DE1805848A1

DE1805848A1 - Einrichtung an Elektronenschleudern

Info

Publication number: DE1805848A1
Application number: DE19681805848
Authority: DE
Inventors: Mccann John David
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-10-29
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US3514664A; JPS5011120B1; CH489901A; FR1591185A; GB1251333A; SE357281B

Description

59 Siegen iWejiti

wteibalb S T A D10 H) Feninif: 32409

68 095, Fl/St.

UNITED KINGDOM ATOMIC ENERGY AUTHORITY, 11, Charles II Street, London SfI/ England

Pur diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 49528/67 vom 31. Oktober 1967 in Anspruch genommen.

Einrichtung an Elektronenschleudern

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenschleuder- h?w, f Elektronenkanonen /electron guns/ (also Vorrichtungen-zur Erzeugung acharf fokusβWerter Elektronenstrahlen,, nachfolgend "Elektronenschleudern" genannt) und betrifft insbesondere Elektronenschleudern, die geeignet sind» einen linearen oder streifenartigen /sheet like/ Elektronenstrahl durch ein Fenster oder eine öffnung hindurch nach Objekten hin zu emittieren, die bestrahlt werden sollen.

Gemäß der Erfindung besteht eine Elektronenschleuder aus einer rohrförmigen Anode, welche ein elektronendurchl-ässiges Teilstück aufweist, wobei die Anode einen evakuierbaren Rauir bildet, aus einer Elektrodenbaugruppe im besagten Raum, wobei

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die Elektrodenbaugruppe einen länglichen Elektronenemitter und eine erste Elektrode aufweist, die zwischen der Anode und dem Emitter angeordnet ist, und aus Einrichtungen, um eine größere Potentialüifferenz zwischen der Anode und der ersten Elektrode als zwischen der ersten Elektrode und dem Emitter aufrechtzuerhalten, wobei die erste Elektrode dazu dient, die Elektronen, welche durch den Emitter emittiert werden, zu fokussieren und nach der Anode hin zu lenken, und dazu dient, das elektrische Feld zwischen der ersten Elektrode und der Anode daran zu hindern, in den kaum zwischen der ersten Elektrode und dem Emitter einzudringen.

Vorzugsweise enthält die erste Elektrode ein Gitter-, Maschen- oder Geflechtteilstück, durch welches hindurch die Elektronen, die durch den Emitter emittiert werden, geleitet werden bzw. hindurchgehen. Die erste Elektrode ist vorzugsweise rohrförmig vorgesehen bzw. ausgebildet und kann kreis-geradzylindrisch oder von beliebiger Querschnittsform sein. Der Emitter kann durch eine Gleiche troirspannung oder durch eine Wechselstromspannung erhitzt ^Tv°rden.

Zusätzliche Elektroden können zwischen der ersten Elektrode und dem Emitter vorgesehen werden, und zwar aus Gründen, die im Folgenden noch erläutert v/erden.

])ie Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen transversalen Querschnitt einer Elektronenschleuder der Gattung mit linearem Emitter,

Mg. 2 eine Ansicht; ähnlich Fig. 1, jedoch in einem vergrößerten Maßstab, welche eine Abänderung der ersten oder inneren Elektroden-Baugruppe der Fig. 1 veranschaulicht,

Fig. 3 eine Ansicht, ebenfalls ähnlich "Pig. 1 und in einem vergrößerten Maßstab, einer Doppelstrahl-Schleuder»

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4 eine Ansicht, ähnlich Fig. 1, aber in einem vergrößerten Maßstab, welche eine weitere Modifikation der ersten oder inneren Elektroden-Baugruppe der Fig. 4 veranschaulicht,

Fig. 5 eine Ansicht der Elektroden der erBten oder inneren Elektroden-Baugruppe der Elektronenschleuder der Fig. 4 in einem vergrößerten Maßstab,

Fign. 6 und .7 Ansichten, ähnlich Fig. 1, jedoch in größerem Maßstab, welche zwei weitere Abänderungen der ersten oder inneren Elektroden-Baugruppe der Fig. 1 veranschaulichen,

Fig. 8 eine Ansicht, ähnlich Fig. 1, die eine Doppelstrahl-Elektronenschleuder veranschaulicht, während

Fig. 9 eine Ansicht, ähnlich Fig. 1, wiedergibt, aber in vergrößertem Maßstab, welche eine Elektronenschleuder veranschaulicht, die drei oder noch mehr Elektronenstrahlen hervorzurufen imstande ist.

Bei Fig. 1 wird ein langer gerader Heizfaden /filament/ durch Haken bzw. Halterungen 2 innerhalb einer ersten mit Schlitzen bzw. Spalten versehenen Metallröhre abgestützt. Das Rohr 3 ist innerhalb eines zweiten mit Schlitzen versehenen g Metallrohres 5 montiert, wobei der Schlitz im Rohr 5 mit dem Schlitz im Rohr 3 fluchtet und mit einem Drahtgeflecht, -gewebe oder -gitter 7 und Platten 6 vorsehen ist, ·-eiche den Rand der Schlitze bilden. Ein drittes äußeres rr.it Schlitzen versehenes Rohr 9 hat seinen Schlitz mit den Schlitzen, der Rohre 3 und 5 fluehtenci vorgesehen, umgibt die Rohre 3 und -j und bildet ein Gehäuse. Der Schlitz oder Spalt im äußeren Rohr 9 ist mit einem Rahmen 11 für ein Aluininiumfolienfenster 12 versehen und innerhalb des Rahmens, an jeder Seite des Fensters 12, ist eine Anodenplatte 13 angebracht. Andere geeignete Materialien fur das Fenster sind beispielsweise Aluminiumlegierung oder Titan. Das Rohr 9 wird bis auf einen

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Druck von beispielsweise im Bereich von 10 Torr evakuiert.

Die Rohre 3, 5 und 9 sind.so lang wie gewünscht und sind in geeigneten Endisolatoren angebracht, welche die Rohre lokalisieren und es möglich machen, die erforderlichen hohen Spannungen zwischen diesen aufrechtzuerhalten.

Das äußere Rohr 9 wird geerdet, das Rohr 5 auf einem hohen Potential (25 bis 300 kV) negativ gegenüber Erde gehalten, das Rohr 3, zusammen mit dem Heizfaden 1, auf einem vergleichsweise niedrigen Potential (200 bis 2000 V), negativ in Bezug auf Rohr 5 und Heizfaden 1, hat einen elektrischen Heizstrom daran angelegt. Es sei darauf hingewiesen, dass die mit Schlitzen versehenen Rohre 3 und 5 ebenfalls als Fokussierelektroden für die Elektronen dienen, die durch den Heizfaden emittiert werden bzw. das verstärkte Elektronenbild des Emitters.

Die erste Sektion bzw. Strecke wird somit unter niedrigen Spannungsgradienten betrieben, typisch etwa 500 Volt pro cm. Bei diesen Konditionen kann die Elektronenoptik so vorgesehen werden, daß sie ein 1 cm breites Elektronenbild deB Emitters von einem Faden mit einem Durchmesser von 0,025 cm her' ergibt. Ausserdem tritt bei diesen geringen Gradienten Raumladungslimitation des Stromes auf, und die Elektronendichte im Strahl ist mehr abhängig von der Erststreckenspannung als von der Heizfadentemperatur·. Dieses Merkmal ist höchst erwünscht bei einer Elektronenschleuder der Linearen Art, wo Temperaturveränderungen über die Länge des Fadens auftreten können, wegen Veränderungen im Querschnitt, Stützwirkungen oder Oberflächenkonditionen bzw. -beschaffenheit. Die verstärkte Elektronenabbildung ist ebenfalls von Bedeutung bei einer linearen Elektronenschleuder, da die emittierende Oberfläche des langen Fadens ziemlich groß sein kann, und jeder Effekt, welcher einen. Faden mit einem kleineren Durchmesser zulässt, erhöht den thermischen Wirkungsgrad der Elektronenschleuder-Baugruppe.

Der Elektronenstrahl, welcher im ersten Teilstück hervorgerufen wird, wird nach dem zweiten Teilstück eingelassen,

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und zwar mit Hilfe des metallischen Gitters 7, welches die Niedriggradient- von den TJochgradient-Teilstücken trennt. Typisch hätte das Drahtgitter 7 etwa 20 Drähte pro Zoll (25,4 mm) mit einem Durchmesser von 0,010" (0,254 mm), und die Drähte könnten unter einem Winkel von etwa 20° auf die Mittellinie des Strahles zu geneigt sein, um Streifenbildung im endgültigen Strahl zu verhindern, welche durch Schatten des Gitters hervorgerufen wird.

Der Spannungsgradient im zweiten Tsilstück ist typisch etwa 30 kV pro cm, und das Vorsehen des Gitters 7 gewahrleistet, dass die Feldlinien im zweiten Teilstück fast diejenigen koaxialer Zylinder sind, nur durch die Anodennlatten ^ 13 und eine geringe Änderung im Radius an der Stelle des Gitters 7 modifiziert. Das Gitter 7 erfüllt eine weitere wichtige Rolle, nämlich das elektrische Feld des zweitem lei L-stücks daran zu hindern, in das erste Teilstück ei^-^^nsen und so das elektrische Feld des ersten TMlstücks zu beeinträchtigen.

Die sehr einfache Optik des zweiten Teilstücks ergibt etwa eine 2:1 Weiterverstärkung nach dem divergierenden Strahl hin, der am Gitter 7 injiziert wird, wenn das Verhältnis des inneren Rohres zum äußeren Rohr 2:7:1 ist. Dieses Verhältnis ergibt auch den besten HoehsOannungs-Leistungsgrad bei der Koaxial-Rohr-Iionfiduration. Da die Injektionaenergie ziemlich d hoch ist, hält die einfache Optik ihre Leistungsfähigkeit Über einen weiten Bereich der Zweitt eil β tijo ^-Spannungen aufrecht. Es gibt sehr wenig Veränderung in der Ausgangsstrahlbreite zwischen Zweitteilstückspannungen von 25 kV und 300 kV. Die Ausgangsstrahlbreite ist auch relativ unbeeinträchtigt durch Verändern der Erstteilstückspannung zwischen 200 und 2000 V. Ausserhalb des angegebenen Bereichs von Spannungen zei^t die iilektronenschleuder immer noch eine recht gute Leistung, aber etwas der Betriebsflexibilität geht verloren.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Abänderung ist das erste mit einem Spalt versehene Rohr, das mit 3a bezeichnet ist, aus magnetischem Material» wie beispielsweise Flußstahl,

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hergestellt, und ein Faden-Zuführdraht 14 (zweckmäßigerweise isoliert) wird über die Außenseite cles "Rohres 3a entlanggeführt. Dieser Draht 14 bildet, zusammen mit dem Heizfaden, eine Einwindungs-Induktionsschleife um das Rohr 3a herum. Daa transversale Feld 15, das erzeugt wird, lenkt die Niedrigenergieelektronen im ersten Beschleunigungsstadium in Längsrichtung unter einem Winkel ab, der ausreicht, um Schatten von den Heizfadenhalterungen 2 her zu eliminieren.

Pig. 3 zeigt eine Zweistufen-Elektronenschleuder, welche mehr als einen Ausgangsstrahl vom _oleichen Vakuumrohr her erreicht. Dieses Vorsehen von Mehrfabstrahlen, die im Winkel zueinander verschoben sind, bietet ein großes Feld für die Be- oder Durchstrahlung von irregulären Objekten und ergibt ferner eine größere Strahlleistung pro Rohr, während die Ausgangsfensterbelastung auf vertretbarer Höhe gehalten vird.

Bei Elektronenschleudern, größer als beispielsweise 12 Zoll (304,8 ram) in der L?nge, bei denen FHden von beis-nielsweise 2 Volt pro Zoll (25,4 mm) verwendet v/erden und die eine Wechselstromspannung im Bereich von 140 Volt, die über seine Enden mit einem Spannungsgradienten von 500 Volt zwischen dem Rohr 3 und dem Rohr 5 angelegt werden, aufweisen, kann eine Nichtlinearitüt des Ausgangsstrahls längs der Elektronenschleuder auftreten. Die Nichtlinearität des Ausgangsstrahls resultiert aus Fluktuationen der Fadenspannung, welche die Elektronenoptik der Elektronenschleuder beeinträchtigt, und kann dadurch eliminiert werden, daß das Rohr 3 der Fig. 1 oder das Rohr 3a der Fig. 2 durch zwei fokussierende Elektroden 16 ersetzt wird, wie in den Fisrn. 4 und 5 dargestellt.

Aus den Fign. 4 und 5 ist ersichtlich, daß der Faden 1 von einer Stützplatte 17 gehalten wird, welche in Isolatoren (nicht dargestellt) an ihren Enden gehalten wird. Isolierte Fadenhalterungen 18 sind in der Stützplatte 17 vorgesehen. Die fokussierenden Elektroden 16 sind an. der Stütaplatte durch Befestigungsschrauben 19 befestigt und werden von dieser gehalten. Isolatoren 20 sind sswischen den fokussierenden

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Elektroden 16 und der Stützplatte 17 vorgesehen. Die fokussierenden Elektroden 16 werden mit einer Wechselstromspannung beliefert, die der Wechselstromspannung proportional ist, welche dem Faden 1 übermittelt wird, so daß ihnen an jedem Punkt über ihre Länge im wesentlichen die gleiche momentane Wechselstromspannung übermittelt wird, wie die momentane Wechselstromspannung am entsprechenden Punkt über die L-In^e dee Fadens. Ideal sollten die Elektroden 16 eine glatte kontinuierliche Spannungsvariation über ihre Länge in einer ähnlichen Weise wie der Faden 1 aufweisen. Jede fokussierende Elektrode 16 "kann aus einer dünnen. Metallplatte bestehen, welche eine hohe Resistivität aufweist, um den Leistungs- _ verbrauch in vertretbaren praktischen Grenzen zu halten. ™

Jedoch werden durch Segmentierung jeder Elektrode 16 in eine Mehrzahl von Platten 21 (Fig. 5), beispielsweise 3 bis 4 Zoll (76,2 bis 101,6 mn) lang, gute Resultate erreicht, wenn die Leistungszufuhr so vorgesehen wird, daß die Gesamtwechselstromspannung, die aen Elektroden 16 abermittelt wird, geteilt wird, derart, daß die momentane Spannung, die jeder Platte 21 übermittelt wird, der momentanen Viechseistromspannung des Bereiches des Fadens, angrenzend an die entsprechende Platte, entspricht. Um diese Kondition zu erreichen, "/erden die Platten 21 in Paaren angeordnet, die durch Leitungen 22 mit der einen Platte 21, die auf der einen Seite des Fadens angeordnet ist, und mit der anderen Platte 21, die auf der | anderen Seite des Fadens 1 angeordnet ist, in Verbindung stehen. Die Paare der Platten 21 sind über die Lenr-e des Fadens angeordnet und sind mit angrenzenden Paaren der Platten 21 über Widerstände 23 verbunden, die in Reihe geschaltet sind. J>ie widerstände 23 sind mit dem Mittelpunkt /mia-point/ der einen Platte 21 jedes Paares von Platten 21 verbunden. Das Paar von Platten 21, angrenzend an jedes Ende des Fadens 1, let entweder mit den Endklemmen bzw. -anschlüssen 24 und 25 dea Fadens 1 verbunden, oder mit den unabhängigen Anschlüssen (nicht dargestellt), mit Hilfe eines Widerstandes 26, welcher einen Widerstand aufweist, der halb so groß wie derjenige der Widerstände 23 ist. Der Widerstand der Resistoren bzw.

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Widerstände 23 und 26 wird so gewählt, daß die momentane Wechselstromepanmmg am Mittelpunkt jedes Paares von Platten 21 der momentanen Wechselstromspannung des Fadens 1 entspricht, angrenzend an den Mittelpunkt des entsprechenden Paares der Platten 21. Somit tritt die Höchstdifierenz in den momentanen Wechseletromspannungen zwischen den? Faden und den Elektroden 16 an den Enden jeder Platte 21 auf und ist beispielsweise in der Größenordnung von 3 bis 4 Volt, effektiv /r.m.s./.

Die Leistungszufuhr nach dem Faden wird Über die Anschlüsse 24 und 25 übermittelt. Praktisch kann die gleiche Gleichstrom-Negativvorepannung in Bezug auf das Rohr 5 dem Faden 1, den Elektroden 16 und der Stützplatte 17 übermittelt werden. Alternativ kann eine Potentialdifferenz zwischen dem Faden 1 und den Elektroden 16 dadurch aufrecht erhalten werden, daß die Elektroden 16 in Bezug auf den Faden positiv gemacht werden, während die Elektroden negativ in Bezug auf das Rohr 5 gehalten werden, Variationen der Potentialdifferenz zwischen dem Faden 1 und den Elektroden 16 könnten dazu verwendet werden, die Intensität und Form /shape/ des Elektronenstrahls, welcher aus dem ersten Teilstück der Elektronenschleuder auetritt, au variieren.

Indem man die Elektronenschleuder mit praktisch keiner Gleiche trom-Potentlaldifferenz zwischen Ίβτη Faden 1 und den Elektroden 16, jedoch mit vergleichbaren Wecheelstromspannungen, die dem Faden 1 übermittelt v/erden, und den Elektroden 16., betreibt, werden die Elektronen, welche den Faden 1 verlaesen, durch die dem Faden 1 übermittelte Wechselstromspannung nloht beeinflußt, und somit wird ein einheitlicherer Strahl In die zweite Elektronenbeschleunigungsstufe der Elektronenschleuder hinein projiziert.

In Fig. 6 let ein abgeändertes erstes Teilstück einer Elektronenschleuder, ähnlich der in Fig. 1 dargestellten, wiedergegeben. Das erste Teilstück der Elektronenschleuder verwendet einen Faden 1, welcher so angeordnet und vorgesehen ist, daß er mit etwa 140 Volt Wechselstrom arbeitet, welcher über seine

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Enden angelegt wird. Das Teilstück ist dadurch abgeändert, daß eine Elektrode 27 zwischen dem Faden 1 und derr Drahtgitte.rfenster 7 angeordnet ist. Beim Betrieb der Elektronenschleuder hat der Faden 1, zusammen mit der Fadenstützplatte 17, eine negative Vorspannung von beispielsweise bis zu 1 Kilovolt, die ihnen übermittelt wird, und die Elektrode 27 wird beispielsweise bei zwischen 50 und 200 Volt Gleichstrom, positiv in Bezup auf den Faden 1, aufrechterhalten. Da die Wechselstromspannung, die über die Enden des Fadens 1 übermittelt wird, von einer ähnlichen Größenordnung ist wie die Gleichstrom-Potentialdifferenz zwischen dem Faden 1 und der Elektrode 27, muß kompensiert werden, ^i.: Elektrode 27 kann aus einem Metallgitter hohen Widerstandes besteLT.% welches ™ sich über die Länge des Fadens 1 erstreckt, um ein Gitter zu bilden» so daß ein glut Ur SOgn^vn.TTrn-Hent längs der Elektrode 27 erreicht werden kann, oder kann giternativ aus einer Anzahl elektrisch verbundener Metallgeflecht-Bauteile bestehen und eine ähnliche elektrische Schaltung wie diejenige zum Teilen der Spannung über die L*nge der Elektroden 16 der Fig. 5 verwenden. Der Elektrode 27 wird eine Wechselstromspannung übermittelt, proportional zur Wechselstromspannung, und in Phase mit dieser, welche dem Faden 1 übermittelt wird. Auf diese Weise würde die Elektrode 27 effektiv nur die negative Vorspannung haben, um die Elektronen, die durch den Faden 1 emittiert werden, zu beschleunigen. Obwohl die Elektrode 27 | eine nahe einheitliche bzw. gleichmäßige Emission über die länge des Fadens, und in Bezug auf die Zeit ergibt, enthält die Nettoelektronenenergie von dieser Besch.leunigungss.tufe teer variierende Energiekomponenten. Inden die Elektronen einer weiteren Beachleunigungsstufe unterworfen werden, bevor die Elektronen in das Hochspannungsteilstück der Elektronenechleuder injiziert werden, kann dies auf ein Minimum reduziert, wenn nicht sot,ar eliminiert werden. Die letztgenannte weitere Beschleunigungsstufe kann dadurch erreicht werden, daß das Eohr 5 in der Größenordnung von beispielsweise bis zu 1000 Volt positiv in Bezug auf den Faden 1 gehalten wird»

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während das Rohr 5 in¹Bezug auf das Rohr 9 noch negativ gehalten wird. Der Elektronenstrahl v/ird dann in das Hochspannungs- . gradientteilstück der Elektronenschleuder hinein projiziert, welches zwischen den Rohren 5 und 9 besteht, wo die Hauptbeschleunigung des Strahles durch- bzw. ausgeführt wird.

Die Hauptkontrolle der Intensität des Strahlstrowes würde sein, die Gleichstromvorspannung, welche der Gitterelektrode übermittelt wird, zu variieren.

Falls gewün&cht, kann die Elektrode 27 der Fig. 6 in die Elektronenschleuder der Fig. 4 eingebracht werden, in welchem Fall die Elektroden 16 dazu dienen, ein schärferes Blektronenbild des Fadens 1 am Ausgang vom ersten Teilstück der Elektronenschleuder zu produzieren.

Eine weitere ModifiV^tion der Elektronenschleuder Fig, 6 ist in Fig. 7 dargestellt. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Gitterelektrode 27 durch zwei Elektroden 28 ersetzt worden ist. Jede Elektrode 28 kann qus einem einzigen Bauteil bestehen, welcher sich über die Länge des lTg&of@n3 1 erstreckt, oder kann aus einer Anzahl elektrisch verbundenen "platten bestehen, die in einer ähnlichen Weise wie die Elektrode 16 der in Fig. 5 dargestellten Elektronenschleuder angeordnet sind. Der Faden 1 wird von der Stützplatte 17 her mit Hilfe der isolierten Faden-Haltevorrichtung 18 gehalten. Die Elektroden werden durch Schrauben 29 an der Stützplatte Io befestigt und sind gegenüber der Halteplatte 18 durch Isolatoren 30 isoliert» Die Elektroden 28 verlaufen längs der Länge des Fadens 1 und werden mit einer Gleichstromvorspannung beliefert, zusammen mit einer Wechaelstromspannung, in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die der Elektrode 27 der Fig. 6 übermittelt wird. Die Elektroden 28 üben" eine ähnliche Funktion wie die Elektrode 27 der Fig. 6 aus. Die unteren Ränder der Elektroden 28 sind so ausgebildet, daß sie einen Längstunnel mit sich verjüngendem Querschnitt, mit der schmalen öffnung oben am Tunnel, nahe dem Faden 1, bilden. Der Tunnel dient dazu, die Elektronen, die

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durch den Faden auf das Gitter 7 im Rohr 5 zu emittiert werden, zu fokussieren und zu dirigieren bzw. zu leiten.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Elektroden 28 der Fig.7 in die Elektronenschleuder der Fig. 4 eingebracht werden können in welchem Fall die Elektroden 16 zwischen dem Faden 1 und den Elektroden 28 angeordnet werden.

Fig. 8 zeigt eine Zweistufen-Flektronenschleuder ähnlich derjenigen der Fig. 6, um mehr als einen Ausgangsstrahl aus dem gleichen Vakuumrohr 9 zu erreichen. Zwei Aluminiumfolienfenster 12 sind im äußeren Rohr 9 an diametral gegenüberliegenden Stellen vorgesehen. Der Faden 1 wird von der Stützplatte 17 Λ her durch isolierte Fadenhaltevorrichtungen 18 gehalten. Eine zusätzliche Platte 31, im wesaitlichen der Stützplatte 17 ähnlich, wird innerhalb des Rohres 5 vorgesehen, um die Symmetrie der Elektronenschleuder aufrechtzuerhalten. Zwei Gitterfenster 7 sind im Rohr 5 vorgesehen und so angeordnet, daß sie mit den Fenstern 12 im Rohr 9 koinzidieren. Eine Gitterelektrode 27» ähnlich derjenigen der Fig. 4, wird zwischen dem Faden 1 und jedem Gitterfenster 7 vorgesehen. Die Arbeitsweise der Elektronenschleuder der Fig. 8 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Elektronenschleuder der Fig. 4, außer daß die Platte 31 der Fig, 8 auf einem Gleichstrompotential gehalten wird, ähnlich demjenigen, das der Stützplatte 17 übermittelt wird, und daß awei Elektronenstrahlen 180° auseinander produziert wer- | den.

In Fig. 9 ist eine Elektronenschleuder zum Erzeugen von zwei oder mehr Elektronenstrahlen aus einem einzigen Vakuumrohr dargestellt. Das erste Niedrigspannungsgradient-Teilstück der Elektronenschleuder ist mit einer Anzahl von Elektroden 32 und 33 versehen, welche dazu dienen, den Strom von Elektronen, der durch den Faden 1 emittiert wird, in drei separate Strahlen zu teilen. Der Faden 1 wird von einer Stützplatte 17 her durch isolierte Faden-Haltevorrichtungen 18 gehalten. Das Rohr 5 ist mit drei in Längsrichtung verlaufenden Schlitzen oder Spalten versehen, welche mit einem Drahtgitter 7 ausgerüstet sind. Daa

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G-itter 7 ist am Rohr 5 durch Platten 34 angeklemmt bzw. befestigt. Die Elektroden 32 und 33 sinci in Form von Metallplatten vorgesehen, welche sich in Bezug auf den Faden 1 in Längsrichtung erstrecken und welche an der einen Kante entlang an die Platten 34 angefügt sind. Jede Elektrode 32, 33 befindet sich in einer radialen Ebene in Bezug auf den Faden 1. Die freien Ränder der Elektroden 32, die aem Faden 1 am nächsten liegen, liegen dichter am Faden 1 als die entsprechenden freien Ränder der Elektroden 33. Die Breite der Elektroden 32 und 33» in einer radialen Richtung in Bezug auf den Faden 1 gemessen, ist so gewählt, daß sich gleiche Spannungsgradienten um die Kathode herum ergeben, wenn eine Spannung an die Elektroden 32 und 33 angelegt wird. Das Rohr 9 ist mit Schlitzen versehen, in welchen Metallfolienfenster 12 vorgesehen Bind. Die Schlitze im Rohr 9 fluchten mit den Schlitzen in Rohr 5. Beim Betrieb der Elektronenschleuder wire*, das Rohr 9 bis auf einen Druck in der Größenordnung von 10 Torr evakuiert, und das Rohr 5 wird auf einem hohen negativen Potential in Bezug auf das Rohr 9, welches geerdet ist, gehalten. Eine negative Gleichstromspannung wird dem Faden 1 und der Stützplatte 17 übermittelt, um sie auf emera negativen Potential in Bezug auf das Rohr 5 zu halten, und ein elektrischer Heizstrom wird über die Enden des Fadens 1 angelegt. Eine etwa 15 cm lange Elektronenschleuder, welche in Übereinstimmung mit Fig. 9 gebaut wurde, produzierte drei im wesentlichen gleiche und einheitliche bzw.. gleichmäßige Strahlen durch die Gitter 7 hindurch. Der Verlagerungs- bzv/. Verschiebungswinkel zwischen den Strahlen wurde auf 30° eingestellt, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Verschiebungswinkel zwischen den Strahlen willkürlich bzw. beliebig ist. Die freien Ränder der Elektroden 32 waren 9 mm vom Faden 1 weg vorgesehen, während die freien Ränder der Elektroden 33 etwa 12 bis 13 mm vom Faden 1 we> angeordnet waren. Es sei darauf hingewiesen, dass die Elektronenschleuder jede gewünschte Länge aufweisen kann, und die Elektroden — · 32 und 33 können aus einer Anzahl von Platten bestehen» die elektrisch verbunden Bind, in einer ähnlichen Weise wie die

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Platten 21 der Pig. 5, so daß eine Wechselstromspannung den Platten übermittelt werden kann, welche die Elektroden 32 und 33 bilden, zusammen mit der Gleichstromspannung, welche den Elektroden 32 und 33 über das Rohr 5 übermittelt wird«

Es sei darauf hingewiesen, dass die Elektronenschleuder-Baugruppe um ihre Längsachse so in Rotation versetzt werden kann, daß der Elektronenstrahl unter einem beliebigen Winkel, außer senkrecht zum Probestück, strahlen kann, d.h., wenn ein Probestück be- oder durchstrahlt wird, können die Strahlen so vorgesehen werden, daß sie die herankommenden /approaching/ Seiten des Probestücks wie auch die obere Oberfläche be- oder durchstrahlen.

Bie Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche.

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Claims

Patentanwalt DipL-Ing. Erich Schubert -,, 59 Siegen i. West! //Lf er Straße 227 . Postfachs 335 * g s! Eleemer Straße 227 . Postfachs 335 (TUV-Hai» unterhalb S T A DIO N) fetf 32409 28.0^.1968 6d 095» Fl/Öt. Patentansprüche

1. Elektronenschleuder, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Anode, welche ein elektronendurchlässiges Teilstück auf v/eist, wobei die genannte Anode einen evakuierbc?,ren Raum bildet, dvrch eine Elektrodenbaugruppe in genannten 7.aum, wobei die genannte Elektrodenbaugruppe einen länglichen Elektronenemitter, welcher sich in einer Richtung im wesentlichen parallel mit der Längsachse der genannten rohrförmigen Anode erstreckt, und eine erste Elektrode, die zwischen der genannten Anode und dem genannten Emitter angeordnet ist, aufweist, und durch Kittel, um eine grö'3ere Potentialdifferenz zwischen der Anode und der genannten ersten Elektrode als zwischen der genannten ersten Elektrode und dem genannten Emitter aufrechtzuerhalten, wobei die genannte erste Elektrode dazu dient, die Elektronen, '.welche durch den genannten Emitter emittiert werden, auf die Anode zu zu fokussieren und zu lenken, und dazu dient, das elektrische Feld zwischen der genannten ersten Elektrode und der genannten Anode daran zu hindern, in uen Raum zwischen der genannten ersten Elektrode und dem genannten Emitter einzudringen.

2. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad die erste Elektrode ein Gitter-, Gewebe- oder · Geflechtteilstück aufweist, durch welches hindurch die Elektronen, die durch den Emitter emittiert werden, passieren.

3. Elektronenschleuder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode rohrförmig ist.

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4. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, dai3 eine zweite Elektrode zwischen den. " Emitter und der ersten Elektrode vorgesehen ist.

5. Elektronenschleuder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet > daß eine dritte Elektrode an den Emitter angrenzend vorgesehen ist, wobei die dritte Elektrode auf im wesentlichen dem gleichen negativen Potential wie der Emitter gehalten wird.

6. Elektronenschleuder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode ein Rohr ist, welches einen in Längsrichtung sich erstreckenden Schlitz aufweist, der mit

dem Emitter fluchtet. M

7. Elektronenschleuder nach Anspruch 5 oder 6» dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode einen Stüt&bauteil für den genannten Emitter bildet.

8. Elektronenschleuder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch .gekennzeichnet, dass eine Y/echselstromspannung über die Enden des £mitiH?s angelegt wird, um den Emitter zu erhitzen, zusammen mit einem negativen Potential, in Bezug auf die erste Elektrode, um die Elektronen, die durch den Emitter emittiert v/erden, zu beschleunigen.

9. Elektronenschleuder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daii eine vierte Elektrode, angienzend an den Emitter, ^ vorgesehen ist, wobei die vierte Elektrode daran eine Wechsel- ™ Stromspannung übermittelt hat, die der Wechsolstromspannung proportional ist, die über die Enden ^es Fmitters angelegt wird, zusammen mit einem negativen Potential, in Bezug auf die erste Elektrode, üerart, daß die momentane Wechaelatrüirspannung an irgendeinem gegebenen Lei eich an der vierten Elektrode entlang im wesentlichen uie gleiche ist Vvie die momentane Wechselstromspannung an einem entsprechenden Bereich am Emitter entlang.

10. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daii die arate Elektrode zwei oder mehr Maschenodor G-eflechtteilstücke aufweist, welche mit den Elektronen durchlassenden Fenstern oder öffnungen in der Anode fluchten.

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11. Elektronenschleuder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dab eine oder mehrere sich in Längsrichtung erstreckende fünfte Elektroden, ve1ehe der ersten Elektrode angefügt sind und einwärts auf den Emitter zu vorragen, vorgesehen sind, um den Strahl von Elektronen, welcher den Emitter verläßt, in zwei oder mehrere Strahlen zu spalten bzw. aufzuteilen.

12. Eloktrodenschleuder nach Ansprvr-h 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselstromspannun? deir Emitter übermittelt wird, uro den Emitter zu beheizen, und daß eine Wechselstronis'pannung, welche jener proportional ist,, die dem Emitter übermittelt wiia, nach einer oder mehreren fünften Elektroden übermittelt wird, derart, daß die momentane bzw. Augenblicksspannung an irgendeiner gegebenen Stelle an einer oder mehreren fünften Elektroden im wesentlichen die gleiche ist wie C¹Ie momentane Wechselstromspannung an einem entsprechenden Bereich längs des Emitters«

13. Elektronenschleuder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselstroraspannune; dem Emitter übermittelt wird, um den Emitter zu erhitzen, und eine Wec^selstromsrannung, proportional der Wechselstromspannung, die dem Emitter übermittelt wird, an die zweite Llektrode angelegt wird, zusammen mit einem Gleichstrom-fte^ativpotential, in Bezug auf die erste Elektrode, derart, daß die momentane Wechselstromspannung an irgendeinem gegebenen Bereich l^t!ngs der zweiten Elektrode im wesentlichen die gleiche ist wie die momentane' Spannung an einem entsprechenden Bereich ] ^:1ngs des Emitters.

14. Elektronenschleuder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode aus einem metallischen Geflecht oder Gitter besteht.

15. Elektronenschleuder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode aus einer Anzahl elektrisch " miteinander verbundenen metallischer Geflecht- oder Gritterbauteile besteht.

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16. Elektronenschleuder nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Elektrode aus einer Anzahl elektrisch miteinander verbundener Platten besteht.

17. Elektronenschleuder nach Anspruch 5 bis 15_v dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Elektrode aus einem magnetischen Material besteht, und daß ein Leiter, der sich parallel mit dem Emitter erstreckt, vorgesehen ist und so angeordnet ist, daß der Leiter zusammen mit dem Emitter eine Induktionsschleife mit einer Windung bildet, wobei bzw. wodurch die Elektronen, die durch den Emitter emittiert werden, magnetisch in Längsrichtung abgelenkt werden.

18. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter durch eine G-leichstromspannunp; erhitzt

19. Elektronenschleuder, dadurch 'gekennzeichnet> daß sie so vorgesehen ist, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

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