche sowie eine umgeben, die einen relativ zur Kathode 25 beweg-

Abschirmung mit mehreren Öffnungen eines Elek- baren, als Schieber ausgebildeten Teil 27 aufweist,

trodensystems. Um auf der elektronenemittierenden Oberfläche 31

mehrere Ausgangsflächen für Elektronenstrahlbündei freizulassen, ist der bewegte Teil 27 mit mehreren Öffnungen 28, 29, 30 versehen. Wie am Beispiel der öffnung 28 erkennbar, ist deren Gestalt entsprechend der gewünschten Querschnittsform des Elektronen-Strahlbündels frei wählbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrodensystem zur Erzeugung eines Elektronenstrahlbündels mit einer Kathode und einer Anode in einer auf einen vorgegebenen Gasdruckbereich evakuierten, gasgefüllten Kammer und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Glimmentladung mit einem Kathodenfall zwischen den genannten Elektroden, bei dem die Kathode eine dem Gas in der Kammer ausgesetzte, die Ausgangsfläche eines Elektronenstrahlbündels bildende, zur Fokussierung des Elektronenstrahlbündels konkav gekrümmte Oberfläche aufweist, sowie mit einer Abschirmung, die die Kathode umgibt und nur so weit von ihr entfernt ist, daß zwischen Abschirmung und Kathode keine Glimmentladung brennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (11,26) einen relativ zur Kathode (10,25) bewegbaren Teil (17, 27) aufweist, der der elektronenemittierenden Oberfläche (14, 31) gegenüberliegt und der mit mindestens einer Öffnung (18, 28, 29, 30) versehen ist.

2. Elektrodensystem gemäß Anspruch 1 mit einer ringförmigen Kathode und einer ringförmigen, elektronenemittierenden Kathodenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (17) der Abschirmung (11) ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur ringförmigen, emittierenden Kathodenoberfläche (14) angeordnet ist und daß der bewegbare Teil (17) der Abschirmung (11) um die Symmetrieachse der Kathode (10) drehbar ist.

3. Elektrodensystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (17) zwischen der Symmetrieachse und der auf die Achse gerichteten emittierenden Kathodenoberfläche (14) angeordnet ist.

4. Elektrodensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (27) mit mehreren Öffnungen (28, 29, 30) versehen ist.

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