DE538383C - Kathodenstrahlroehrenanordnung fuer Hoechstspannungen - Google Patents

Kathodenstrahlroehrenanordnung fuer Hoechstspannungen

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DE538383C
DE538383C DES89306D DES0089306D DE538383C DE 538383 C DE538383 C DE 538383C DE S89306 D DES89306 D DE S89306D DE S0089306 D DES0089306 D DE S0089306D DE 538383 C DE538383 C DE 538383C
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DE
Germany
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tubes
cascade
electrons
cathode ray
ions
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Expired
Application number
DES89306D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Robert Strigel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/02Vessels; Containers; Shields associated therewith; Vacuum locks
    • H01J5/06Vessels or containers specially adapted for operation at high tension, e.g. by improved potential distribution over surface of vessel

Landscapes

  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

  • Kathodenstrahlröhrenanordnung für Höchstspannungen In Kathodenstrahlröhren läßt sich die Bildung positiver Ionen selbst durch sorgfältigste Entgasung nie ganz vermeiden. Liegt etwa eine Spannung von mehreren zoo kV an den Elektroden der Röhre, so hat dies zur Folge, daß durch das entsprechende zusätzliche Ionenbombardement der Kathode eine erhebliche Steigerung der Elektronenemission eintritt. Dieses Anwachsen der Elektronenemission kann so weit gehen, daß durch Selbstheizung der Röhre labile Zustände eintreten.
  • Kathodenstrahlröhren sehr hoher Spannung, bei denen sich der Ionenstrom besonders bemerkbar macht, werden, wie bekannt, derart gebaut, daß die Spannung in der Art einer Kaskade auf mehrere Stufen unterteilt wird und den Elektronen stufenweise unter Einwirkung der Spannung aufeinanderfolgende Beschleunigungen erteilt werden. Man hat versucht, bei derartigen Kathodenstrahlröhren für Höchstspannungen mit Unterteilung der Spannung die nachteiligen Wirkungen der positiven Ionen dadurch zu vermeiden, daß man zwischen die einzelnen Röhren der Kaskade eine Metallfolie einschaltete und so den Übergang der positiven Ionen von der Endelektrode der einen Röhre in die Anfangselektrode der nächsten Röhre verhinderte. Diese Metallfolie ist dann für die weiter zu beschleunigenden Elektronen durchlässig, für die positiven Ionen aber undurchlässig.
  • Das beschriebene Verfahren besitzt jedoch erhebliche Nachteile. Die für die Ionen undurchlässige Metallfolie ruft auch bei den Elektronen, trotzdem sie sie hiridurchläßt, einen Geschwindigkeitsverlust hervor. Dieser Geschwindigkeitsverlust bedingt eine erhebliche Erwärmung der Metallfolien, insbesondere bei den höheren Stufen der Spannungskaskade, die leicht das zulässige Maß überschreiten kann. Es kommt hinzu, daß an der Metallfolie unerwünschte Röntgenstrahlen entstehen.
  • Nach der Erfindung wird die Vermeidung der schädlichen. Wirkungen des Ionenstromes erzielt, ohne die beschriebenen Nachteile in Kauf nehmen zu lassen.
  • Der Erfindung liegen die nachstehend dargestellten physikalischen Verhältnisse zugrunde. In einem homogenen magnetischen Feld der Stärke H beschreibt, wie bekannt, ein Masseteilchen mit der. Masse in und einer bestimmten Geschwindigkeit eine Bahn, deren Krümmungsradius r gegeben ist, durch die Beziehung wobei e die Ladung des Teilchens und V die angelegte Spannung zwischen den Elektroden ist. Bei einem Magnetfeld von 28o Gaus und einer Spannung von zoo kV zwischen den Elektroden einer Kaskadenstufe erhält man durch Einsetzen der Werte für das Elektron beispielsweise einen Krümmungsradius y = 5 cm.
  • Die Wirkung der Erfindung tritt nun dadurch ein, daß positive Ionen eine um mehrere Ordnungen größere Masse als Elektronen besitzen. So ist z. B. die Masse des Wasserstoffions 2ooo mal so groß als die Masse eines Elektrons. Bei gleicher Spannung zwischen den beiden Elektroden erfährt es eine Ablenkung, deren Radius 44,7 mal größer ist als der des Elektrons. Dies bedeutet aber, daß alle Wasserstoffionen, deren Geschwindigkeit nicht in der Nähe von ll@@,- = 2,3010 der Geschwindigkeit der Elektronen liegt, in eine andere Richtung als die Elektronen gelenkt werden können.
  • Die Breite des Geschwindigkeitsspektrums, das durch die Abblendung des größten Teiles der Ionen für die Elektronen freigegeben wird, ist durch die Konstruktion bestimmt. Für Ionen anderer Gase als Wasserstoff liegt dieses Spektrum bei noch geringeren Geschwindigkeiten.
  • Da die positiven Ionen in Richtung der Kathode beschleunigt werden, also gegen die Geschwindigkeit der Elektronen anlaufen, so werden die bei der vorherigen Kaskade nicht ausgeblendeten Ionen in der nächsten Stufe ausgeblendet. Notwendig für eine scharfe Ausblendung ist eine möglichst weitgehende Konzentration der Elektronen vor Eintritt in das magnetische Feld. Dies kann leicht durch ein geeignet angeordnetes Solenoid oder durch eine Kombination mehrerer Solenoide bewirkt werden. Ströme von Ionen und Elektronen durch ein Magnetfeld zu trennen, ist an sich bekannt, desgleichen die Verwendung von Solenoiden bei hintereinandergeschalteten Kathodenstrahlröhren.
  • Bei der neuen Kathodenstrahlröhrenanordnung für Höchstspannungen, bei der die Spannung in der Art einer Kaskade in Stufen unterteilt an einzelnen hintereinandergeschalteten Röhren liegt, sind nun erfindungsgemäß zur Vermeidung der schädlichen Wirkung des Ionenstromes zwischen aufeinanderfolgenden Röhren der Kaskade die Achsen dieser aufeinanderfolgenden Röhren winklig aneinandergereiht, und in den Scheitelpunkten dieser aneinandergereihten Röhren sind im wesentlichen senkrecht zur Röhrenachse liegende magnetische Felder vorgesehen, um die Ionen und Elektronen in verschiedene Bahnen zu lenken.
  • Die Zeichnung zeigt in Fig. = ein Ausführungsbeispiel. Das Entladungsgefäß besteht dabei aus zwei Glaskolben z und 2, die durch die Hälse 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die Glasröhren bilden zweckmäßig einen Winkel von z2o ° zueinander, da dann einerseits eine ausreichende Trennung der Bahnen der Ionen und Elektronen möglich ist, andererseits aber die Enden der in Kaskade angeordneten einzelnen Röhren nicht in unzulässige Nähe zueinander kommen, so daß etwa ein äußerer Überschlag einträte.
  • Die Hälse enthalten an den Stellen 5 und 6 je eine Elektrode, deren Potential zwischen demjenigen der Kathode 7 und der Anode 8 liegt. Die Elektroden 5 und 6 werden durch je einen kleinen Metallzylinder gebildet. Die Glühkathode 7, die in Fig. 2 größer herausgezeichnet ist, besteht aus einer Glühdrahtschleife 2, die mit den Stabeinschmelzungen xo und zz verschweißt ist, und einer Blende 12, die bezweckt, das Elektronenbündel zu sammeln. Die Klemmen der Hochspannungsquelle 13 und =4 sind mit der Glühkathode 7 und der Anode 8 verbunden. Die Hochspannungsquelle besitzt in der Mitte eine Anzapfung, die mit den Elektroden 5 -und 6 verbunden wird und ein Potential führt, das dem halben Wert der Potentialdifferenz zwischen Kathode-? und Anode 8 gleichkommt. Zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 ist die in Fig. 3a und 3b herausgezeichneteVorrichtung angebracht, die gemäß der Erfindung eine Trennung der Elektronen- und Ionenbahnen hervorruft.
  • =5 ist das Glasrohr, das die Hälse verbindet, 16 sind die Polschuhe, zwischen denen sich das homogene Magnetfeld ausbildet, z9 das Joch des Eisenkerns, 17 die Erregerwicklung für das Magnetfeld. Sie kann auf verschiedene Weise gespeist werden, am besten durch eine isoliert aufgestellte Batterie. 2o sind zwei Blenden, die ebenfalls wie die Eisenspule auf das Potential der Elektroden 5 und 6 gebracht sind. Sie dienen dazu, die positiven Ionen aufzufangen. Während die Elektronen auf der strichpunktierten Bahn abgelenkt laufen, werden die (Wasserstoff-) Ionen, deren Geschwindigkeitnicht um 2,3°4 der Elektronengeschwindigkeit liegt, von den Blenden 2o aufgefangen, und zwar die mit größerer Geschwindigkeit von der Blende an der Außenseite, die mit kleinerer von der Blende an der Innenseite der Krümmung. 2r, 22, 23 sind Solenoide, die, wie bekannt, zur Konzentration des Elektronenbündels dienen.
  • Zweckmäßig ist, wie in Fig. 4 gezeigt, gleich hinter der Kathode eine Ablenkvorrichtung anzubringen, da auf diese Weise die Kathode am wirksamsten geschützt werden kann. In dieser Figur ist eine Entladungsröhre skizziert, die außer der - Ablenkungsvorrichtung zum Schutze der Kathode noch drei weitere Ablenkungen besitzt, deren Drehsinn wechselt. Auf diese Weise ist es möglich, daß das Rohr in einer Hauptrichtung gebaut werden kann. Je nach den Erfordernissen des Verwendungszweckes kann die Kathode, eine Zwischenelektrode oder die Anode auf das Potential Null gebracht werden.
  • In Fig. 5 ist eine Ausgestaltung einer nach der Erfindung aufgebauten Kaskade aus Kathodenstrahlröhren beschrieben, die einen besonders zweckmäßigen Aufbau aus den einzelnen Röhren ergibt. Bei der in Fig. 5 gezeichneten Anordnung werden die einzelnen Kaskadenteile getrennt evakuiert und transportiert und an Ort und Stelle erst zusammengesetzt. In Fig.5 sind 3 und q. wieder die Enden der Glaskolbenhälse der normal gepumpten und an Ort und Stelle bereits justierten Röhre. Sie sind durch die Glaswände 24 und 25 abgeschlossen und besitzen die rohrartigen Verlängerungen 26 und 27, die nun miteinander verblasen werden. Ist dies geschehen, so wird das dadurch gebildete Rohrstück durch den Pumpstutzen 27 und über die Falle für flüssige Luft 28 an eine Hochvakuumpumpe angeschlossen. Während des Pumpvorganges wird dabei das Rohrstück auf eine Temperatur von ungefähr 500' C erhitzt. Darauf wird an der Kapillare 3o abgeschmolzen. Nun werden in geeigneter Weise die Glaswände 24 und 25 zerstört. Dies kann z. B. durch ein in dem Hals befindliches Eisenstück 31 bewirkt werden, das nach dem Durchstoßen in den Kohlebeute132 gebracht wird und dadurch den Entladungsweg nicht mehr behindert.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kathodenstrahlröhrenanordnung für Höchstspannungen, bei der die Spannung in der Art einer Kaskade in Stufen unterteilt an einzelnen hintereinandergeschalteten Röhren liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung - der schädlichen Wirkung des Ionenstromes zwischen aufeinanderfolgenden Röhren der Kaskade die Achsen der aufeinanderfolgenden Röhren winklig aneinandergereiht sind, und in den Scheitelpunkten der aneinandergereihten Röhren im wesentlichen senkrecht zur Röhrenachse liegende magnetische Felder vorgesehen sind, um die Ionen und Elektronen in verschiedene Bahnen zu lenken.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anwendung von Metallschirmen oder Blenden, nach denen die Ionen durch das magnetische Feld abgelenkt werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschirme oder Blenden das gleiche Potential wie die zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen einer Spannungskaskade liegenden Elektroden besitzen. q.. Anordnung nach Anspruch i, 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Solenoid, durch das der Elektronenstrom vor Eintritt in das Feld konzentriert wird.
DES89306D 1929-01-10 1929-01-11 Kathodenstrahlroehrenanordnung fuer Hoechstspannungen Expired DE538383C (de)

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DE342865X 1929-01-10
DES89306D DE538383C (de) 1929-01-10 1929-01-11 Kathodenstrahlroehrenanordnung fuer Hoechstspannungen

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DE (1) DE538383C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE757112C (de) * 1938-02-23 1954-02-08 Siemens & Halske A G Elektronenmikroskop

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE757112C (de) * 1938-02-23 1954-02-08 Siemens & Halske A G Elektronenmikroskop

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