DE1963389B2

DE1963389B2 - Elektronenstrahlerzeugersystem

Info

Publication number: DE1963389B2
Application number: DE19691963389
Authority: DE
Inventors: George V. Daly City Calif. Miram (V.StA.)
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1969-12-18
Publication date: 1973-01-25
Also published as: DE1963389A1; GB1286193A; DE1963389C3; US3558967A; JPS5512698B1

Description

geben sich aus der folgenden Beschreibung in Ver- leichtert wird. Das zweite Gitter 66 ist vorzugsweise bildung ndi der Zeichnung; es zeigt mit einem Elektronenemission verhindernden Mate-

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Mosaikka- rial beschichtet, beispielsweise Kohlenstoff, Zirkon, thode nach der Erfindung, Iridium oder Titan.

Fig.2 das in Fig. 1 mit der linie 2-2 umschrie- 5 Das Gitter 66 hat vom Kathodenemitter2 einen bene Detail, Abstand, mit dem der Wärmeübergang von der Ka-

Fig.3 einen Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt thode2 zum Gitter 66 behindert wird und die Wandurch eine andere Ausführungsform der Erfindung, dtrung von Emissionsmaterial auf das Gitter vemn-

F i g. 4 ein in F i g. 3 mit der Linie 4-4 umschriebe- gert wird. Das Gitter 66 wird auf dem gleichen Pones Detail. io tential wie die Kathode 2 betrieben. Der Tragei 68

In Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der Er- wird vorzugsweise gekühlt und besteht zweckmäßig findung mit einer Einrichtung dargestellt, mit der aus einem gut wärmeleitendem Material, um die eine Emission von den Inseln zwischen benachbarten Kühlung des Gitters 66 zu erleichtern.
Emissionsflächen 6 einer konkaven Vorratskathode 2 Die Kathode 2 wird gewöhnlich zwischen 900 und

unterdrückt wird. Die Vorratskathode 2 ist ein mit 15 1100^cC betrieben. Bei diesen Temperaturen kann Barium imprägnierter Wolfraraknopf mit einer kon- eine erhebliche Gitteremission vom Gitter in der kaven Fläche 3 mit einer Vielzahl von dicht gepäck- Nähe der Kathode erhalten werden, selbst wenn ten, kleineren hexagonalen oder kreisförniigen und Emission verhindernde Schichten verwendet werden, konkaven Emitterflächen 6. Ein sphärisch konkaves Wenn das zweite Gitter 66 gekühlt wird, und zwar Steuergitter 7 mit einer Vielzahl von öffnungen ist 20 um nur 100° gegenüber der Kathode 2, kann die Gitim Abstand von der konkaven Fläche 3 angeordnet, teremission erheblich herabgesetzt werden. Durch wobei die öffnungen des Gitters 7 in der im Haupt- Wärmeabfuhr am Außenumfang des Gitters 66 winl patent beschriebenen Weise mit den kleineren, kon- die Temperatur in der Nähe des äußeren Randes des kaven Emissionsflächen 6 übereinstimmen. Ein zwei- Gitters 66 herabgesetzt, wo sonst der größte Teil der tes Gitter 66, ähnlich dem Schattengitter bei einer as Gitteremission stattfinden würde, weil der größte Ausführungsform des Hauptpatentes, ist in die Ober- Flächenanteil des Gitters in der Nähe des Umfanges fläche 3 der Kathode 2 so eingebaut, daß es mit die- liegt. Zwischen dem Außtnumfang der Kathode 2 ser nicht in Berührung steht. Insbesondere ist eine und dem Gitterträger 68 sind zweckmäßigerweise Aussparung 67 in den Inseln der Emitterfläche 3 voi- Wärmeschilde 71 vorgesehen, um die Kühlung des gesehen. Diese Aussparung 67 hat ein Muster ent- 30 Gitters 66 über den kühleren Träger 68 weiter zu ersprechend dem Muster einer normalen Projektion leichtern.

des Steuergitters 7 auf die Emitteroberfläche 3. In In F i g. 3 und 4 ist eine weitere Ausfuhrungsform

einem typischen Ausführungsbeispiel ist die Ausspa- der Erfindung dargestellt. Der Aufbau ist praktisch rung 67 0,13 mm (0,005ZoIl) tief und 0,41mm gleich dem nach Fig. 8 und9, nur daß das zweite (0,016ZoIl) breit. Die Wände des Gitters 66, das bei- 35 Gitter 66' bei dieser Ausfuhr-ngsform m korperhspielsweise aus Molybdän besteht, sind 0,23 mm eher Berührung mit dem Kathodenemitter 2 steht, in-(0,009 Zoll) tief und 0,25 mm (0,010 Zoll) dick. Das dem es an den Boden der Aussparung 67 bei 73 anGitter 66 wird am Außenumfang mit einem relativ gelötet ist. In diesem Fall wird der als Wärmeableidickwandigen Metallrohr 68 abgestützt, das als Ab- rung dienende Rohrträger 68 für das Gitter 66 wegstützung und Wärmeableitung für das Gitter 66 40 gelassen. Das Gitter 66' ist ebenfalls mit emer Elekdient. Das Gitter 66 hat vom Boden der Aussparung tronenemission verhindernden Schicht versehen, wie 67 einen Abstand von 0,025 mm (0,001 Zoll) und bereits beschrieben. Ein geeignetes Lot zum Anlöten von den Seitenwänden einen Abstand von 0,07 mm des Gitters 66 an den Boden der Aussparung ist eine (0,003 Zoll). Ein !eil 69 des Gitters 66 steht über die übliche Mischung aus Molybdän und Nickel oder Oberfläche 3 des Emitters 2 um beispielsweise 45 Molybdän und Ruthenium. Die Lötung zwischen 0,10 mm (0,004 Zoll) vor und dient als Fokussierele- dem Molybdängitter 66 und dem porösen Wolframment, mit dem die Fokussierung der Elektronen körper 2 wird vorzugsweise durchgeführt, nachdem durch die einzelnen Öffnungen des Steuergitters 7 er- der Wolframkörper mit Barium imprägniert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ,gung eines konvergierenden üneareju .Elektronen-Patentansprüche· Strahls hoher Strahldichte, insbesondere für eine * Laufzeitröhre hoher Leistung, dessen Glühkathode

1. Elektronenstrahleizeugersystem^: zur Erzeu- eine von der Laufrichtung der Elektronen weg gegung eines konvergierenden linearen Elektronen- S krümmte emittierende Oberfläche aufweist, der ein Strahls hoher Strahldichte, insbesondere für eine der Krümmung der Oberfläche angepaßtes, mit vie-Laufzeitröhre hoher Leistung, dessen Glühka- len Öffnungen versehenes, aus Metallstegen bestethode eine von der Laufrichtung der Elektronen hendes Steuergitter unmittelbar gegenüberliegt, und weg gekrümmte emittierende Oberfläche auf- die Besonderheit des Hauptpatents besteht darin, daß weist, der ein der Krümmung der Oberfläche an- io fluchtend zu jeder öffnung des Steuergitters in der gepaßtes,«mit vJeleö" öffnungen versehenes, aus emittierenden Oberfläche der Glühkathode je eine Metallstegen besfehSades »Steuergitter janmittelbar von der Laufrichtung der Elektronen weg gekrümmte gegenüberliegt, bei dem fluchtend zu jeder öff- Vertiefung vorgesehen ist, daß die von der Laufrichnung des Steuergitter^iä der emittietenden Ober- tung der Elektronen weg gfkrümmten Vertiefungen fläche der Glühkathode je eine von der Laufrich- 15 derart dicht aneinander angeordnet und ihre Krümtung der Elektronen weg gekrümmte Vertiefung mungsradien gegenüber dem Krümmungsradius der vorgesehen ist, daß Sie von der Laufrichtung der gesamten emittierenden Oberfläche derart klein geElektronen weg gekrümmten Vertiefungen derart wählt sind, daß die von der Oberfläche der Vertiedicht aneinander angeordnet und ihre Krüm- fungen emittierten Elektronen zunächst zu £in den mungsradien gegenüber dem Krümmungsradius 20 MetalHtegen des Steuergitters vorbeilaufende:") Tender gesamten emittierenden Oberfläche derart lektronenstrahlen konvergieren und sich amchlieklein gewählt sind, daß die von der Oberfläche ßend zu einem einzigen Elektronenstrahl vereinigen, der Vertiefungen emittierten Elektronen zunächst Bei einer speziellen Ausführungsform des Gegenzu an den Metallstegen des Steuergitters vorbei- Standes des Hauptpatents sind zwischen den einzellaufenden Teilelektronenstrahlen konvergieren as nen Vertiefungen auf der emittierenden Oberfläche und sich anschließend zu einem einzigen Elek- der Kathode nichtemittierende Bereiche vorgesehen tronenstrahl vereinigen, wobei zwischen den ein- und ist in den nichtemittierenden Bereichen der emitzelnen Vertiefungen auf der emittierenden Ober- tierenden Oberflächen der Kathode ein mit dem fläche der Kathode nichtemittierende Bereiche Steuergitter im wesentlichen identisches und zu dievorgesehen sind und in den nichtemittierenden 30 sem fluchtend angeordnetes, auf Kathodenpotential Bereichen der emittierenden Oberflächen der befindliches Gitter (Schattengitter) vorgesehen.
Kathode ein mit dem Steuergitter im wesentlichen Diese Anordnung ist für Oxydkathoden gut geeigidentisches und zu diesem fluchtend angeordnetes, net, Oxydkathoden werden jedoch nur für kurze Imauf Kathodenpotential befindliches Gitter (Schat- pulse, d. h. kürzer als 20 Mikrosekunden, oder für tengitter) vorgesehen ist, nach Patentanmeldung 35 niedrige Stromdichten, d.h. 0,3A/cm² bei Betrieb P 17 64594.2, dadurch gekennzeich- mit langen Impulsen und Dauerbetrieb verwendet, net, daß das Schattengitter in entsprechend ge- Bei großen Stromdichten, d. h. 4 bis 5 A/cm² bei Beformte Aussparungen in der Kathodenoberfläche trieb mit langen Impulsen und Dauerbetrieb, wird eingesetzt ist. eine Vorratskathode verwendet. Eine solche Kathode

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 wird auch normalerweise für das C-Band und höhere zeichnet, daß der Emitter eine Vorratskathode Frequenzen verwendet, bei denen die geringe Größe mit einer porösen metallischen Struktur ist, die der HF-Kreise die Größe des Strahls und der Kamit einem Elektronen emittierenden Material im- thode beschränken. Eine Vorratskathode besteht aus prägniert ist, und daß das zweite Gitter mit einer einem porösen Metallknopf, gewöhnlich Wolfram, Schicht versehen ist, die Elektronenemission ver- 45 das mit Elektronen emittierendem Material, beihindert, spielsweise Barium, imprägniert ist. Da das emittie-

3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- rende Material im ganzen Volumen des Knopfes vorkennzeichnet, daß das zweite Gitter an seinem handen ist, ist die Unterdrückung der Emission von Umfang abgestützt .ist und in den Aussparungen den Inseln zwischen benachbarten einzelnen kleineder Kathode im Abstand von den Wänden der 50 ren Emissionsflächen schwieriger als bei der Oxydka-Aussparungen angeordnet ist, um die Kühlung thode, weil die reinen Nickelinseln der mit Oxyd bedes zweiten Gitters relativ zum Kathodenemitter schichteten Kathode in großem Umfang nicht emitzu erleichtern. . - tierendsind.

4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer zeichnet, daß der Träger für das zweite Gitter ein 55 Elektronenröhre dieser Art die Mosaikkathode so zu Metallrohr aufweist, das koaxial zum Kathoden- konstruieren, daß die Unterdrückung der Emission in emitter angeordnet ist. den Bereichen zwischen den einzelnen kleineren

5. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Emissionsflächen erleichtert wird, und diese Aufgabe kennzeichnet, daß zwischen wenigstens einer wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Wand der Aussparungen der Kathode und dem 60 Gitter in entsprechend geformte Aussparungen in der zweiten Gitter eine metallische Verbindung be- Kathodenoberfläche eingesetzt ist.

steht, um das zweite Gitter fest am Kathoden- Bei einer so ausgebildeten Röhre ist auch die ' \'

emitter zu halten. Montage und die Unterdrückung der Emission in V T

Oxydkathoden erleichtert; wenn mit Vorratskatho- , ^

65 den gearbeitet wird, wird zweckmäßigerweise das ''[) zweite Gitter darüber hinaus noch mit einer Schicht ,.^

Die Hauptpatentanmeldung P 17 64 594.2 be- versehen, die Elektronenemission behindert. _VS,

trifft ein Elektronenstrahlerzeugersystem zur Erzeu- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindunc er.