DE1950872A1 - Elektronenschleuder mit ungleichfoermigen gekreuzten Feldern - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE IQ SDR 7 7

DR. CLAUS REINLÄNDER ·

DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 MÖNCHEN 60

BÄCKERSTRASSI3

6/97

FUJITSU LIMITED

No.1015 Kamikodanaka

Kawasaki, Japan

Elektronenschleuder mit ungleichförmigen gekreuzten Feldern

Priorität: 15. Oktober 1968 Japan 43-75175

Kurzfassung der Beschreibung.

Eine Elektronenschleuder enthält eine längliche Anode, die parallel zu der Röhrenachse vorgesehen ist, eine Kathode, die von der Anode in einem konstanten Abstand angeordnet ist und der Anode gegenüberliegt, und eine einzige Elektrode, deren Basisteil die Kathode hält und die in einer V~Form nach der Anode hin geöffnet ist und die mit Einrichtungen versehen ist, um ein elektrisches Feld mit ungleichförmiger Verteilung und ein magnetisches Feld mit ungleichförmiger Verteilung zu erzeugen, die sich gegenseitig zueinander in dem von den Elektroden eingeschlossenen Raum der Bewegung der Elektronen kreuzen. Die von der Kathode ausgesandten Elektronen konvergieren auf einer linearen Bahn, die durch die ungleichförmigen ge·

009833/1754

kreuzten Pelder erzeugt wird, und werden In axialer Richtung als fein fokussierter Elektronenstrahl abgenommen .

Grundlage der Erfindung.

(1) Gebiet der Erfindung.

Die Erfindung gehört zu dem Gebiet der Elektronen-orrichtungen und bezieht sich insbesondere auf Elektronen-* schleudern in Elektronenröhren, wie Kathodenstrahlröhren und Wand er wellenröhr en.

(2) Stand der Technik.

Es ist ein großes Problem, wie man in einer Elektronenröhre, die einen Elektronenstrahl verwendet, wie in einer Kathodenstrahlröhre, einer Wanderwellenröhre oder einen Geschwindigkeitsmodulationsröhre, einen großen Strahlstrom erhält. Ein Anstieg des Strahlstroms in einer Kathodenstrahlröhre macht es möglich, die Hochspannung zur Beschleunigung zu verringern, und trägt zum Anstieg der Helligkeit bei. Auch trägt ein Anstieg des Strahlstroms in einer Wanderwellenröhre oder einer Geschwindigkeitsmodulationsröhre zur Leistung des Ausgangs bei.

Elektronenschleudern, die verwendet werden, um Elektronenstrahlen in bekannten Elektronenröhren zu erhalten, wie oben beschrieben, enthalten meist eine Kathode mit einer Elektronenaussendungsflache, die orthogonal zur Röhrenachse gerichtet ist, und eine Mehrzahl von elektrostatischen Elektronenlinsen, die koaxial zur Kathode vorgesehen sind. Bei einer Elektronenschleuder dieser ersten

009833/17S4

Art ist aber die Fläche der Kathode durch den Röhrenradius begrenzt, und darüber hinaus wird es, auch wenn. eine Kathode mit einer großen Fläche verwendet wird, sehr schwierig, die ausgesandten Elektronen zu fokussieren und,deshalb ist es unmöglich, einen Strahl mit einem Strom zu erhalten, der groß genug ist, um den derzeitigen Anforderungen durch diese Elektronenschleuder zu genügen.

Bei einer anderen Elektronenschleuder, die für die Verwendung in Mikrowellenröhren einer bestimmten Art entwickelt worden ist, wird ein Elektronenstrahl in der Richtung der Röhrenachse Von einer plattenförmigen Kathode abgenommen, die eine Elektronenaussendungsfläche aufweist, die sich in Richtung der Röhrenachse durch die Verwendung eines gekreuzten Feldes erstreckt, siehe G.S. Kino "A Design Method for Crossed Field Guns", IRE Transactions, Vol. ED-7, Seiten 179 bis 185, Juli 1960. Diese Elektronenschleuder wird allgemein als "Kino-Gun" bezeichnet und kann einen etwas größeren Strahlstrom als die Elektronenschleuder der ersten Art erhalten, hat jedoch andererseits ^inen wesentlich komplizierten Mechanismus und Konstruktionstheorie.

Die Erfinder haben auch eine weitere Elektronenschleuder erfunden, die eine besondere Elektronenschleuder mit gekreuzten Feldern ist und die auf der Grundlage des Konzeptes erfunden worden ist, daß, wenn ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld, die einander kreuzen, veranlaßt werden, in einem Raum der Bewegung der Elektronen zu wirken, und die Verteilung des magnetischen

+) (PT5HO91.7)

009833/1754

. - 4 - '■■■■

Feldes ungleichförmig gemacht wird, so daß diese Verteilung der 2-£ür-1-Regel eines Betatrons genügt, eine stabile Elektronenbahn in diesem Raum gebildet wird. Diese Elektronenschleuder ist im Prinzip von dem Kino-Gun und der Elektronenschleuder der ersten Art ν erschieden j da sie ein Magnetfeld mit ungleichförmiger Verteilung verwendet und darüber hinaus diese Elektronenschleuder ein Vorteil darin hat, daß theoretisch keine Beschränkung in der Fläche der Kathode und eine große Charakteristik verbanden ist* daß die ausgesandten Elektronen veranlässt werden können, auf der stabilen Bahn zu-konvergieren. Diese Elektronenschleuder der dritten Art wird nun in Einzelheiten unter Bezugnahme auf Fig, 1 beschrieben. 1 bezeichnet eine plattenförmige Anode, 2 bezeichnete eine einsige Elektrode, die eier Anode gegenüberliegend vorgesehen ist, und 3 bezeichnet eine Kathode 5 die in nahezu derselben Ebene wie die einzige Elektrode vorgesehen ist. Der zwischen dieser plattenförmigen Anode und der plattenförmigen einzigen Elektrode, die einander in einer solchen Elektrodenanordnung gegenüberstehen, gebildete Raum, kann als Äquivalent zu einem Teil eines ringförmigen Raumes der Bewegung der Elektronen in einem Betatron betrachtet werden, dessen Radius unendlich vergrößert worden ist» Hier kann die 2~für-1-Hegel des Betatrons üblicherweise ausgedrückt werden als j

J c

B(y) * y . dy «B (1) .I² (1)

Wenn das Koordinatensystem des Raumes, der zwischen diesen Elektroden gebildet ist, so bestimmt wird, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist, und ein ungleichförmig verteiltes Magnetfeld B(y) auf das Koordinatensystem in einer Richtung vertikal zur Zeichnung gegeben wird,

009833/1754

so daß die Stärke des magnetischen feldes der Gleichung (1) als !Funktion des Abstandss y von der Kathode 3 zur Anode 1 genügen kann, wird deshalb eine lineare stabile Bahn 4 für die Elektronen an der Stelle von y » 1 wie im 3?alle des Betatrons gebildet. Hierbei werden durch Auswahl der Stärke des elektrischen Feldes B₁ das in einer Richtung gebildet ist, die das magnetische Feld bei einem Wert kreuzt, der die kritische Spannung für Elektronen gibt, die sieh an der Stelle von y ». 1 zu dieser Stelle bewegen» die Elektronen 5₅ die von allen Teilen der Kathode 3 ausgesandt werden, alle auf der stabilen Bahn 4 konvergiert, indem die Tiefpunkte einer Zykloide gezogen werden, und dann in axialer Richtung als einzelner Strahl abgenommen. Sie Elektronenschleuder der dritten Art hat nun ein Problem, das gelöst werden muß, um die Elektronenschleuder wirksam zu machen. Das Problem besteht darin, daß es schwierig ist, dem Elektronenstrahl eine Fokussierung in seitlicher Richtung zu geben, und dieses Problem kann nicht hur durch die Maßnahme nach der vorstehend erwähnten Erfindung gelöst werden. Bezugnehmend auf Fig. 1 können beim Eintreten der von der Kathode 3 ausgesandten Elektronen in eine lineare stabile Bahn 4 diese Elektronen in einer Richtung orthogonal zu der Fläche der Kathode, d.h. in ^»Richtung, fokussiert werden, jedoch kann eine Fokussierwirkung nicht bezüglich der seitlichen Richtung der Kathode gegeben werden und folglich wird der Querschnitt des Elektronenstrahls bandförmig oder oval. Auch wenn Elektronenstrahlen einer solchen Auebildung wirksam bei bestimmten Arten von Gegenständen verwendet werden können, sind diese nicht für Elektronenröhren geeignet, die feine Strahlen erfordern, wie Kathodenstrahlröhren. Deshalb be«

009833/1754

ssielat sioh die Erfindung auf eine Verbesserung der Elektronenschleuder der dritten Art und ergibt insbesondere einen neuartigen und zweckmäßigen Elektronen-Schleuderaufbau mit gleichförmigen gekreuzten Feldern, um das oben erwähnte Problem der !Fokussierung au lösen.

Zusammenfassung; der Erfindung.

Eine Elektronenschleuder der Art mit ungleichförmigen gekreuzten leidern unter Anwendung des Konzeptes einer stabilen Elektronenbahn auf der Grundlage; der 2-für-1-Regel eines Betatrons ist bisher vorgesehen worden-. Diese Elektronenschleuder ist den Elektronenschleuder^ anderer Arten dadurch überlegen, daß sie Elektronen-Strahlen mit großem Strom erhalten kann, jedoch ist es noch schwierig, diese Art einer Elektronenschleuder wirksam auszuführen, da es bei dieser Art schwierig ist, den Elektronenstrahl zu fokussieren, der auf der stabilen Bahn in seitlicher Richtung erhalten wird. Die Erfindung löst das vorstehend© Problem, indem die Elektronenfokusslerwirkung auf der Grundlage des Prinzips der Yierpolelektroden bei dem vorstehend erwähnten Elektronenschleuderaufbau angewandt wird. GemäJä der Erfindung ist ein Elektrodenaufbau mit einer länglichen Anode, die in axialer Richtung vorgesehen ist, mit einer bandförmigen Kathode, die im Abstand von der Anode und der Anode gegenüberliegend angeordnet ist, und mit einer einzigen Elektrode, deren Basisteil die Kathode hält und die V-förmig

009833/17B4

auf die Anode zu geöffnet ist, anstelle des JSlektrodenaufbauea mit plattenförmigen Elektroden, die parallel zueinander sind, gemäß der vorstehend erwähnten Erfindung vorgesehen. Bei diesem Elektrodenaufbau werden ein elektrisches Feld mit ungleichförmiger Verteilung und ein magnetisches PeId mit ungleichförmiger Verteilung, die einander kreuzen, zu dem Kaum der Bewegung der Elektronen, der von der Anode und der V-förmigen einzigen Elektrode eingeschlossen ist, gegeben und die Elektronen von der Kathode laufen über eine einzige stabile Bahn, die durch dieses gekreuzt© Feld bestimmt ist, und werden als fein fokussierter Strahl abgenommen. Deshalb kann der Elektronenschleuderaufbau gemäß der Erfindung sehr wirksam in Kathodenstrahlröhren verwendet werden.

Erläuterung der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt die Ausbildung einer bekannten Elektronenschleuder mit ungleichförmig gekreuzten Feldern, auf der die vorliegende Erfindung beruht,

Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Elektronenfokussierwirkung, die auf dem Prinzip der Vierpolelektroden basiert.

Fig. 3 ist eine Darstellung, die den Zustand der Potentialverteilung und die magnetische Feldverteilung zeigt. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der ungleichförmigen Elektronenschleuder nach der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Schnitt längs der linie V-V der Fig. 4, der auch die Magneten zur Erzeugung des ungleichförmigen

009833/1754

Hagnetfeldes zeigt.

Pig. 6 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungs form der Elektronenschleuder mit ungleichförmigen ge-, . kreuzten- Feldern nach der Erfindung. .- .

Erläuterung der bevorzugt,en

Bei der SlektSemenschleuder mit ungleichförmigen gekreuzten Feldern der dritten oben beschriebenen bekannten Art ist es, um eine lineare stabile Bahn zu erhalten, notwendig, ein magnetisches PeId mit ungleichförmiger /Verteilung zu erzeugen» das der 2~für-1-Regel eines Betatrons, wie dies durch die Gleichung (1) ausgedrückt ist ₉ in dem Raum der Bewegung der Elektronen genügt, und auch ein elektrisches !feld zu erzeugen, das eine Spannung mit einem Wert ergibt, der im v/esentliehen gleich der kritischen Spannung an der Stelle der stabilen Bahn ist, die durch die Verteilung des magnetischen Peldes vorbestimmt ist. Hier kann die Verteilung des elektrischen Fe-Xdes zum Erzeugen der stabilen Bahn entweder gleichförmig oder ungleichförmig sein, Pies ergibt sich aus der folgenden Erläuterung, Die 2?ig. 1 aeigt» daß, wie oben beschrieben, dieser bekannte Elektronenaufbau eine Anode T, an die ein positives Potential gelegt worden istj eine einzige Elektrode 2, die der Anode gegenüber vorgesehen ist,und eine Kathode 5 enthält, die in derselben Ebene wie die einzige Elektrode vorgesehen ist. Unter et sr Annahme, daß ein zweidimenionaler Raum der Bewegung von Elektronen vorhanden ist, der eine y-Richtung, die vertikal zu der Kathode ist, und eine x-Richtung, die parallel zu der Kathode ist,und daß ein magnetisches Feld B(y) orthogonal zur Zeichenfläche und in y-Riehtung ungleichförmig verteilt

. 009833/17S4

-■ 9

und ein elektrisches Feld E(y) orthogonal kreuzend das magnetische Feld und in y~Richtung ungleichförmig verteilt, diesem Raum zugeführt werden, kann die Gleichung der Bewegung der Elektronen, die von dieser Kathode 3 ausgesandt werden,üblicherweise wie folgt ausgedrückt werdeng

HF

worin β die Ladung der Elektronen, m die Masse der
Elektronen und t die Zeit sind. Andererseits kann die Potentialverteilung Y(y) und die Magnetfeldverteilung B(y) in diesem Raum der Bewegung der Elektronen im
allgemeinen wie folgt ausgedrückt werden?

E(y) -JI = ~P. E^-' (5) B(y) = - fe2- y + b (6)

Hierin sind E_Q und P Konstante, die das elektrische Feld bestimmen_s während b und c Konstante sind, welche die Magnetfeldverteilung bestimmen, und d der Abstand zwischen der Kathode 3 und der Anode I ist.. Pie Beziehung zwischen der Potentialverteilung und der magnetischen Feldverteilung,

009833717S4

- ίο -

die durch die Gleichungen (4) und (β) ausgedrückt sind, ist im Diagramm der lig. 3 gezeigt, wobei die vertikale Achse das Potential Y und die Stärke des Magnetfeldes B angibt und die horizontale Achs'e den Abstand y von der Kathode 3 in Richtung der Anode 1 angibt. ¥(y) ist die Potentialverteilungskurve und B(y) ist die Magnetfeldverteilungskurve. In diesem Diagramm ist Ö die Stellung der Kathode 3* d ist die Stellung der Anode 1, b ist die Stärke des Magnetfeldes an der Stelle der Kathode, Ö ist die Stärke des Magnetfelds an der Stelle der Anode und Vd ist das Anodenpotential. Andererseits muß, damit eine stabile Bahn in dem Raum der Bewegung der Elektronen " existieren kann, die Bedingung für die Beschleunigung, um an der Stelle Mull zu werden, wo die Geschwindigkeit der von der Kathode 3 zu der Anode 1 in y~Richtung ausgesandten Elektronen Null wird, erfüllt werden, d.h. die Bedingung =-2- s 0 muß an der Stelle von y = 1 erfüllt werden,

wo |i| s 0. Deshalb können, wenn diese Bedingung an die Stelle des Torhand ens eins einer stabilen Bahn und die Gleichungen (5) und (6) an die Stelle der Gleichungen (2) und (3) gesetzt werden, folgende Gleichungen erhalten werden, welche die Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem elektrischen Feld zeigen:

2 1,B(I)'-.P- J¹ B(y).dy (7)

- zL·^JiΆ^JlL·Λ^ (8).

0-9.933/1-7

Die Gleichung (7) ist im wesentlichen der vorstehend erwähnten Gleichung (1) äquivalent, welche die 2~für~1-Regel des Betatrons darstellt, und eine stabile Bahn wird an der Stelle y«l gebildet, wenn eine Magnetfeldverteilung B(y) gegeben ist, welche die Beziehung dieser Gleichung erfüllt. Wenn ein elektrisches Feld, das die Gleichung (8) erfüllt, für die Stelle von y=l gegeben ist, treten die Elektronen 5 von der Kathode 3 alle in die stabile Bahn. Es ist somit eine Tatsache, daß eine stabile Bahn erhalten werden kann, auch wenn die Verteilung des elektrischen Feldes ungleichförmig ist.

Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist die Erfindung durch die Ausnutzung eines elektrischen Feldes mit ungleichförmiger Verteilung als elektrisches Feld zur Erzeugung einer stabilen Bahn und durch die Anwendung eines besonderen Elektrodenaufbaus gekennzeichnet, der auf dem Prinzip von Vierpolelektroden zu dem Zwecke beruht, die Elektronen in seitlicher Sichtung durch dieses elektrische Feld zu fokussieren. Der Vierpolelektrodenaufbau, wie er in Fig. 2 zu sehen ist, enthält zwei Pole 6 und 7 mit positiven Potential und zwei Pole 8 und 9 mit negativem Potential, die an den Scheiteln eines Quadrates vorgesehen sind,wobei die Elektroden gleichen Potentials sich gegenseitig gegenüberliegen. Bei einer solchen Elektrodenanordnung bekommen die Potentialverteilung_s wie sie durch die Linie10 gezeigt ist, und die Potentiale auf den Linien 11 und 12, die von Zwischenstellungen zwischen den Polen positiven Potentials und den Polen negativen Potentials zu

0Ό9833/1764

dem Mittelteil O laufen, das Potential Hull. Wenn deshalb ein Elektronenstrahl 13 an diesem Mittelteil 0 in einer Richtung angelegt wird, die orthogonal zur Zeichenebene ist, wird dieser Elektronenstrahl 13 in einer Form fokussiert j die von den Seiten der Pole 8 und 9 negativen Potentials durch das elektrische PeId gequetscht wird, wie dies durch die.schrägen Linien 14 gezeigt ist. Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß ein Bereich von 1/4 einschließlich eines Pols mit positivem Potential von der Vierpolelektrodenanordnung abgenommen wird und daß dieser den oben erwähnten Elektronenschleudern mit gekreuzten !feldern der dritten Art zugeführt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben, wobei die letztere ein Schnitt längs der Linie V-T der Pig. 4 zeigt. 15 ist eine Anode, 16 und 17 sind einzelne Elektroden und 18 ist eine Kathode. Hier ist die Anode 15 äquivalent, einem Pol positiven Potentials der Vierpolelektrode t/ie oben beschrieben. Wie es sich besser aus Pig. 4 ergibt, sind die einzelnen Elektroden 16 und 17 an Stellen vorgesehen, die den Linien 11 und 12 des Hullpotentials der Vierpolelektroden entsprechen,und sind in einer Porm vorgesehen, die nach oben V-förmig der Anode 15 gegenüberliegend geöffnet ist. Es ist zweckmäßig, daß der Winkel der Öffnung der einzelnen Elektroden 16 und 17 etwa 90° beträgt, jedoch ist es nicht notwendig, diesen Winkel genau zu regulieren. In diesem !Falle wird der Raum der Be-

00 9833/1754

wegung der Elektronen von der Anode 15 und den einzelnen Elektroden 16 und 17 eingeschlossen und deshalb ist es, um diesem Raum ein ungleichförmiges Magnetfeld zu geben, worauf unten Bezug genommen wird, notwendig, daß die einzelnen Elektroden 16 und 17 aus nichtmagnetischem Material hergestellt werden, z.B. Kupfer oder rostfreiem Stahl. Die Kathode 13 ist direkt geheizt und enthält ein dünnes und langes Nickerband als Basismetall und ein Elektronenaussendematerial, das auf der fläche des Bandes angebracht ist und das durch den Basisteil der V-förmigen einzelnen Elektroden 16 und 17 gehalten wird. Selbstverständlich sind eine geeignete Stützeinrichtung für den Röhrenkolben 22 und eine geeignete Spannungszuführungseinrichtung, die zur Außenseite der Röhre geführt und in der Zeichnung nicht dargestellt ist, für diese Elektrode vorgesehen. Insbesondere ist es erwünscht, ein Ende der Kathode 18 mit einer Feder zu halten, so daß eine Wirkung durch thermische Expansion kompensiert werden kann.

Unter der Annahme, daß ein positives Potential auf die Anode 15 gegeben wird und daß ein geringes negatives Potential oder das Potential Null auf die einzelnen Elektroden 16 und 17 bei einem Elektrodenaufbau, wie er oben beschrieben ist, gegeben wird, wird ein elektrisches Feld mit ungleichförmiger Verteilung

gleichartig dem im Bereich von 1/4 der Vierpolelektroden in dem R_aum der Bewegung der Elektronen, der von den Elektroden eingeschlossen ist, in einer Beziehung mit der Gleichung (4) gebildet. Diese Potentialverteilung

009833/1754

-H-

lst durch die Äquipotentiallinie 19 in Fig. 5 gezeigt. Von der Kathode 18 ausgesandte Elektronen 5 gehen zu der Anorde 15, während sie in seitlicher Richtung innerhalb des ungleichförmigen elektrischen Peldes wie hei dem Prinzip der Vierpolelektroden fokussiert werden. Wenn aber ein Magnetfeld ungleichförmiger Verteilung, das der Gleichung (7) genügt, in einer Richtung gegeben wird₉ welche dieses elektrische Feld kreuzt, konvergieren Elektronen 5 auf einer stabilen Bahn und werden auch in seitlicher Richtung fein fokussiert. Dieses ungleichförmige Magnetfeld kann gebildet werden, indem z.B. ein Magnetpaar 20 und 21 vorgesehen ist, bei dem jeder Magnet eine PoIflache hat, die längs der Röhrenwand an Stellen gebogen ist, die symmetrisch in Bezug, auf eine vertikale Fläche, die in axialer Richtung von der Röhrenachse des Kolbens 22 zur Kathode gebildet ist, und asymmetrisch mit Bezug auf die Röhrenachse sind, und zwar in solcher Weise, daß die ungleichartigen Pole der Magnete einander gegenüberliegen, wie dies Fig. 5 zeigt. Der Zustand des Magnetfeldes, das durch diese Magneten in dem Raum der Bewegung in den Elektronen erzeugt wird, ist durch die linie der Magnetkraft 23 gezeigt. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist das Magnetfeld als eine Verteilung gegeben, die an der Seite der Kathode 18 stark ist und die allmählich abnimmt, wenn die Anode 15 erreicht ist. Selbstverständlich kann das Magnetfeld auch in einer Verteilung vorhanden sein, die ansteigt, wenn sie sich der Anode annähert, soweit die Gleichungen (7) und (8) erfüllt sind.

0098 33/1754

Hier kann die oben erwähnte Gleichung (8) in die folgende Gleichung (9) umgeschrieben werden, welche die Anodenspannung Vd ausdrückt:

_oe/m _Ί2-Ρ ² I¹

I P

. B(I) (9)

Die Beziehung zwischen 1 und den Konstanten kann in folgender Weise ausgedrückt werden, indem an die Stelle der Gleichung (6) die Gleichung (.7) gesetzt wird!

τ _ 2d.b P-2

33a nun die Stelle 1 der stabilen Bahn sich innerhalb des Bereiches (o<^l<Cd) befindet, kann der Bereich von P in folgender Weise bestimmt werden?

Bei b y c (abfallendes Magnetfeld)s

2> P> e^S— £ O (11)

Bei b < c (ansteigendes Magnetfeld)s

2<P<_b4§- C 4 (12).

Wenn deshalb 1 als 1 - d/2 ausgedrückt wird, so daß die Stelle der stabilen Bahn gerade an der Mittelstelle zwischen der Kathode 18 und der Anode 15 liegen kann, kann die folgende Gleichung aus der Gleichung (10) erhalten werden?

0098 33/1754

—3 —"^

Wenn nun d und 1 zu d s 5 χ to ^ m und 1 - 2,5 rc 10 " si ausgewählt werden und des weiteren b und c zu b = 100 χ 1Ό wb/m und c = 0 wb/m gemacht werden,, so daß die magnetische-Feldstärke an der Stelle der stabilen Bahn 1 50 χ 10 wb/m werden kann, kann die obige Gleichung

(13) ausgedrückt werden wie P= 4/3 ₅ da gilt c/b = 0«, Wenn deshalb eine Spannung von 78V, die aus der Gleichung (9) erhalten wird, an die Anode 15 angelegt wird und wewa des

ρ 1

weiteren ein Magnetfeld B(y) = -200 χ 10 (wb/io ), das aus der Gleichung (6) erhalten wird, zwischen der Anode und der Eathode angelegt wird, werden die Gleichungen (7) und (8) an der Mittelstelle zwischen der Anöde und der Kathode erfüllt, d.h. der Stelle von 1 - 2,5 x10"'i, und eine stabile Bahn wird an dieser Stelle"erzeugt. Wenn in gleicher Weise b gemacht wird zu b - 16,66 χ 10"^ wb/m und des weiteren c ausgewählt wird als c " = '83,33 .x''10 ■ wb/m,-wird c/b 5? und wenn ein solches ansteigendesMagnetfeld (ein Magnetfeld, das von der Eathode als Bezug zu der Seite der Anode ansteigt) angelegt wird, kann P aus der Gleichung

(13) ausgedrückt werden als P= 3 und die Anodenspannung ist 48,857 und das magnetische Feld ist B(y) - 133,4 χ 1Q~²y +" 0,1666 χ 10 (wb/m ) und eine stabile Bahn kann an der Stelle von 1 =2,5 x 10 ^J m erhalten werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Elektronenschleuder mit gekreuzten Feldern gemäß der Erfindung .Bei dieser Ausführungsform ist besonders zu bemerken, daß die Kathode

00 98 3 3/1 7 Si*

zusammen mit dem Basisteil der einzelnen Elektroden 16 und 17 in Bezug auf die Rohrenach.se schräg ist. Es ist durch Tersuche bestätigt worden, daß durch die schräge Kathode die Stärke des elektrischen Feldes gegenüber Elektronen veranlaßt werden kann, eine Komponente in axialer Richtung (x-Richtung) aufzuweisen, mit dem Ergebnis, daß die Unterdrüekungswirkung für die Elektronen durch die Raumladung verringert werden kann. Hier ist es erwünscht, den Winkel der Schräge der Kathode mit Bezug auf die Röhrenachse mit 5 bis 6 Grad auszuwählen. In Fig. 6 und 4 bezeichnen gleiche Bezugszahlen die gleichen Teile, jedoch ist in Fig. 6 der Teil der Y-förmigen einzigen Elektrode, der sich an der Yorderselte der Zeichnung befindet, nicht dargestellt. In der Pig. 6 sind das erste Gitter 24 für die Beschleunigung, das auf dem selben Potential wie die Anode 15 liegt, der Magnet 25 für die Yorfokussierung und das zweite Gitter 26, das die Hauptelektronenlinse bildet, auch dargestellt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft ist, wenn eine Elektronenschleuder mit ungleichförmigen gekreuzten Feldern praktisch ausgeführt, wird. Insbesondere' kann gemäß der Erfindung ein fein fokussierter Elektronenstrahl mit großem Strom erhalten werden und deshalb wird eine große Wirkung erreicht, wenn die Erfindung bei Kathodenstrahlröhren angewendet wird.

009833/1754

Claims (3)

1. 6/97

   Patentansprüche

   Elektronenschleuder mit ungleichförmigen gekreuzten Peldern, gekennzeichnet durch eine längliche Anode, die parallel zur Röhrenachse vorgesehen ist, durch eine Kathode, die im Abstand von der Anode und der Anode gegenüberliegend angeordnet ist, durch eine einzige Elektrode, deren Basisteil die Kathode hält und die V-förmig nach der Anode hin geöffnet ist, durch eine Einrichtung zum Erzeugen von zueinander verschiedenen Potentialen für die Anode und die einzige Elektrode, so daß ein elektrisches PeId E(y) in dem Raum der Bewegung der Elektronen, der durch die Elektroden eingeschlossen ist, erzeugt werden kann, und durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes B(y), dessen Stärke als eine Punktion des Abstandes y von der Kathode zu der Anode in einer Richtung geändert wird, welche die Richtung des elektrischen Peldes und die Achse kreuzt, wobei das elektrische PeId E(y) und das Magnetfeld B(y) an der Stelle von y = 1 so gegeben sind ,'daß die folgenden Gleichungen erfüllt werden können? 2 1 . B(I) = P ( B (y) . äy

   %J O

   E(I) = =

   worin 1 die Stelle der stabilen Bahn, die zwischen der Kathode und der Anode bestimmt ist, e die ladung der Elektronen, m die

   009833/1754

   Masse der Elektronen und P eine Konstante sind.
2. 2. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmige einzige Elektrode aus einem nichtmagnetischem Material besteht und daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes ein Magnetpaar ist, das an Stellen vorgesehen ist, die symmetrisch in Bezug auf eine vertikale fläche, die in axialer Richtung von der Röhrenachse zu der Kathode gebildet ist, und asymmetrisch in Bezug auf die Röhrenachse an einem Röhrenkolben sind, so daß die ungleichartigen Pole der Magnete einander gegenüberliegen.
3. 3. Elektronenschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode direkt geheizt ist, in Richtung der Röhrenachse dünn und lang ist und daß ihr Basismetall ein Kickelband ist.

   4β Elektronenschleuder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode und der Basisteil der einzelnen Elektroden in Bezug auf die Axialrichtung schräg sind.

   009833/1754