DE1963389A1

DE1963389A1 - Elektronenroehre mit Mosaikkathode

Info

Publication number: DE1963389A1
Application number: DE19691963389
Authority: DE
Inventors: Miram George V
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1971-02-04
Also published as: DE1963389B2; GB1286193A; US3558967A; DE1963389C3; JPS5512698B1

Description

V1 P239 i)

VARIAN ASSOCIATES 1963389 Palo Alto / California V. Dt. ν. Amerika

Elektronenröhre mit Mosaikkathode (Zusatz zu Patent ... Patentanmeldung P 17 64 594.2))

Priorität: 16. Juni 1969 - USA - Serial No. 833 490

Das Hauptpatent betrifft eine Elektronenröhre mit linearem •Strahl, die einen Glühkathoüenemitter mit einer konkaven Emissionfläche aufweist, die aus einer Anzahl von kleineren einzelnen konkaven Kathodenemissionsflächen besteht, einer Beschleunigungselektrode mit einer zentralen Öffnung, und einem konkaven Steuergitter mit vielen Öffnungen, das in der Nähe der konkaven Emissionsfläche des Kathodenemitters angeordnet ist, um den Elektronenstrom zu steuern, der durch die Beschleunigunöselektrode von dem Katnodenemitter gezogen wird, und die Besonderheit der Röhre nach dem Hauptpatent feesteht darin, daß die Krümmungsradien der einzelnen kleineren Emissionsflächen erheblich kleiner sind als der der zusammengesetzten Kathodenemissionsfläche, die einzelnen der kleineren Kathodenemissionsflächen axial mit den·, einzelnen Öffnungen des Steuergitters mit vielen Öffnungen ausgefluchtet sind, so daß eine Vielzahl von einzelnen konvergierenden Elektronenstrahlerzeugern gebildet werden, die den Strahl durch das Steuergitter in Form einer Vielzahl von nicht abgefangenen Einzelstrahlen projizieren, die nach dem Durchtritt durch das Steuergitter zu einem einheitlichen linearen Strahl konvergieren, der mit der Beschleunigungselektrode durch ihre Zentralöffnung hindurch beschleunigt wird.

Bei einer speziellen Ausführungsform des Gegenstandes des ' Hauptpatents enthalten die nicht emittierenden Bereiche des Kathodenemitters ein zweites Gitter mit vielen Öffnungen, daa im wesentlichen identisch ist mit dem ersten Gitter und dessen Offnungen im wesentlichen mit den Öffnungen des Steuergitters .ausgefluchtet sind, um eine Fokussierung der Einzelstrahlen durch die Öffnungen des Steuergitters mit vielen Öffnungen zu erleichtern, so daß das zweite Gitter mit vielen Öffnungen

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ein Schattengitter bildet und dazu geeignet ist, rmf d gleichen Zetriebspotentia"! v?ie der jlühkathodene:-i⁴jt·- ν arbeiten.

Diese Anordnung ist für üxydkathcden gut geeignet, v/erden jedoch nur für kurze Impulse, d.h. kürzer als 2. IJkco-Sekunden, oder für niedrige Stromdichten, d.h. 0,3 A/cm'' bei Betrieb mit langen Impulsen und Dauerbetrieb verwendet. Bei großen Stromdichten, d.h. 4-5 A/cm bei Betrieb mit langen Impulsen und Dauerbetrieb, wird eine Vorratskathode verwendet. Eine solche Kathode wird auch normalerweise für da3 O-Band und höhere Frequenzen verwendet, bei denen die geringe Größe der HP-Kreise die Größe des Strahls und der Kathode beschränken. Eine Vorratskathode besteht aus einem porösen Hetallknopf, gewöhnlich V/olfram, das mit Elektronen emittierendem Material, beispielsweise Barium, imprägniert ist. Da das emittierende Material im ganzen Volumen des Knopfes vorhanden ist, ist die Unterdrückung der Emission von den Inseln zwischen benachbarten einzelnen kleineren Emissionsf fachen schv/ieriger als bei der Oxydkathode, weil die reinen Iiickelinseln der mit Oxyd beschichteten Kathode in großem Umfang nicht emittierend sind.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Elektronenröhre dieser Art die Mosaikkathode so zu konstruieren, daß die Unterdrückung der Emission in den Bereichen zwischen den einzelnen kleineren Emissionsflächen erleichtert wird, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Gitter in. entsprechend geformte Aussparungen in der Kathodenoberfläche eingesetzt ist.

Bei einer so ausgebildeten Röhre ist auch die Montage und die Unterdrückung der Emission in Oxydkathodea erleichtert; wenn mit Vorratskathoden gearbeitet wird, wird zweckmäßiger- · weise das zweite Gitter darüberhinaus noch mit einer Schicht versehen, die Elektronenemission behindert.

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:⁴,ore Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung er-

; rieh aus der folgenden Beschreibung in Verbindung :ιίί 3rr Z ichnung; es zeigen:

xi^. ⁿ einon leilschnitt durch eine Kosaikkathode nach der ürfiudung;

Fig. 2 d'is in Pig. 1 mit der Linie 2-2 umschriebene Detail; iig. J ei up α i'ig. 1 entsprechenden Teilcchnitt durch eine

andere Ausführungsforui der Erfindung; und iij. 4 ein in Jb'ig. 3 mit der Liuie 4-4 umschriebenes Detail.

Iti 1'-^. und 2 ist eine Ausführungsfora der Erfindung mit c· 5 ücr Einrichtung dargestellt, ait der eine SmIeG lon von den Inse". :i c'.visehen benachbarten Emissionsflächen 6 einer konkaven Vorratrkathoie 2 unterdrückt wird. Die Vorratskathode 2 ist ein mit Siriu.. imprügnierter "c: framknopf rnit einer konkaven ji'läche 3 alt einer Vielzahl van dicht gepackten, kleineren Leragcualen «-'der kreisförmigen und konkaven Emitterflachen Ein nphärirch konkaves Steuc-rgitter 7 mit einer Vielzahl von öffnungen ist im Abstand von der kcuKaven. ilSche 3 angeordnet, vobei die Öffnungen des Gitters '■* in der im Hauptpatent beschriebenen V/eise mit den kleineren, konkaven Emissionsflächen 6 übereinstimmen. Ein zweites Sitter 66, ähnlich dem Schattengitter bei einer Ausfuhrungsform des Hauptpatentee, ist in die überfläche 3 der Kathode 2 so eingebaut, daii es mit dieser nicht in Berührung steht. Insbesondere ist eine Aussparung 67 in den Inseln der Emitterfiäche 3 vorgesehen. Diese Aussparung 67 hat ein Muster entsprechend dem lluster einer normalen Projektion des Steuergitters 7 auf die Emitteroberfläche 3. In einem typischen Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 67 0,13 mm (0,005 Zoll) tief und 0,41 mm (0,016 Zoll) breit. Die Wände des Gitters 66, das beispielsweise aus Molybdän besteht, Bind 0,25 mm (C,009 Zoll) tief und 0,25 mm (0,010 Zoll) dick. Das Gitter 66 wird am Außenumfang mit einem relativ dickwandigen Metallrohr 68 abgestütEt, das als Abstützung und Wärmeableitung für das Gitter

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dient. Das Gitter 66 hat vom Boden der Aussparung 67 einen Abstand von OP25 mm (0,001 Zoll) und von den Seitenwänden einen Abstand von 0,07 mm (0,005 Zoll). Ein Teil 69 des Gitters 66 steht über die Oberfläche 3 des Emitters 2 um beispielsweise 0,10 mm (0,004 Zoll) vor und dient als Fokusβierelement, mit dem die Fokussierung der Elektronen durch die eineeinen Öffnungen des Steuergitters 7 erleichtert wird. Das zweite Gitter 66 ist vorzugsweise mit einem Elektronenemission verhindernden Material beschichtet, beispielsweise Kohlenstoff, Zirkon, Iridium oder Titan.

Das Gitter 66 hat vom Kathodenemitter 2 einen Abstand, mit dem der Wärmeübergang von der Kathode 2 zum Gitter 66 behindert wird und die Wanderung von Emissionsmaterial auf das Gitter verringert wird. Das Gitter 66 wird auf dem gleichen Potential wie die Kathode 2 betrieben. Der T_räger 68 wird vorzugsweise gekühlt und besteht zweckmäßig aus einem gut wärmeleitenden Material, um die Kühlung des Gitters 66 zu erleichtern.

Die Kathode 2 wird gewöhnlich zwischen 900 und 1100⁰C betrieben. Bei diesen Temperaturen kann eine erhebliche Gitteremission von Gitter in der Nähe der Kathode erhalten werden, selbst wenn Emission verhindernde Schichten verwendet werden. V.'enn das zweite Gitter 66 gekühlt wird, und zwar um nur 100° gegenüber der Kathode 2, kann die Gitteremission erheblich herabgesetzt werden. Durch Wärmeabfuhr am Außenumfang des Gitters 66 wird die Temperatur in der Nähe des äußeren Randes deE Gitters 66 herabgesetzt, wo sonst der größte Teil der Gitteremission stattfinden würde, well der größte Flächenanteil des Gitters in der Nähe des ümfangs liegt. Zwischen dem Außenumfang der Kathode 2 und dem Gitterträger 68 sind zweckmäßigerweise Yfänuescbilde 71 vorgesehen, um die-Kühlung des Gitters 66 über den kühleren T_räger 68 welter zu erleichtern.

In Flg. 3 und 4 1st eine weitere AusfUhrungeform der Erfindung dargestellt. Der Aufbau ist praktisch gleich dem

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nach Pig. 8 und 9, nur daß das zweite Gitter 66' bei dieser Ausführungsform in körperlicher Berührung mit dem Kathodenemitter 2 steht, indem es an den Boden der Aussparung 67' bei 75 angelötet ist. In diesem !"alle wird der als Wärmeableitung dienende Rohrträger 68 für das Gitter 66 weggelassen. Das Gitter 66' ist ebenfalls mit einer Elektronenemission verhindernden Schicht versehen, wie bereits beschrieben. Ein geeignetes lot zum Anlöten des Gitters 66 an den Boden der Aussparung ist eine übliche Mischung aus Molybdän und Nickel oder Molybdän und Ruthenium. Die Lötung zwischen dem Molybdängitter 66 und dem porösen ^T//olframkörper 2 wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem der ^T.folframkörper mit Barium imprägniert ist.

.../ 6 009886/1295

Claims

— O -

Patentansprüche

1i Elektronenröhre mit Mosaikkathode nach Patent ...

^ (Patentanmeldung P 1764 594.2), Dei der die nicht emittierenden Bereiche des Kathodenemitters ein zweites Gitter mit vielen Öffnungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gitter in entsprechend geformte Aussparungen in der Kathodenoberflache eingesetzt ist.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eine Vorratskathode mit einer porösen metallischen Struktur ist, die mit einem Elektronen emittierenden Material imprägniert ist, und daß das zweite Gitter mit einer Schicht versehen ist, die Elektronenemission verhindert.
3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gitter an seinem Umfang abgestützt ist und in den Aussparungen der Kathode im Abstand von den ^T/J'änden der Aussparungen angeordnet ist, um die Kühlung des zweiten Gitters relativ zum Kathodenemitter zu erleichtern.
4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für das zweite Gitter ein Metallrohr aufweist, das koaxial zum Kathodenemitter angeordnet ist.
5. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen wenigstens einer Wand der Aussparungen der Kathode und dem zweiten Gitter eine metallische Verbindung besteht, um das zweite Gitter fest am Kathodenemitter zu halten.

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