DE2139250A1 - Ringfoermige gluehkathode - Google Patents

Ringfoermige gluehkathode

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DE2139250A1
DE2139250A1 DE19712139250 DE2139250A DE2139250A1 DE 2139250 A1 DE2139250 A1 DE 2139250A1 DE 19712139250 DE19712139250 DE 19712139250 DE 2139250 A DE2139250 A DE 2139250A DE 2139250 A1 DE2139250 A1 DE 2139250A1
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cathode
ring
brackets
heating
heating current
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Hans-Diethelm Dipl Phy Wokoeck
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INST ELEKTRONENMIKROSKOPIE AM
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INST ELEKTRONENMIKROSKOPIE AM
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/15Cathodes heated directly by an electric current
    • H01J1/18Supports; Vibration-damping arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02Details
    • H01J17/04Electrodes; Screens
    • H01J17/06Cathodes

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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

  • Ringförmige Glühkathode (Zusatz zu I)BP (Patentanmeldung P 21 26 334.3)) Durch das DBP ....... (Patentanmeldung P 21 26 33403) ist eine Elektrodenanordnung für Gasentladungsröhren mit unselbständiger Entladung und Glühkathode geschützt, die gekennzeichnet ist durch eine konzentrische Anordnung von in gemeinsamer Ebene liegender, ringförmiger Kathode, ringspaltförmigem Wehneltzylinder und Plasmaanode mit Ringspalt.
  • Eine besondere Schwierigkeit besteht bei solchen nach dem Zentrum emittierenden kreisförmigen Elektronenstrahlern darin, dass die aussenliegende Kathode den grössten Durchmesser aller Elektroden hat und dass sich deshalb durch Wärme bedingte Verformungen bei ihr am stärksten auswirken. Außerdem wirken sich Abweichungen der Form der Kathode von der Kreisform auf die genaue konzentrische Ausbildung des Elektronenstrahls am stärksten aus.
  • Die bisher bekanntgewordenen Drahtringkathoden deformieren sich infolge des Temperaturgefälles zu den Aufhängungen hin elliptisch. Infolgedessen ist der konzentrische Verlauf der Elektronenbahnen in einem räumlichen Ringstrahler nicht an allen Stellen seines Umfangs gewährleistet. Ähnliche huswirkungen auf die Exaktheit des konzentrischen Verlaufs der Elektronenbahnen ergeben sich bei direkter IIeizung der Ringkathode noch dadurch, dass die Emissionsfläche keine Äquipotentialfläche mehr ist.
  • Der Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ringförmige GLuhkathode für konzentrisch emittierende Elektronenstrahler nach DBP ....... zu schaffen, die so gehaltert ist, das sich die Kathode im Betrieb nicht deformiert.
  • Die gestellte Aufgabe wird gemäss der Zusatzerfindung durch eine Glühkathode gelöst, die gekennzeichnet ist durch auf dem äusseren Umfang oder den Flachseiten des Kathodenrings symmetrisch und mit ihrer Breitseite parallel zur Symmetrieachse des Elektrodensystems angeschweisste Heizstromzuleitungen bzw. Halterungen. Wegen der erwünschten Formstabilität der Kathode bezüglich ihrer Ringebene werden die Halterungen erfindungsgemäss so angeschweisst, dass ihre Breitseite zur Symmetrieachse des Systems parallel liegt. Die in dieser Weise angeschweissten Halterungen bestehen vorzugsweise aus strom- und wärmeisolierendem Material, wenn es sich um die Halterung einer indirekt geheizten Kathode handelt; in diesem Falle kann der Querschnitt der Halterungen zur weiteren Verringerung der Wärmeableitung kleiner gewählt werden.
  • In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 der Zeichnung im einzelnen naher erläutert werden.
  • In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Ausführungsform der direkt geheizten Kathode nach der Erfindung mit angeschweissten lleizstromzuleitungen; Fig 2 eine AusSührungsform der Kathode nach der Erfindung für indirekte Heizung und Fig. 3 eine Vorrichtung zum Anschweissen der Halterungen an den Kathodenring.
  • In Big. 1 besteht die direkt geheizte Glühkathode nach der Erfindung im wesentlichen aus einem in sich geschlossenen Kreisring 1 beispielsweise aus Wolfram oder Tantal und den symmetrisch über den Umfang verteilten hochkant zum Kathodenring angeschweissten Heizstromzuleitungen, die zugleich zur Halterung dienen. Die Heizstromzuleitungen bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Kathode. Der Querschnitt der Heizstromzuleitungen beträgt dann das Doppelte des Querschnitts des Kathodenrings, weil die Heizstromzuleitungen-den doppelten Strom führen wie die Kathodenringsegmente. Gegenüberliegende Heizstromzuleitungen liegen åeweals auf dem gleichen elektrischen Potential, weil dann der Heizstrom in den vier Segmenten des Kathodenrings die gleiche Grösse hat, Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gelangt die indirekte Heizung zur Anwendung. In den Kathodenring 1 sind die Heizleiter 3, die koaxial oder verdrillt verlaufen können, eingezogen. Die Anzahl der symmetrisch auf den Kathodenumfang angeschweissten Halterungen 4 kann auf drei reduziert sein, die Halterungen bestehen zweckmässigerweise aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik und vorzugsweise Magnesiumoxyd. Ausserdem kann der Querschnitt der lialterungen kleiner gewählt werden, wodurch die unerwünschte Wärmeableitung zu den Eathodenstützpunkten weiter reduziert wird.
  • Gelangt eie direkt geheizte Wolframkathode zur Anwendung, dann wird der Kathodenring beispielsweise aus einem Stück Wolframblech herausgedreht oder ausgestanzt, und die aus dem gleichen Blech hergestellten Heizstromzuleitungen werden hochkant zum Kathodenring entweder an den Aussenrand oder auf eine Flachseite bzw. auch auf beide Flachseiten des Kathodenrings angeschweisst.
  • Die übliche Art der Widerstandsschweissung ist beim Anschweissen der Heizstromzuleitungen an den Kathodenring nach der Erfindung nicht geeignet, da bei Anwendung dieses Verfahrens eine Schweisselektrode die gekrümmte Seite des Kathodenrings berühren würde. Die dabei auftretenden hohen Stromdichten würden zum Verschweissen des Kathodenrings mit den Schweisselektroden führen.
  • Zweckmässigerweise wird der erfindungsgemässe Kathodenring daher zum Zwecke des Anechweissens der Heizstromzuleitungen in eine lehrenartige Vorrichtung aus Kupfer mit zwei Backen gemäss Fig. 3 der Zeichnung eingespannt. Die lehrenartige Vorrichtung bildet gewissmassen die Verlängerung der einen Schweisselektrode, die ihrerseits dann den Kathodenring nicht mehr berührt. Dem Kathodenring wird auf diese Weise der Schweißstrom über eine grosse Fläche zugeführt und gleichzeitig überschüssige Wärme abgeführt, Der wesentliche Vorteil dieser Lehre besteht darin, dass der eingespannte Kathodenring durch das Schweissen nicht bleibend verformt wird.
  • Mittels einer der speziellen Form der Wehneltelektrode angepassten Zentrierlehre kann dann die Kathode eingebaut werden.
  • Sie ist danach ohne ein Vorglühen sofort betriebsbereit.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen ringförmigen Glühkathode besteht darin, dass die Heizstromzuleitungen bei Erwärmung der Kathode ein grosses Widerstandsmoment in Richtung der Symmetrieachse des Elektrodensystems und ein kleines Widerstandsmoment in radialer Richtung darbieten, so dass der Kathodenring trotz thermischer Ausdçhnung der Heigstronzuleitungen seine Lage in Richtung der Symmetrieachse beibehält und auch wegen der erfindungsgemässen zum Kathodenring tangentialen Anordnung der Heizstromzuleitungen kreisförmig bleibt.
  • Die symmetrische Befestigung der Hez Erozzuleitungen am Kathodenring setzt die thermische Ausdehnung der Eeiastromzuleitungen 2 in eine kleine axiale Drehung des Kathode rings 1 um, wobei die Zentrierung nicht geändert wird.
  • Versuche mit einer mit Wechselstrom direkt geheizten Wolframkathode aus 0,2 mm starkem Blech, deren Ring einen Innendurchmesser von 20 mm und einen Aussendurchmesser von 21 mm hatte, ergaben oberhalb einer Temperatur von 15Q00 0 (schwarzer Strahler) keine mit einem Geilstrahlungapyrometer messbaren Temperaturunterschiede auf dem Kathodenring. Daraus kann geschlossen werden, dass der von der Kathode durch die Anode abgesaugte Strom von 4 Amp. längs des Umfangs des Kathodenrings gleichmässig emittiert wurde. Vor und nach einem sechsstündigen Betrieb wurden die Einbaumaße der Kathode unter einem Mikroskop mit 40-facher Vergrösserung kontrolliert. Da bei der gegebenen Messgenauigkeit von 0,025 mm keine Abweichungen der Maße gegenüber dem Einbauzustand feststellbar waren, müssen die Maßänderungen (gegebenenfalls auch solche, die durch Rekristallisation bewirkt; sein könnten) kleiner gewesen sein als die Messgenauigkeit.
  • Patentansprüche

Claims (3)

  1. Patentansprüche Ringförmige Glühkathode für eine Elektrodenanordnung für Gasentladungsröhren nach DBP (Patentanmeldung P 21 26 334.3), gekennzeichnet durch auf dem äusseren Umfang oder an den Flachseiten des Kathodenrings (1) symmetrisch und mit ihrer Breitseite parallel zur Symmetrieachse des Elektrodensystems angeschweisste Heizstromzuleitungen (2) bzw. Halterungen (4).
  2. 2. Ringförmige Glühkathode nach Anspruch 1 für direkte Heizung, gekennzeichnet durch Verwendung des gleichen Materials und des doppelten Querschnitts für den Kathodenring (1) und die Heizstromzuleitungen (2).
  3. 3. Ringförmige Glühkathode nach Anspruch 1 für indirekte Heizung, gekennzeichnet durch Halterungen (4), die aus Strom und Wärme isolierendem Material, beispielsweise Keramik und vorzugsweise Magnesiumoxyd, bestehen.
DE19712139250 1971-08-02 1971-08-02 Ionenquelle mit einer unselbständigen Gasentladung zwischen einer ringförmigen Glühkathode und einer Anode Expired DE2139250C3 (de)

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Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2139250A1 true DE2139250A1 (de) 1973-02-15
DE2139250B2 DE2139250B2 (de) 1974-06-12
DE2139250C3 DE2139250C3 (de) 1975-02-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2978008A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-27 Bruker Daltonics, Inc. Filament für massenspektrometrische elektronenstossionenquelle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2978008A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-27 Bruker Daltonics, Inc. Filament für massenspektrometrische elektronenstossionenquelle
US9401266B2 (en) 2014-07-25 2016-07-26 Bruker Daltonics, Inc. Filament for mass spectrometric electron impact ion source

Also Published As

Publication number Publication date
DE2139250C3 (de) 1975-02-20
DE2139250B2 (de) 1974-06-12

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