DE3717974A1

DE3717974A1 - Gluehkathode

Info

Publication number: DE3717974A1
Application number: DE19873717974
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Mori; Suzuya Yamada; Mitsuaki Saito; Hirotoshi Hagiwara; Kenichi Ehara
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-01-28
Also published as: GB2192751B; GB8712116D0; US4878866A; GB2192751A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühkathode als Glühelektronenquelle für Geräte, wie verschiedene Ionen quellen, Plasmageneratoren, Elektronenstrahlbeschleuni ger, Gasionenlaser, Drei-Elektroden-Sputtervorrichtun gen (Kathodenzerstäubungsvorrichtungen) usw.

Es ist eine verbreitete Technik geworden, einen Ionen strahl in einem Ionenimplantations- und Mikrolithogra phie-Prozeß zur Herstellung von integrierten Schaltun gen höchster Integrationsdichte zu verwenden. Zu diesem Zweck wid eine Ionenquelle benutzt, indem Glühelektro nen von einer geheizten Kathode auf ein Gas aufprallen und dadurch eine elektrische Entladung verursachen. Da bei ist es wichtig, daß die Intensität des Ionenstrahls möglichst hoch ist, um die Zeiten für die Ionenimplanta tion oder die Ionenstrahlätzung zu verkürzen. Zur Stei gerung der Intensität des Ionenstrahls wird eine Glüh kathode mit einem Glühelektronenemitter aus einer hitze festen und elektrisch leitfähigen, anorganischen Verbin dung anstelle der konventionellen Glühkathode mit einem Metallsubstrat mit einem hohen Schmelzpunkt vorgeschla gen. Da die vorgeschlagene Glühkathode aus einem Materi al mit niedriger Austrittsarbeit besteht und eine große Oberfläche aufweist, kann sie die Intensität des Ionen strahls beachtlich erhöhen, verglichen mit der konven tionellen Glühkathode mit einem hohen Schmelzpunkt. Wei ter hat die vorgeschlagene Glühkathode eine relativ niedrige Betriebstemperatur und dementsprechend ist die Abnutzung der Kathode aufgrund von Verdampfung stark verringert. Dadurch wird die Lebensdauer der Kathode verlängert. Beispielsweise wurde eine Verlängerung der Lebensdauer erreicht durch Ersatz von Wolfram durch Lanthanhexaborid (LaB₆) für die Glühkathode einer Cusp- H^--Ionenquelle [A. Takagi et al., Multicups H^- ion source at KEK(III) Proc., 9th symp. on ISIAT '85, 109 (1985)].

Bekannt war eine Glühkathode von geringer Größe, die durch Wickeln eines Glühelektronenemitters aus einem Metall, wie Wolfram, Tantal oder dergl., in Spulenform hergestellt wurde ("Ion Source Technology" von Junzo Ishikawa, veröffentlicht von IONICS Kabushiki Kaisha im Mai 1986). Die Glühkathode aus dem spulenförmigen Glüh elektronenemitter hat jedoch den Nachteil, daß sie im Betrieb ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld bewirkt, daß das Plasma, das von dem Elektronenstrahl erzeugt wird, ungleichmäßig wirkt. Gleichzeitig stört es die Stabilisierung des Ionenstrahls. So wird beispielsweise in einer Ionenquelle vom Elektronen-Bombardement-Typ, die zur Herstellung von hochintegrierten Schaltungen und für andere Anwendungen verwendet wird, eine Glühkathode benutzt, um eine elektrische Entladung durch den Zusam menprall von Glühelektronen mit Gas zu erhalten. Wenn sich jedoch ein magnetisches Feld um die Glühkathode herum ausbildet, stört das magnetische Feld den Strom der Glühelektronen, wodurch sich eine ungleichmäßige Entladung in dem Gas ausbildet [3D Simulation of the Primary Electron Orbits in a Magnetic Multipole Plasma Source von Y. Ohara et al., Proc. 10th symp. on ISIAT, Tokyo, '86, S. 157 (1986)].

Andererseits ist eine Glühkathode von der Art bekannt, daß ein Glühelektronenemitter in Form einer Scheibe oder eines flachen Blattes aus gesintertem Lanthanhexaborid verwendet wird und ein Wolfram-Heizfaden in der Nähe des Glühelektronenemitters angebracht wird, so daß dieser durch die Abstrahlungshitze des Heizfadens erwärmt wird [Large - area lanthanum hexaboride electron emitter von D. M. Goebel et al., Rev. Sci. Instrum. 56(9), September 1985, Seiten 1717-1722].

Eine solche indirekte geheizte Glühkathode erfordert je doch eine sehr hohe Heizleistung. Der Aufbau der Kathode ist kompliziert und die Emissionscharakteristik wird verschlechtert, da das Metall, aus dem der Heizfaden be steht, verdampft und sich auf der Oberfläche der Glüh kathode niederschlägt.

Weiterhin ist eine direkte geheizte Glühkathode bekannt, bei der ein elektrischer Strom beiden Enden eines haar nadelförmigen Heizfadens aus Lanthanhexaborid zugeführt wird (Directly heated LaB₆ cathodes for ion source operation von K. N. Leung, Vacuum/Band 36/Nr. 11/12, Sei ten 865-867).

Obwohl diese Glühkathode die obenerwähnten Nachteile verhindern kann, entsteht trotzdem ein magnetisches Feld um den Heizfaden herum, da ein Heizstrom durch den Heiz faden fließt.

Im allgemeinen ist es notwendig, eine Glühkathode an Trägerelektroden in einem Apparat, wie einer Ionenquelle, fest und auswechselbar zu befestigen. Manchmal wird die Glühkathode an einem Anschlußblock aus isolierendem Sub stratmaterial befestigt. Der Aufbau der Glühkathode hatte jedoch den folgenden Nachteil. Wenn die Kathode in einem Plasma betrieben wird, unterliegen die Metallteile der Kathode einem Sputtereffekt (Kathodenzerstäubung) durch Ionen des Plasmas. Dies führt zum Aufdampfen des Metalls auf der Oberfläche des Glühelektronenemitters. Infolge dessen verschlechtert sich die Glühelektronenemissions eigenschaft dieses Emitters. Weiterhin lagert sich das verdampfte Metall auch auf isolierenden Teilen (z. B. dem Anschlußblock, einem Isolator, einem Abstandshalter und auf anderen Teilen der Glühkathode) ab. Dadurch wer den die Isolationseigenschaften der isolierenden Teile verringert, so daß es leicht zu Kurzschlüssen kommen kann.

Um das Problem des Aufdampfens von Metall auf dem Glüh elektronenemitter zu lösen, gab es bisher nur den Weg, die Glühkathode zu ersetzen. Zur Lösung des Problems der Abnahme der Isolationseigenschaften gab es nur den Weg der Erweiterung des Abstands zwischen den beiden An schlüssen oder die Bildung von Stegen und Aussparungen auf der Oberfläche des isolierenden Substrats zwischen den beiden Anschlüssen. Diese Maßnahmen verhindern je doch eine Verkleinerung der isolierenden Teile.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Glühkatho de vorzusehen, bei der das Magnetfeld, das um den Glüh elektronenemitter entsteht, wirksam ausgelöscht wird, so daß die nachteiligen Wirkungen des magnetischen Fel des nicht auftreten.

Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glühkathode vorzuschlagen, die einen großen Emissi onsstrom zuläßt und den Wärmeverlust durch Wärmeabstrah lung minimiert.

Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glühkathode vorzusehen, die eine lange, stabile Be triebszeit ohne den Einfluß von Sputtereffekten zuläßt.

Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glühkathode vorzusehen, die Hitzeschocks aushält und leicht zu handhaben ist, auch wenn ein zerbrechli cher Glühelektronenemitter verwendet wird.

Die genannten und viele weitere Aufgaben der vorliegen den Erfindung wurden durch eine Glühkathode gelöst, die zwei parallele Glühelektronenemitterelemente aus einer hitzefesten, elektrisch leitenden, anorganischen Verbin dung umfaßt, wobei jeweils ein Ende der Emitterelemente elektrisch mit dem Ende des anderen Emitterelementes ver bunden ist und die freien Enden als Stromzuführungen dienen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß damit eine Glühkathode geschaffen wird, die einen einzigen länglichen Glühelektronenemitter aus einer hit zefesten, elektrisch leitenden Verbindung umfaßt, die in Form von zueinander parallelen Schlangen in einer Ebene gebogen ist. Dabei dienen beide Enden des schlangenför migen Glühelektronenemitters als Stromzuführungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer Ausfüh rungsform des Glühelektronenemitters in Wendelform, der für die Kathode entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 die Herstellung des Glühelektronenemitters in Wendelform in der Fig. 1;

Fig. 3 ein Beispiel für die Herstellung eines wendelförmigen Glühelektronenemitters, der bei der Glüh kathode nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Glühelektronen emitters in Wendelform für die Glühkathode nach vorlie gender Erfindung;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Glühelektronenemit ters in Wendelform;

Fig. 6 eine Vorderansicht des Glühelektronenemit ters der Fig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht von unten des Glühelektronen emitters der Fig. 6;

Fig. 8 eine Vorderansicht eine Ausführungsform der Glühkathode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Glühkathode in Richtung des Pfeils B in Fig. 8;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine weitere Ausfüh rungsform der Glühkathode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Vorderansicht der Glühkathode nach Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung entlang der Li nie C-C der Fig. 11;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer Aus führungsform eines Anschlußblocks für die Glühkathode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine Schnittdarstellung des Anschluß blocks der Fig. 13;

Fig. 15 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Anschlußblocks;

Fig. 16 die Wirkung des Anschlußblocks;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht einer an deren Ausführungsform der Glühkathode, bei der eine Ab deckung montiert ist;

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung der Ab deckung, die in Fig. 17 dargestellt ist;

Fig. 19 eine Vorderansicht einer weiteren Aus führungsform der Glühkathode nach vorliegender Erfindung;

Fig. 20 einen Längsschnitt durch die Glühkathode der Fig. 19;

Fig. 21 eine Draufsicht auf die Glühkathode nach Fig. 20;

Fig. 22 eine Vorderansicht einer noch weiteren Ausführungsform der Glühkathode gemäß vorliegender Er findung;

Fig. 23 einen Längsschnitt der Glühkathode der Fig. 22;

Fig. 24 eine Draufsicht auf die Glühkathode der Fig. 22;

Fig. 25 eine Draufsicht auf eine weitere Ausfüh rungsform des Glühelektronenemitters für die Glühkatho de der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 eine Draufsicht auf eine weitere Ausfüh rungsform des Glühelektronenemitters für die Glühkathode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 27 eine Draufsicht, die eine weitere Ausfüh rungsform des Glühelektronenemitters zeigt;

Fig. 28 eine Draufsicht auf die Glühkathode, bei der der Glühelektronenemitter der Fig. 27 montiert ist; und

Fig. 29 eine Seitenansicht der Glühkathode, bei der der Glühelektronenemitter der Fig. 27 montiert ist.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen er läutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Glühelektronen emitters, wie er für die Glühkathode nach der vorliegen den Erfindung verwendet wird. Dabei erstrecken sich zwei Glühelektronenemitterelemente 1 A, 1 B zueinander parallel und sind wendelförmig aufgewickelt. An einem Ende sind die beiden Elemente miteinander elektrisch verbunden, so daß dieses Ende einen Umkehrpunkt 2 darstellt, und die anderen Enden 3 A, 3 B dienen als Stromzuführungen. Selbst verständlich kann der Glühelektronenemitter auch aus ei nem einzigen länglichen Material gebildet sein, so daß dann keine elektrische Verbindung an dem Umkehrpunkt 2 vorgesehen werden muß.

In der vorliegenden Erfindung wird eine hitzebeständige und elektrisch leitfähige anorganische Verbindung aus den folgenden verwendet. Ein Hexaborid von wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkali metalle und der Gruppe der Lanthanelemente mit der Ordnungszahl 57 bis 71; oder ein Diborid von wenigstens einem der folgenden Elemente Ti, Zr und Ta, oder ein Carbid oder ein Nitrid von wenigstens einem der folgen den Elemente Ti, Zr, Hf, V, Nb und Ta, z. B. ein Einkri stall oder ein Sinterprodukt von SrB₆, LaB₆, TiB₂, ZrB₂, TaB₂, TiC, ZrC oder HfC.

Der Glühelektronenemitter kann hergestellt werden durch Drahtfunkenerosion eines röhrenförmigen Substrats aus einer der obenerwähnten Verbindungen.

Wenn das röhrenförmige Substrat aus einem Einkristall hergestellt ist, kann der Glühelektronenemitter durch Bearbeitung des einkristallinen, röhrenförmigen Körpers mittels einer Drehbank oder einer Schleifmaschine gebil det werden oder dadurch, daß er mittels einer Funken erosionsanlage oder durch Ultraschall geschnitten wird. Sofern der Glühelektronenemitter ein Sinterprodukt ist, wird ein röhrenförmiges Sinterprodukt durch Sinterung des Pulvers der obenerwähnten Verbindung hergestellt und dann mittels der obenerwähnten Maschinen geschnit ten oder nachgeschnitten.

Fig. 2 zeigt, wie der Glühelektronenemitter aus einem röhrenförmigen Substrat mittels eines Drahtfunkenero sionsverfahrens hergestellt wird. Dabei wird ein Draht 7 der Drahtfunkenerosionsanlage an einem Ende des röh renförmigen Substrats angesetzt und das röhrenförmige Substrat wird um seine Mittelachse gedreht, während es gleichzeitig in axialer Richtung bewegt wird. Dadurch werden zwei gegenüberliegende Glühelektronenemitter elemente in einer Wendelform gewonnen.

Wenn die Drahtfunkenerosion nach dem obenerwähnten Drahtfunkenerosionsverfahren von der Nähe von einem En de des röhrenförmigen Substrats begonnen wird, sind die beiden gegenüberliegenden Glühelektronenemitterelemente in Wendelform nur an dem äußersten Ende verbunden, wo durch der Umkehrpunkt aus einem Stück ausgeführt werden kann.

Durch Bildung der beiden gegenüberliegenden Glühelektro nenemitterelemente in Wendelform mit einem Umkehrpunkt ist die Stromrichtung eines Stroms durch den Glühelektro nenemitter für jedes Element entgegengesetzt. Dadurch ist die magnetische Feldrichtung, die sich um jedes der Elemente herum ausbildet, jeweils entgegengesetzt und dadurch löschen sich die beiden magnetischen Felder ge genseitig aus. Somit gibt es kein magnetisches Feld, das ungünstige Auswirkungen auf den Glühelektronenemitter hat.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Glüh elektronenemitters, der an einem Ende ein Paar von End stücken 3 A, 3 B aufweist, die parallel zu der Achse des röhrenförmigen Substrats getrennt sind. Der Glühelektro nenemitter ist folgendermaßen hergestellt. Am Ende der Funkenerosionsbearbeitung wird die Drehbewegung des röh renförmigen Substrats beendet und das röhrenförmige Sub strat unterliegt ausschließlich einer Bewegung in Axial richtung. Um eine einfache Verbindung des Paars von End stücken 3 A, 3 B mit metallischen Stücken 6 A, 6 B (im fol genden beschrieben) herzustellen, ist dieses Paar von Endstücken 3 A, 3 B dergestalt fertigbearbeitet, daß die Stücke ebene Oberflächen aufweisen, die einander par allel sind. Auch dies wird durch Drahtfunkenerosions bearbeitung erreicht. Auf gleiche Weise wird eine Öff nung 13 in jedem der Endstücke 3 A, 3 B gebildet, die zum Befestigen einer Schraube dient (siehe Fig. 5, 6, 7).

Der Glühelektronenemitter wird vorzugsweise durch Ver bindung der beiden Endstücke 3 A, 3 B mit einem Anschluß block 9 mittels der Metallteile 6 A, 6 B befestigt, um ei nen Strom durch den Glühelektronenemitter schicken zu können und ihn zu halten. Dies ist in den Fig. 8 bis 12 dargestellt. Die Metallteile können jede beliebige Form aufweisen, solange sie für den obenerwähnten Zweck ver wendet werden können. Es ist sehr wichtig, daß die Me tallteile 6 A, 6 B an dem Anschlußblock 9 genau befestigt werden. Wenn hier ein Fehler in dem Abstand oder der Par allelität zwischen den Metallteilen 6 A und 6 B auftritt, kann dies eine Verwindung der wendelförmig aufgewickel ten Glühelektronenemitterelemente verursachen, wodurch diese kurzgeschlossen werden können oder brechen.

Als Material für die Metallteile wird vorzugsweise ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie W, Ta, Mo, ver wendet. Es kann jedoch auch Cu eingesetzt werden, wenn die Temperatur der Glühkathode niedrig ist und die Me tallteile wirksam gekühlt werden. Folien 15 A, 15 B aus einem Material, wie Ta, Mo, können jeweils zwischen die Metallteile 6 A, 6 B und die Endstücke 3 A, 3 B eingelegt werden, um einen guten elektrischen Kontakt zu erzielen. Für den Fall, daß LaB₆ als hitzefestes und elektrisch leitfähiges, anorganisches Material verwendet wird und sofern die Metallteile im Betrieb auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt werden, sollte ein anti-reaktives Material, wie eine Rheniumfolie, ein Graphitblatt, ein Kohlenstoffblatt oder dergl., zwischen die Metallteile und die Endstücke eingelegt werden, so daß die Metalltei le nicht mit dem anorganischen Material reagieren und die elektrische Leitfähigkeit an den Kontaktstellen nicht herabgesetzt wird.

Der Anschlußblock 9 sollte aus einem Material herge stellt sein, das thermische Schocks erträgt, und eine Form aufweisen, die einem solchen thermischen Schock gut widersteht. Zu diesem Zweck wird Keramik, wie Alumi niumoxid, Bornitrid, Siliciumdioxid, Glimmer und dergl., verwendet. Die Form dieses Blocks sollte vorzugsweise möglichst einfach sein, z. B. eine runde Platte, eine rechteckige Platte, usw. Für die Stromzuleitung zu den Metallteilen 6 A, 6 B ist ein Paar von Stromanschlüssen 10 A, 10 B an dem Anschlußblock 9 befestigt, von denen je ein Ende durch den Anschlußblock 9 hindurchgeführt und je weils mit einem Metallstück 6 A, 6 B verbunden ist, wie das in Fig. 8 dargestellt ist.

Der Durchmesser der Öffnungen in dem Anschlußblock 9 ist etwas größer als der Durchmesser des mit Gewinde versehenen Stückes von jedem der Stromanschlüsse 10 A, 10 B, damit die Verbindung der Anschlüsse mit den Metalltei len nachjustiert werden kann. Die Verwendung einer Schablone erleichtert die Justierung der Positionen der Metallteile und der Stromzuführungen. Nach der Positi onsjustierung wird der Glühelektronenemitter mittels entsprechender Schrauben 11 A, 11 B und Muttern 12 A, 12 B an den Metallteilen 6 A, 6 B befestigt.

Es ist nicht immer nötig, den Anschlußblock 9 zu durch bohren, um die Stromanschlüsse durch den Anschlußblock 9 hindurchzuführen. Die Stromanschlüsse und die Metall teile können auch auf dem Anschlußblock aufliegen und werden dann daran befestigt, wie in den Fig. 10 bis 12 dargestellt. Weiterhin kann ein einziges Metallstück an stelle der Metallteile 6 A, 6 B und der Stromanschlüsse 10 A, 10 B verwendet werden.

Durch die Verbindung der Endstücke 3 A, 3 B des Glüh elektronenemitters mit dem Anschlußblock 9 kann keine starke Kraft von außen auf die Endstücke des Emitters einwirken, wenn der Anschlußblock bewegt wird. Daher besteht auch kein Risiko eines Bruches des Glühelektro nenemitters.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Glüh kathode der vorliegenden Erfindung sind zwei parallele Glühelektronenemitterelemente in Wirbel- oder Spiral form in einer Ebene aufgewickelt. Dabei wird ein einzel ner Glühelektronenemitter aus hitzefestem und elektrisch leitendem, anorganischem Material in seiner Mitte ge bogen, so daß sich zwei Glühelektronenemitterelemente parallel zueinander erstrecken. Diese Elemente werden in Wirbel- oder Spiralform um das gebogene Stück als Mittel punkt in einer Ebene gewunden. Beide Enden der Glüh elektronenemitterelemente werden als Stromzuführungen benutzt und mit einer Heizstromquelle verbunden.

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in bezug auf Fig. 25 beschrieben.

Der Glühelektronenemitter der zweiten Ausführungsform besteht aus dem gleichen Material wie die erste Ausfüh rungsform.

Der Glühelektronenemitter muß eine längliche Form aufwei sen, damit eine gleichförmige Beheizung durch direkten Anschluß an einen elektrischen Strom erreicht werden kann. Die Länge, die Dicke und die Form des Querschnitts kön nen frei ausgewählt werden in Abhängigkeit von dem zu verwendenden Material und dem Emissionsmuster von Glühelek tronen aus dem Glühelektronenemitter. In der zweiten Ausführungsform ist es wichtig, daß der Glühelektronen emitter dadurch gebildet wird, daß ein einzelnes, lan ges Glühelektronenemitterelement in der Mitte gebogen wird, so daß sich zwei Emitterelemente parallel zueinan der erstrecken. Durch diese Struktur sind die Richtun gen der elektrischen Ströme, die durch die beiden Glüh elektronenemitterelemente fließen, einander entgegenge setzt. Dadurch ist auch die Richtung der in den Glüh elektronenemitterelementen erzeugten magnetischen Felder einander entgegengesetzt, so daß sie sich gegenseitig aufheben. Dementsprechend können sie nicht zu schädli chen Wirkungen an der Glühkathode führen.

Es ist weiterhin wichtig für die zweite Ausführungsform, daß die beiden parallelen Glühelektronenemitterelemente in Wirbel- oder Spiralform gewunden sind. Dadurch wird die nutzlose Wärmeabstrahlung von dem Glühelektronen emitter verringert, und es ist eine Abstrahlung von Glühelektronen mit hoher Dichte möglich. Weiterhin ist der Aufbau der Glühkathode dadurch sehr kompakt.

Es ist wichtig, daß die Endstücke 3 A, 3 B der Glühelek tronenemitterelemente als Stromzuführungen mit der Heiz stromquelle verbunden werden, die dazu dient, den Glüh elektronenemitter zu heizen. Durch diese direkte Strom versorgung des einzelnen, langen Glühelektronenemitters kann die erforderliche Heizleistung für die Glühkathode gering gehalten werden und der Aufbau der Kathode kann einfach sein.

Bei weiteren Studien des Aufbaus der Glühelektronen emitter haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung eine weitere Ausführungsform gefunden, bei der die Ma gnetfelder wirkungsvoll aufgehoben werden. Diese Glüh kathode nach einer abgewandelten Ausführungsform ist so aufgebaut, daß ein einziges, langes Glühelektronen emitterelement aus hitzefestem und elektrisch leitfähi gem, anorganischem Material in einer Schlangenform in einer Ebene angeordnet ist, wobei gegenüberliegende Ab schnitte in einer Schlangenform einander parallel sind und beide freien Enden des geschlängelten Glühelektro nenemitterelements als Stromzuführungen mit der Heiz stromquelle verbunden werden. Das heißt, mehrere Ab schnitte, die ein einziges Glühelektronenemitterelement bilden, sind zueinander parallel in einer Ebene angeord net und die beiden zugehörigen Enden der Abschnitte sind abwechselnd verbunden, um einen einzigen Glühelektronen emitter mit einer Schlangenform zu bilden. Die obener wähnten Ausführungsform ist in Fig. 26 dargestellt.

Für den Glühelektronenemitter wird das gleiche Material verwendet wie für die erste Ausführungsform. Der Glüh elektronenemitter muß ein länglicher, dünner Körper sein, damit gleichförmige Wärmeabstrahlung durch direkten An schluß eines elektrischen Stroms erreicht werden kann. Die Länge, die Dicke und die Form des Querschnitts des Glühelektronenemitters können frei entsprechend dem zu verwendenden Material und dem Emissionsmuster der Glüh elektronen bestimmt werden.

Der erste wichtige Punkt dieser Ausführungsform ist, daß der Glühelektronenemitter aus einer hitzebeständi gen und elektrisch leitenden, anorganischen Verbindung besteht und aus einem einzigen, länglichen Körper be steht, der in einer parallelen Schlangenform in einer Ebene angeordnet ist.

Fig. 26 zeigt einen geschlängelten und parallel ange ordneten Glühelektronenemitter mit einer Vielzahl von geraden Abschnitten 24, einer Vielzahl von gebogenen Abschnitten 2, einer Vielzahl von entgegengesetzt ge bogenen Abschnitten 18 und zwei Stromzuführungen 3 A, 3 B. Die nebeneinanderliegenden, geraden Abschnitte sind ab wechselnd durch die gebogenen Abschnitte 2 und 18 ver bunden und die geraden Abschnitte sind zueinander pa rallel und weisen einen gleichen Abstand voneinander auf. Bei einer solchen Anordnung sind die elektrischen Strö me, die in den benachbarten, geraden Abschnitten fließen, einander entgegengerichtet. Auf diese Weise löschen sich die magnetischen Felder, die durch die benachbarten, ge raden Abschnitte erzeugt werden, gegenseitig aus. Dem entsprechend werden keine unerwünschten magnetischen Fel der erzeugt. Vorzugsweise ist die Anzahl der Biegungen in dem schlangenförmigen Glühelektronenemitter drei oder mehr, um den Auslöschungseffekt der magnetischen Felder und die räumliche Dichte der emittierten Glühelektronen zu verbessern.

Der nächste wichtige Punkt ist, daß der geschlängelte und parallel angeordnete Glühelektronenemitter in einer Ebene angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung wird die nutzlose Wärmeabstrahlung von dem Glühelektronen emitter verringert. Außerdem wird die räumliche Emissi onsdichte der Glühelektronen sehr hoch und die Glüh kathode kann sehr klein werden.

Der dritte wichtige Punkt ist, daß die Endstücke 3 A, 3 B des Glühelektronenemitters als Stromzuführungen verwen det werden, die mit der Heizstromquelle des Emitters verbunden werden. Durch diese direkte Stromversorgung des länglichen Glühelektronenemitters kann die Heizlei stung gering gehalten werden und eine einfache Konstruk tion der Glühkathode erreicht werden.

Im folgenden wird der Anschlußblock für die Glühkatho denstruktur beschrieben.

Der Anschlußblock sollte eine Struktur haben, bei der es schwierig ist, ihre Isolationseigenschaft durch Abla gerungen von elektrisch leitenden Substanzen durch den Sputtereffekt (Zerstäubungseffekt) zu verringern. Dazu ist wenigstens eine Nut in einer Oberfläche des Anschluß blocks ausgebildet, deren Breite an der Öffnung an der Oberfläche des Anschlußblocks kleiner ist als ihre Brei te innerhalb des Anschlußblocks.

Als Material für den Anschlußblock kann vorzugsweise Aluminiumoxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid, Keramik des Siliciumdioxid-Typs, Keramik des Glimmer-Typs oder ein anderes ähnliches Material verwendet werden.

Die Fig. 13 bis 15 zeigen eine Ausführungsform des An schlußblocks, wie er für die Glühkathode der vorliegen den Erfindung verwendet wird. Die Breite A einer Nut 16 innerhalb des Anschlußblocks 9 ist größer als die Breite B an der Öffnung an der Oberfläche des Anschlußblocks. Die Form des Querschnitts der Nut ist nicht auf eine runde Form, wie in Fig. 14, begrenzt; es kann genau so eine Dreiecksform, wie in Fig. 15, verwendet werden. Ge nau so kann die Nut eine ovale Form oder eine im wesent lichen rechteckige Form aufweisen, solange die Breite der Nut im Inneren größer ist als die Breite an ihrer Öffnung.

Wenn die Glühkathode mit dem Anschlußblock verwendet wird, spratzen elektrisch leitfähige Substanzen 19 (siehe Fig. 16) aufgrund der Sputterung (Kathodenzer stäubung). Dadurch entsteht eine elektrisch leitfähige Lage auf der Oberfläche des Anschlußblocks durch Auf dampfen, wie in Fig. 16 dargestellt. Da die Aufdampfung jedoch einer Richtungwirkung unterliegt und wenigstens eine Nut vorhanden ist, die eine innere Breite hat, die größer ist als die Breite an der Öffnung in der Ober fläche des Anschlußblocks aus isolierendem Material, verbleibt ein Abschnitt 21 in der Nut im toten Winkel, in dem sich keine Aufdampfungslage bildet. Dadurch wird die Isolation zwischen dem Metallteil 6 A und dem Metall teil 6 B aufrechterhalten.

Eine langdauernde Benutzung der Glühkathode ohne Nach teile durch Sputtern wird dadurch erreicht, daß man eine Abdeckung aus isolierendem Material um den Anschlußab schnitt des Glühelektronenemitters herum vorsieht. Der Anschlußabschnitt umfaßt den Anschlußblock 9 und die zwei Endstücke 3 A, 3 B des Glühelektronenemitters. Die Abdeckung sollte den Anschlußblock als ein Element der Glühkathode vollständig bedecken, um die Aufdampfung des leitenden Materials auf die Oberfläche des Anschluß blocks zu verhindern, da diese Aufdampfung dazu führen kann, daß ein Kurzschluß zwischen den Endstücken 3 A, 3 B entsteht (siehe Fig. 17).

Am besten ist es, wenn die Abdeckung alle metallischen Teile, die die Glühkathode bilden, vollständig bedeckt. Dadurch wird verhindert, daß die Glühelektronenemissi onseigenschaften des Glühelektronenemitters durch das Aufdampfen von metallischen Substanzen auf ihm ver schlechtert wird. Die äußere Anordnung der Abdeckung kann in beliebiger Form erfolgen, beispielsweise in Form einer rechteckigen Box oder als Zylinder, wenn nur der Anschlußabschnitt vollständig bedeckt ist. Als Material für den Anschlußblock ist Keramik, wie Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumdioxid-Keramik, Glim mer-Keramik, zu bevorzugen, da diese besonders hitze fest sind.

Erfindungsgemäß erzeugt die Glühkathode kein magnetisches Feld, wenn sie sich im Betrieb befindet. Eine Ionenquel le mit einer Glühkathode nach der vorliegenden Erfin dung erzeugt ein stabiles Plasma, ohne Störungen des ma gnetischen Feldes zu verursachen.

Die Glühkathode der vorliegenden Erfindung kann leicht in Vorrichtungen, wie einem Plasmagenerator, verwendet werden, und es besteht keine Gefahr, daß sie im Betrieb zerbricht. Die Belastung des Glühelektronenemitters auf grund der Wärmeausdehnung ist gering, und daher ist er widerstandsfähig gegen Wärmeschock.

Bei der Glühkathode der vorliegenden Erfindung gibt es im Betrieb keine unerwünschten Aufdampfungen von elek trisch leitfähiger Substanz durch Sputtern auf der Ober fläche des Glühelektronenemitters und daher auch keine Verschlechterung der Glühelektronen-Emissionseigenschaf ten. Weiterhin gibt es auch keine Aufdampfung von elek trisch leitfähiger Substanz auf der Oberfläche des An schlußblocks, wodurch es keinen Kurzschluß der An schlüsse geben kann.

Die Glühkathode nach der vorliegenden Erfindung eignet sich für Ionenquellen mit thermionischem Aufprall, z. B. nach Kaufman oder für ein Calutron, für eine Ausführung mit vielen Elektroden im magnetischen Feld (Auffänger- Typ), für eine Ionenquelle mit Elektronenoszillation, wie nach Nielsen, oder des Scandinavian-Typs, für Sput terionenquellen, wie Plasmastrahlionenquellen, Hill-und- Nelson-Ionenquellen, verschiedene Ionenquellen, wie PIG- Ionenquellen, Mono-Plasmatron, Duoplasmatron, Duopiga tron, für einen Sputterapparat mit drei Elektroden, für Elektronenstrahl-Schweißgeräte, für Elektronenstrahl- Fusionsgeräte, für eine Elektronenstrahl-Belichtungs vorrichtung, ein Elektronenmikroskop und eine Kathoden strahlröhre.

Beispiele für die Glühkathode der vorliegenden Erfindung werden im folgenden eingehend beschrieben.

Beispiel 1

Lanthanhexaborid wird als Material für einen Glühelektro nenemitter verwendet und ein Zylinder mit einem Außen durchmesser von 10 mm, einem Innendurchmesser von 7 mm und einer Höhe von 28 mm wurde durch Drahtfunkenerosion vorbereitet. Ein Schlitz 4 wurde durch das Drahtfunken erosionsverfahren gebildet, wodurch zwei Endstücke 3 A, 3 B an einem Endstück des Zylinders entstanden, wie in Fig. 4 dargestellt. Ein durchgehendes Loch 5 wurde in der Nähe des entgegengesetzten Endabschnitts geformt. Der Funkenerosionsdraht wurde in das Durchbohrungsloch 5 eingeführt. Eine Drahtfunkenerosionsbearbeitung wurde durchgeführt, während der Zylinder um seine Mittelachse gedreht und gleichzeitig entlang seiner Axialrichtung be wegt wurde. Dadurch wurden zwei dünne Spiralenelemente mit einem Schnittabstand von 4,1 mm und einer Schnitt breite von 0,3 mm gebildet, wie in den Fig. 5 bis 7 dar gestellt. Metallstücke 6Å, 6 B aus Tantal wurden jeweils an die Endstücke 3 A, 3 B des auf diese Weise hergestell ten Glühelektronenemitters mittels der Schrauben 11 A, 11 B und der Muttern 12 A, 12 B, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, befestigt. Dann wurden die Metallstücke 6 A, 6 B und die Stromzuführungen 10 A, 10 B an dem Anschluß block 9 befestigt. Dieser Anschlußblock wurde aus Bor nitrid gefräst. Eine Nut 16 mit einem kreisförmigen Quer schnitt mit einem Durchmesser von 2 mm wurde auf einer Oberfläche des Anschlußblocks gebildet. Die Anschlüsse 10 A, 10 B wurden mit einer Gleichspannungsquelle verbun den. Der Glühelektronenemitter wird unter Vakuum von 10^-5 Torr (1,333 mPa) durch Anlegen eines Gleichstroms geheizt. Während die Temperatur des Glühelektronenemit ters durch ein optisches Pyrometer gemessen wurde, wurde die Spannung der Stromquelle eingestellt. Als Ergebnis wurde ein Strom von 98 A und eine Leistung von 490 W ge messen, die erforderlich waren, um die Temperatur des Glühelektronenemitters auf 2000°C zu halten. Es waren damit nur 70% der Leistung erforderlich, die nötig ist, um einen Heizfaden der gleichen Form mit einem recht eckigen Querschnitt von 1,5 × 1,75 mm zu beheizen. Wenn das magnetische Feld in einem Abstand von 5 cm von dem wendelförmigen Glühelektronenemitter mit einem Gauß meter gemessen wurde, wurde eine magnetische Kraft von 0,1 G (10^-5 Tesla) oder weniger beobachtet.

Beispiel 2

LaB₆-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 8 µm wurde mittels eines Heißpressungsverfahrens un ter einem Druck von 147 bar (150 kgf/cm²) und einer Tem peratur von 2000°C gesintert, um ein Sinterprodukt mit einer Porosität von etwa 15% zu erhalten. Das Sinter produkt wurde mit einem Drahtfunkenerosionsverfahren in Form eines röhrenförmigen Körpers mit einem Außendurch messer von 10 mm, einem Innendurchmesser von 7 mm und einer Höhe von 27,5 mm geformt. Dann wurden unter Ver wendung der gleichen Funkenerosionsmethode zwei parallel angeordnete Wendelelemente erhalten. Der Abstand der so erhaltenen Wendelelemente betrug 3,6 mm und die Schnitt breite 0,3 mm. Die Endstücke 3 A, 3 B der Glühelektronen emitter wurden entsprechend flach geformt mittels Draht funkenerosionsverfahren, wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Dann wurden die Endstücke 3 A, 3 B, die Metallteile 6 A, 6 B aus Tantal und die Stromzuführungen 10 A, 10 B aus Tantal mit dem Anschlußblock 9 aus Bornitrid unter Verwendung der entsprechenden Schrauben 14 A, 14 B aus rostfreiem Stahl verbunden. Dann wurden die Endstücke 3 A, 3 B mit den Metallstücken 6 A, 6 B mit dünnen Blättern 15 A, 15 B aus Tantal mittels der Schrauben 11 A, 11 B aus Molybdän und Muttern 12 A, 12 B aus Tantal verbunden.

Eine Abdeckung wurde hergestellt durch Schneiden eines gesinterten Körpers aus Bornitrid (Fig. 18) und die Ab deckung wurde mit dem Anschlußabschnitt des Glühelektro nenemitters verbunden, wie in Fig. 17 dargestellt.

Die so erhaltene Glühkathode wurde unter Vakuum von 10^-5 Torr (1,333 mPa) durch Anschluß eines Gleichstroms von 37 A geheizt. Die Glühkathode aus LaB₆ konnte auf eine normale Betriebstemperatur von 1500°C aufgeheizt werden. Die an die Glühkathode angelegte Spannung be trug 6,1 V. Dann wurden 6,1 V Spannung festgelegt und der Betriebsstrom wurde wiederholt ein- und ausgeschaltet. Dabei wurde nach fünfmaligen Ein- und Ausschalten fest gestellt, daß die Glühkathode aus LaB₆ nicht gebrochen war und keine Veränderung des Widerstands aufgetreten war. Messung des magnetischen Feldes in einem Abstand von 5 cm von dem Glühelektronenemitter mit einem Gauß meter ergab 0,1 G (10^-5 T) oder weniger.

Die Glühkathode wurde in eine Ionenquelle vom Cusp-Typ eingebaut und elektrische Entladungstests wurden durch geführt, indem man einen Entladungsstrom von 7 A und eine Entladungsspannung von 60 V über 81 h im Dauerbe trieb bei einem Vakuum von Argon mit 5 × 10^-5 Torr (6,66 mPa) anlegte. Die Prüfungen ergaben, daß kein Kurzschluß zwischen den Anschlüssen der Glühkathode ent stand und der Heizstrom der Kathode im Bereich von 39 bis 42 A stabil war.

Beispiel 3

Ein Glühelektronenemitter wurde auf die gleiche Weise vorbereitet wie in Beispiel 2. Dann wurden, wie in den Fig. 19 bis 21 gezeigt, Metallstücke 6 A, 6 B aus Molybdän an die Anschlüsse 10 A bzw. 10 B mittels der Schrauben 14 A, 14 B aus rostfreiem Stahl befestigt. Ein Anschluß block 9 aus Bornitrid wurde zwischen die Metallteile 6 A, 6 B eingefügt, während Isolatoren 22 A, 22 B aus Aluminium oxid zwischen den Anschlußblock 9 und die beiden Metall teile 6 A, 6 B eingefügt wurden. Daraufhin wurden diese mittels einer Schraube und einer Mutter aus rostfreiem Stahl verbunden.

Eine Abdeckung 23 aus Bornitrid wurde von oben auf die Metallteile 6 A, 6 B gesteckt. Dann wurde ein Glühelektro nenemitter an dem oberen Teil der Metallstücke 6 A, 6 B eingesteckt und danach wurden die Endstücke 3 A, 3 B des Glühelektronenemitters jeweils mit den Metallteilen 6 A, 6 B durch Schrauben 11 A, 11 B aus Molybdän verbunden. Die auf diese Weise erhaltene Glühkathode wurde in einen Ionenquellenapparat vom Cusp-Typ installiert, und es wur den elektrische Entladungstests durch Anlegen eines Ent ladungsstroms von 7 A und einer Entladungsspannung von 60 V für einen Dauerbetrieb von 100 h unter Argon- Vakuum bei einem Druck von 5 × 10^-5 Torr (6,66 mPa) durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß keine Kurz schlüsse zwischen den Anschlüssen der Glühkathode auf traten und der Heizstrom der Kathode in dem Bereich von 39 bis 41 A stabil war.

Beispiel 4

Ein Glühelektronenemitter wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 2 vorbereitet. Wie in Fig. 22 bis 24 gezeigt, wurden Metallstücke 6 A, 6 B aus Molybdän an die jeweili gen Stromzuführungen 10 A, 10 B aus Tantal mit Schrauben 14 A, 14 B aus rostfreiem Stahl befestigt. Dann wurde ei ne zylindrische Abdeckung 23 aus Bornitrid an den Metall teilen 6 A, 6 B mittels Schrauben aus rostfreiem Stahl be festigt. Danach wurden die Endstücke 3 A, 3 B eines Glüh elektronenemitters an den Metallstücken 6A, 6 B mittels Schrauben 11 A, 11 B aus Molybdän befestigt.

Die auf diese Weise erhaltene Glühkathode wurde in eine Ionenquelle vom Cusp-Typ installiert, und es wurden elektrische Entladungstests für 100 h Dauerbetrieb unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß es keine Kurzschlüsse zwi schen den Anschlüssen gab und der Heizstrom für die Glühkathode blieb in einem Bereich von 39 bis 42 A stabil.

Beispiel 5

Fig. 25 zeigt eine Glühkathode entsprechend dieser Aus führungsform. LaB₆ wurde für den Glühelektronenemitter verwendet. Er wurde folgendermaßen hergestellt. Zuerst wurde LaB₆ durch Drahtfunkenerosion in eine kreisförmi ge Scheibe geformt mit einem Außendurchmesser von 50 mm und einer Dicke von 1,5 mm. Dann wurden Abschnitte ent sprechend den Endstücken 3 A, 3 B des Glühelektronenemit ters in linearer Form geformt und das innere Teil der kreisförmigen Scheibe wurde abgerundet. Dann begann die Schneidebearbeitung von dem einen Endstück 3 A aus. Nach dem die Schneidebearbeitung den Umkehrpunkt 2 erreicht hatte, wurde sie zu dem anderen Endstück 3 B fortgesetzt. Nach Erreichen des Endstücks 3 B wurde die Schneidebear beitung umgekehrt durchgeführt auf das erste Endstück 3 A hin entlang der Schneidelinie, die bereits dabei ge bildet worden war, um einen wirbelförmigen Glühelektro nenemitter zu bilden. Der Außendurchmesser des Emitters betrug 30 mm, die Breite des Wirbelelements 1 mm und der Abstand zwischen benachbarten Teilen des Elements 0,5 mm.

Die Endstücke 3 A, 3 B der auf diese Weise erhaltenen Glüh kathode wurden an Trägerelektroden in einer Vakuumkam mer befestigt. Eine Gleichstromquelle wurde an die Trä gerelektroden angeschlossen und die Glühkathode wurde unter einem Druck von 10^-5 Torr (1,333 mPa) geheizt. Da bei wurde festgestellt, daß ein Strom von 36 A und eine Heizleistung von 576 W erforderlich waren, um eine Tem peratur des Glühelektronenemitters von 1650°C zu erhal ten. In diesem Fall betrug der Emissionsstrom 205,6 A.

Die Messung des Magnetfelds in einem Abstand von 5 cm von dem Glühelektronenemitter mittels eines Gaußmeters ergab 0,2 G (2 × 10^-5 Tesla) oder weniger. Die Vorrich tung wurde zehnmal ein- und ausgeschaltet bei einer Tem peratur von 1650°C. Dabei wurden keine Risse in dem Glühelektronenemitter gefunden.

Beispiel 6

Ein gesintertes Produkt von Lanthandhexaborid wurde als Glühelektronenemitter verwendet. Ein LaB₆-Sinterpro dukt in Plattenform mit einer Dicke von 1,5 mm wurde vorbereitet. Es wurde durch Drahtfunkenerosion ge schnitten, so daß ein schlangenförmiges Produkt erhal ten wurde mit einer Breite von 2 mm und einem Leiterab stand von 0,5 mm, wie in Fig. 27 gezeigt. Das schlangen förmige Produkt wurde, wie in den Fig. 28 und 29 darge stellt, zusammengebaut.

Die Anschlüsse des so erhaltenen Aufbaus wurden an Trä gerelektroden in einer Vakuumkammer angeschlossen. Eine Gleichstromquelle wurde an die Trägerelektroden ange schlossen und die Glühkathode wurde bei einem Vakuum von 10^-5 Torr (1,333 mPa) erhitzt. Eine Leistung von 242 W und ein Strom von 71 A waren erforderlich, um die Temperatur des Glühelektronenemitters auf 1650°C zu hal ten. Der Emissionsstrom war 84 A. Die Messung des Ma gnetfeldes in einem Abstand von 5 cm von dem Glühelek tronenemitter mit einem Gaußmeter ergab Werte von 0,18 G (1,8 × 10^-5 Tesla) oder weniger. Nachdem die Vorrichtung bei 1650°C zehnmal hintereinander ein- und ausgeschaltet wurde, wurden keine Sprünge in dem Glüh elektronenemitter festgestellt.

Claims

1. Glühkathode, gekennzeichnet durch zwei parallele Glühelektronenemitterelemente (1 A, 1 B) aus einer hitzebe ständigen und elektrisch leitfähigen, anorganischen Ver bindung, wobei die beiden Emitterelemente (1 A, 1 B) mit jeweils einem ihrer Enden (2) elektrisch verbunden sind und das jeweils andere Ende (3 A, 3 B) als Stromzuführung dient.

2. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Glühelektronenemitterelemente (1 A, 1 B) in Wendelform gewunden sind.

3. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Glühelektronenemitterelemente (1 A, 1 B) aus einem Einkristall oder einem Sinterprodukt von Lanthan hexaborid gebildet sind.

4. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Glühelektronenemitterelemente (1 A, 1 B) in Wendelform gewunden sind und daß jedes der anderen En den (3 A, 3 B) mittels Metallteilen (6 A, 6 B) an einem isolie renden Substrat (9) befestigt ist.

5. Glühkathode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine isolierende Abdeckung (23, 23 A, 23 B) zum Schutz der Anschlußabschnitte der Glühelektronenemitterelemente (1 A, 1 B).

6. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Stromzuführungen der Glühelektronenemitter elemente (1 A, 1 B) mit einem Anschlußblock (9) aus isolie rendem Material mit wenigstens einer Nut (16), deren Breite an der Oberfläche des Anschlußblocks (9) geringer ist als ihre Breite innerhalb des Anschlußblocks (9), verbunden sind.

7. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die beiden gegenüberliegenden Glühelektronen emitterelemente (1 A, 1 B) aus einem einzigen, länglichen Glühelektronenemitterelement aus einer hitzebeständigen und elektrisch leitfähigen, anorganischen Verbindung ge bildet sind, wobei das einzige Element in seiner Mitte gebogen ist, um zwei parallele Elemente zu bilden, und wobei die beiden parallelen Elemente in Wirbelform um den gebogenen Abschnitts als Mittelpunkt in der gleichen Ebene gewunden sind.

8. Glühkathode, gekennzeichnet durch ein einziges, längliches Glühelektronenemitterelement aus einer hitze beständigen und elektrisch leitfähigen Verbindung, das in Form von zueinander parallelen Schlangen in einer Ebene gebogen ist, und wobei beide Enden (3 A, 3 B) des schlangenförmigen Glühelektronenemitterelements die Stromzuführungen darstellen.

9. Glühkathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Glühelektronenemitterelement aus einem Ein kristall oder einem Sinterprodukt von Lanthanhexaborid gebildet ist.

10. Glühkathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß eine isolierende Abdeckung zum Schutz der An schlußabschnitte des Glühelektronenemitterelementes vor gesehen ist.

11. Glühkathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Stromanschlüsse mit einem Anschlußblock (9) aus isolierendem Material mit wenigstens einer Nut, deren Breite an der Oberfläche des Anschlußblocks gerin ger ist als ihre Breite innerhalb des Anschlußblocks (9), verbunden sind.