DE2658316C3

DE2658316C3 - Glühemissionselektronen strahlquelle

Info

Publication number: DE2658316C3
Application number: DE2658316A
Authority: DE
Inventors: Youichi Akishima Tokyo Shibuki
Original assignee: Nihon Denshi KK
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-22
Publication date: 1982-01-21
Also published as: FR2336787A1; JPS5636530B2; DE2658316B2; GB1572249A; NL7614122A; US4068145A; FR2336787B1; DE2658316A1; JPS5277661A

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühemissionselektronenstrahlquelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Glühemissionselektronenstrahlquelle ist aus der DE-AS 20 11 615 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform erfüllen die beiden Trägerteile zwei verschiedene Funktionen. Die eine besteht darin, daß die Heizelemente und die Kathodenspitze gehalten werden, und die andere Funktion besteht darin, die Heizelemente und die Kathodenspitze festzuklemmen, wobei diese Klemmwirkung von dem einen Trägerteil allein hervorgerufen wird, so daß eine unsymmetrische Klemmwirkung auftritt. Diese äußert sich natürlich bei den extremen, auftretenden Temperaturen in einer Verschiebung der Kathodenspitze gegenüber der Öffnung im Wehneltzylinder.

Insofern besteht bei der bekannten Elektronenstrahlquelle nicht nur die Gefahr, daß die Kathodenspitze und die Heizelemente bei Erwärmung sich zwischen den Trägern infolge Verformung der Träger lockern, sondern es besteht auch wegen der unsymmetrisch auf die Heizelemente und die Kathodenspitze einwirkenden Klemmkraft die Gefahr der Verschiebung der Kathodenspitze gegenüber der Öffnung der Wehneltelektrode.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Glühemissionselektronenstrahlqueile der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei Erhitzung der Trägerteile, zwischen welche die Kathodenspitze und die Heizelemente geklemmt sind, durch die damit verbundene Verformung der Trägerteile die Gefahr der Verschiebung der Kathodenspitze und die Lockerung der Kathode und

ίο der Heizelemente vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

In vorteilhafter Weise wird eine Anordnung erzielt, bei der die Heizelemente und auch die Träger symmetrisch zur optischen Achse angeordnet und ausgebildet sein können.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel und
F i g. 2 und 3 wesentliche Teile anderer Ausführungsbeispiele.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird eine Kathodenspitze von Heizelementen 2a und 3a gehalten. Die Heizelemente 2a und 3a werden von elektrisch leitfähigen Trägern 4 und 5 getragen. Diese erstrecken sich durch einen isolierenden Halter 6 und

jo sind an diesem mit Hilfe von Schraubenmuttern 7 und 8 befestigt. Der isolierende Halter 6 ist an einem Gehäuse 15 der Elektronenstrahlquelle befestigt. Auf das Gehäuse 15 ist eine Wehnelt-Elektrode 16 mit einer Öffnung 17 aufgeschraubt. Die Träger 4 und 5 besitzen durch Einschnitte gebildete frontseitige innen und außen liegende Trägerteile 9,11 und 10,12.

Ausgangsklemmen einer Heizstromquelle, welche nicht näher dargestellt ist, sind mit den Trägern 4 und 5 verbunden, so daß die Heizelemente 2, 3 und die Kathodenspitze 1 erhitzt werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind bandähnliche bzw. in etwa geradlinig verlaufende elastische Elemente 18 und 19 aus einem Material, dessen Elastizität über einen breiten Temperaturbereich, beispielsweise von 273° K ~ 1500⁰K, erhalten bleibt, vorgesehen. Diese besitzen einen niedrigen Linearitätsgradienten innerhalb der Elastizitätsgrenze, wenn man die charakteristische Spannungsdehnungskurve aufzeichnet. Beim Ausführungsbeispiel bestehen die elastisehen Elemente 18 und 19 aus Molybdän oder aus einer Legierung von Molybdän und Titan (Mo + 0,5 Ti). Ein Ende eines jeden elastischen Elementes 18 und 19 ist an den Trägern 4 und 5 mit Hilfe von Schrauben 20 und 21 befestigt. Die Befestigungspunkte bzw. -stellen sind so gewählt, daß der Temperaturanstieg aufgrund der von den Heizelementen 2a und 3a herbeigeführten Wärme an ihnen niedrig ist. Die anderen Enden der elastischen Elemente 18 und 19 stehen in Druckkontakt mit den vorstehenden Enden von Isolatoren 22 und 23. Diese sind beweglich an den äußeren Trägerteilen 10 und 12 angeordnet und ragen durch diese hindurch. Die anderen Enden der Isolatoren 22 und 23 stehen mit den inneren Trägerteilen 9 und 11 in der Weise in Berührung, daß die Elastizität der elastischen Elemente b5 18 und 19 durch den Druckkontakt verformt werden. Auf diese Weise lassen sich die Heizelemente 2a, 3a und die Kathodenspitze 1 festklemmen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die beiden

Heizelemente 2a und 3a aus Borkarbid (B₄C) bestehen. Dieses besitzt eine höhere Schmelztemperatur (etwa 3000⁰K) als pyrolitisches Graphit (etwa 2200⁰K). Die Wärme, welche durch die Heizelemente 2a und 3a erzeugt wird, erhöht die Temperatur Kathodenspitze 1 und die Temperatur der inneren Trägerteile 9 und 11. Wenn die Heizelemente 2a und 3a aus Borkarbid eine Temperatur von 2000° K erreichen, haben die Trägurteile 9 und 11 eine Temperatur von etwa 1500° K ~ 1700° K. Λ üfgrund dieses Temperaturanstieges werden die Trägerteile 9 und 11 von der Mitte der Elektronenstrahlquelle weg nach außen erweitert. Die elastischen Elemente 18 und 19 werden dabei über die Isolatoren 22 und 23, welche stabförmig ausgebildet sein können, einer mechanischen Spannung unterworfen. Da die elastischen Elemente 18 und 19 an den Trägern 4 und 5 an Stellen befestigt sind, an denen der Temperaturanstieg aufgrund der von den Heizelementen 2a und 3a herbeigeführten Wärme niedrig ist, behalten diese ihre Elastizität bei, und sie werden in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung gedehnt. Die Verformung der inneren Trägerteile 9 und 11 aus dem elektrisch leitfähigen Material aufgrund der Wärmeausdehnung wird durch die elastischen Elemente 18 und 19 ausgeglichen. Der elektrische Widerstand an jeder mechanischen Kontaktstelle bleibt daher stabil, und auch die Kathodenspkze wird ortsfest an der vorbestimmten Stelle gehalten.

Die F i g. 2 zeigt einen wesentlichen Teil eines anderen Ausführungsbeispieles. Bei diesem Ausfühningsbeispiel sind Isolatoren 22a und 23a in der Weise angeordnet, daß sie durch die Trägerteile 10a und 12a schräg hindurchgeführt sind. Sie bilden einen spitzen Winkel θ mit der Vertikalen und weisen gegenüber der Vertikalen geneigte Oberflächen auf. Die Spannungskraft F, welche von den Trägerteilen 9 und 11 ausgeübt wird, ist auf F sinus Θ verringert. Diese Spannung wird von elastischen Elementen 18a und 19a aufgenommen.

Die Fig.3 zeigt einen wesentlichen Teil eines weiteren Ausführungsbeispieles, bei dem elastische Elemente 24 und 25 in den Einschnitten der Träger 4 und 5 angeordnet sind. Jeweils ein Ende der elastischen Elemente 24, 25 ist mit Hilfe eines isolierenden Anschlages 26 und 27 festgelegt. Das andere Ende eines jeden elastischen Elementes 24 und 25 ist verkeilt, wie es aus den Figuren zu ersehen ist. Auf diese Weise bilden die elastischen Elemente einen Bogen, dessen Wölbung mit den äußeren Trägerteilen 10 und 12 in Berührung steht. Demzufolge ist die von der mechanischen Spannung ausgeübte Kraft, welche aus der Expansion der inneren Trägerteile 9 und 11 resultiert, durch die elastischen Elemente 24 und 25 aufgenommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Glühemissionselektronenstrahlquelle mit einer bei Erhitzung Elektronen aussendenden Kathodenspitze, die zu der Öffnung einer Wehnelt-Elektrode ausgerichtet ist, mit zwei aus elektrisch leitfähigem Material bestehenden Trägern mit frontseitigen Trägerteilen, wobei mindestens ein Trägerteil elastisch deformierbar ausgebildet ist und ein elastisches Element zwischen diesem Trägerteil und dem zugehörigen Träger angeordnet ist, und mit zwei Heizelementen, wobei zwischen den Trägerteilen durch den von dem elastischen Element ausgeübten Druck die Heizelemente und die dazwischen liegende Kathodenspitze eingeklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elastische Elemente (18, 19; 18a, 19a; 24, 25) jeweils mit einem Ende an den Trägern (4, 5) an Stellen befestigt sind, an denen der Temperaturanstieg aufgrund der von den Heizelementen (2a, 3a) abgeführten Wärme niedrig ist, und mit den anderen Enden über Isolatoren (22, 23; 22a, 23a; 26, 27) an den Trägerteilen (9,11) anliegen.

2. Glühemissionselektronenstrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerteile (9, 11) durch Einschnitte an den Trägern (4, 5) gebildet sind, mit innen liegenden Trägerteilen (9, 11), zwischen welche die Heizelemente (2a, 3a) und die Kathodenspitze (1) geklemmt sind und äußeren Trägerteilen (10, 12) zur verschiebbaren Führung der Isolatoren (22,23; 22a, 23a;.

3. Glühemissionselektronenstrahlquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (24, 25) in zwischen den durch Einschnitte in den Trägern (4, 5) gebildeten äußeren und inneren Trägerteilen (10, 12 bzw. 9, 11) bogenförmig eingespannt sind, wobei jeweils das eine Ende des elastischen Elements im Innern des Einschnitts und das andere Ende gegen den am inneren Trägerteil (9,11) befestigten Isolator (26,27) und der bogenförmig gekrümmte Teil gegen den äußeren Trägerteil (10,12) abgestützt sind.