DE1933607A1 - Elektronenkanone - Google Patents

Description

1933607 Patentanwalt DipL-Phys.Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel.298462

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NIHON DENSHI KABUSHIKI KAlSHA 1418 Nakagami, Akishima-shi, TOKYO/ Japan

Elektronenkanone

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahleinrichtung mit einer Elektronenkanone, in der der Elektronenstrahl durch eine geheizte Kathode erzeugt wird und bei der an eine Elektrode ein periodisch veränderbares elektrisches Feld angelegt ist.

Im allgemeinen unterteilt man Elektronenkanone!! in zwei Typen, nämlich den thermoionischen Emissionstyp und den Feldemissionstyp. Es ist in einschlägigen Fachkreisen bekannt, daß sich Elektronen-

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kanonen vom Feldemissionstyp gegenübt r denen des thermoionischen F.missionstypes daduich auszeichnen, daß sich mit ihnen ein einen Brennfleck erzeugender Elektronenstrahl hoher Stromdichte erreichen 3äßt. Jedoch läßt sich mit der Elektronenkanone des Feldemissionsr.}pes kein konstanter Elektronenstrom erzeugen, wenn das Vakuum . m relativ schwach ist. Darüber hinaus treten bei der Elektronenkanone dieses Typs leicht Kathodenbrüche auf.

Es ist weiterhin bekannt, daß sich die Beeinträchtigung infolge dieser verminderten Funktionsfähigkeit durch Aufheizen der Kathode auf etwa 2000° K beheben läßt. Auch durch Anlegen eines pulsierenden Hochspannungsfeldes läßt sich die Lebensdauer der Kathoden weitgehend verlängern. Mit anderen Worten, die Veränderungen in der Kathodenspitze werden vollständig durch Ausgleich der Flächenspannungskräfte gegen die elektrostatischen Kräfte vermieden. Bei Anwendung des bereits erwähnten pulsierenden Hochspannungsfeldes ist es jedoch sehr schwierig, eine komplette Impulswelle zu bilden. Dadurch variiert die Linsenwirkung zwischen dem Gitter und der Anode in weiten Grenzen, wenn das erwähnte pulsierende Hochspannungsfeld an das Gitter der im Stand der Technik bekannten Triodenelektronenkanone angelegt wird. Daraus resultiert wiederum, daF es unmöglich ist, ein Überkreuzbild der Kathode an der gewünschten Stelle der optischen Achse abzubilden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektronenkanone der vorstehenden Art vorzuschlagen, bei der die geschilderten Nachteile vermieden sind, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ο,νιβ erste Elektrode eine zur Kathodenspitze konzentrische Kugelfläche besitzt und daß zwischen der ersten Elektrode und einer der Beschleunigung des Elektronenstrahls dienenden Anode mindestens eine weitere Elektrode mit ebenfalls zur Kathodenspitze konzentrisch angeordneter

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Kugelfläche vorgesehen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung^ gemäß der die Elektronenkanone aus einer Spitzkathode I, erster und zweiter Elektrode 2 und 3 sowie einer Anode 4 besteht. Die Kathodenanschlüsse stehen mit einer Heizstromquelle 5 in Verbindung. Die erste Elektrode 2 ist gemäß der Darstellung kugelförmig ausgebildet und in bezug auf die Kathodenspitze konzentrisch zu dieser angeordnet. Sie steht mit dem einen Anschluß eines Impulsgenerators in Verbindung. Der andere Anschluß des Impulsgenerators ist zusammen mit der Kathode 1 am Minuspol eines Hochspannungsgenerators 7 angeschlossen. Die Anode 4, die den Elektronenstrahl 8 beschleunigt, ist geerdet,

Die zweite Elektrode 3 befindet sich zwischen der ersten Elektrode und der Anode 4. Ihre Innenfläche ist ebenfalls als Kugelfläche ausgebildet und konzentrisch zur Spitze der Kathode 1 angeordnet. An die zweite Elektrode 3 ist gegenüber der Kathode 1 eine fixe Spannung durch einen veränderbaren Spannungsgenerator 9 anlegbar.

Durch die gezeigte Anordnung ist eine bestimmte koaxiale und kugelförmige Potentialverteilung relativ zur Spitze der Kathode zwischen der Kathode 1 und der ersten Elektrode 2 sowie der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 3 erzielbar. Der Elektronenstrahl wird von der Spitze der Kathode 1 radial emittiert. In diesem Fall treten Änderungen des Elektronenstrahls in Querrichtung nur in geringem Maße auf, selbst wenn das pulsierende Hochspannungsfeld an die erste Elektrode 2 angelegt wird. Da außerdem die an die zweite Elektrode

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angelegte Spannung stets konstant ist, übt der Spalt zwischen der zweiten Elektrode 3 und der Anode 4 stets eine konstante Linsenwirkung aus, auch wenn das pulsierende Hochspannungsfeld an die erste Elektrode 2 angelegt ist. Als Ergebnis davon läßt sich der Elektronenstrahl 8, der von der Spitze der Kathode 1 ausgesandt wird, ideal auf der optischen Achse fokussieren und jede Änderung der Position nach Belieben lediglich durch Veränderung des Ausgangs am verstellbaren Spannungsgenerator 9 erzielen.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine dritte Elektrode mit gleicher Funktion wie die beschriebene zweite Elektrode vorgesehen werden.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   { 1. Eiektronenstrahleinrichtung mit einer Elektronenkanone, in der der Elektronenstrahl durch eine geheizte Kathode erzeugt wird und bei der an eine Elektrode ein periodisch veränderbares elektrisches Feld angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Elektrode (2) eine zur Kathodenspitze (1) konzentrische Kugelfläche besitzt und daß zwischen der ersten Elektrode (2) und einer der Beschleunigung des Elektronenstrahls dienenden Anode (4) mindestens eine weitere Elektrode (3) mit ebenfalls zur Kathodenspitze (1) konzentrisch angeordneter Kugelfläche vorgesehen ist.
2. 2. Eiektronenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die aweite Elektrode (3) eine bestimmte Spannung angelegt ist.
3. 3. Eiektronenstrahleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die zweite Elektrode (3) angelegte Spannung veränderbar ist.

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