DE634981C

DE634981C - Einrichtung zur regelbaren Verstaerkung der Gasionisation in vorevakuierten Gluehkathodenroehren

Info

Publication number: DE634981C
Application number: DEG85690D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-06-04
Filing date: 1933-06-04
Publication date: 1936-09-08

Description

Die in einem vorevakuierten Gefäß von einer Glühkathode ausgehenden Elektronen treffen auf die Gasmoleküle und erzeugen dabei die sogenannten Stoßionisationen. Die Erfindung bezweckt, diese Gasionisation erheblich zu verstärken. Die Verstärkung der Gasionisation ergibt praktisch zweierlei Vorteile. Bekanntlich beobachtet man, daß infolge der Ionisation der Druck im Gefäß sinkt. Diese Erscheinung wird damit erklärt, daß die ionisierten Gasmoleküle zur Wandung des Gefäßes befördert und dort absorbiert werden. Verstärkt man die Gasionisation um einige Größenordnungen, so ist die Gasaufzehrung entsprechend größer, und es ist möglich, durch Einleitung einer derart verstärkten Gasionisation das Vakuum sehr schnell erheblich zu verbessern. Der zweite durch Verstärkung der Gasionisation erreichbare Vorteil liegt in ihrer Anwendung auf das Ionisationsmanometer. Dort wird der an einer dritten Elektrode abfließende Strom gemessen, der der Zahl der Stoßionisationen, also der Anzahl der Gasmoleküle und somit auch dem Druck proportional ist. Wird die Gasionisation um einige Größenordnungen verstärkt, so erhöht sich auch der an der dritten Elektrode abfließende Strom entsprechend, und man erhält somit auch bei sehr niedrigen Drücken an der dritten Elektrode einen verhältnismäßig starken, bequem meßbaren Strom.

Zur Verstärkung der Gasionisation zwecks Verbesserung oder Messung des Vakuums wird gemäß, der Erfindung ein zur Beeinflussung des von der Glühkathode emittierten Elektronenstromes dienendes Magnetfeld vorgesehen, dessen Feldlinien entweder in der Richtung des Elektronenstromes oder in einer zur Elektronenstromrichtung geneigten Bahn verlaufen, und es wird ferner auf der von der Kathode abgewandten Seite der Anode eine Vorrichtung zur Erzeugung einer negativen elektrischen Ladung angeordnet. Während beim Fehlen des Magnetfeldes die von der Glühkathode emittierten Elektronen geradlinig auf die Anode zufliegen, werden durch das Magnetfeld die Elektronen von der Anode abgelenkt, da sie den Feldlinien zu folgen suchen. Infolgedessen trifft jedes Elektron auf die Anode erst nach Zurücklegung einer wesentlich längeren Bahn, auf der die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit einem Gasmolekül entsprechend größer- ist. Die an der Anode durch die Wirkung des Magnetfeldes vorbeifliegenden Elektronen werden durch die auf der der Kathode abgewandten Seite der Anode befindliche negative Ladung in Richtung auf die Anode hin zurückgetrieben. Während bei ausgeschaltetem Magnetfelde der Druck infolge der Gasaufzehrung langsam etwa auf die Hälfte sinkt, erreicht man bei eingeschaltetem Magnetfeld in außerordentlich kurzer Zeit eine

Verminderung des Druckes um zwei Größenordnungen, z. B. von io—⁴ mm Hg auf io—* mm Hg. - " ,

Die Anode muß eine Gestalt erhalten, die den Vorbeigang der Elektronen nicht hindert. Dient zur Erzeugung des magnetischen Feldes eine den kaum zwischen Kathode und negativer Ladung umgebende Spule, so erhält die Anode zweckmäßig die Form eines Ringes.

Zur Erzeugung der negativen Ladung kann eine dritte Elektrode vorgesehen sein, die negatives Potential gegenüber der Anode, zweckmäßig auch gegenüber der Kathode besitzt. Ist das Potential nur negativ gegenüber der Anode, so werden nicht alle Elektronen zur Anode zurückgeworfen. Ist das Potential negativ gegenüber der Kathode, so kehren alle Elektronen, die an der Anode vorbeigeflogen sind, ihre Bewegungsrichtung um, bevor sie auf den Träger der negativen Ladung, d. h. die dritte Elektrode treffen.

An Stelle einer dritten Elektrode kann man zur Erzeugung der negativen Ladung den auf =5 der der Kathode abgewandten Seite der Anode liegenden Wandungsteil gegenüber der Anode bzw. der Kathode negativ aufladen. Hierzu bedarf es bei geeigneter Formgebung des Behälters keiner, besonderen Vorrichtung, weil die auf die Wandung zu Beginn des Vorganges, auftreffenden Elektronen selbst eine negative Ladung erzeugen, die im weiteren Verlauf die an der Anode vorbeifliegenden Elektronen' ganz oder teilweise zurücktreibt. Dient die Einrichtung zur Verbesserung des Vakuums, so kann man die Oberfläche der die Elektroden umgebenden Gefäß wandung durch Anordnung von Einsätzen oder durch besondere Gestaltung der Wandung vergrößern, um so eine möglichst große Absorptionsfläche zu erhalten. Zur weiteren Verbesserung können die Einsätze von an sich bekannten Körpern· hoher Absorptionsfähigkeit gebildet werden. Die Mittel zur Erzeugung und Beeinflussung des Elektronenstromes können in einem Ansatz oder Einsatz des Gefäßes angeordnet sein, dessen Vakuum verbessert werden soll, beispielsweise, wenn es sich darum handelt, den Druck in einer Röntgenröhre zu erniedrigen.

Dient die Einrichtung zur Messung des Vakuums, so werden in.der beim Ionisationsmandüieter bekannten .Weise Vorrichtungen vorgesehen, um den an der dritten, negativen Elektrode abfließenden Strom zu messen. Da der Druck während der Messung möglichst konstant bleiben soll,, sorgt man vorteilhaft dafür, daß die starke Gasionisation nicht .gleichzeitig eine erhebliche Verminderung des pruckes hervorruft. Man ordnet die einzelnen Teile der Vorrichtung dann so an, daß ein Teil der emittierten Elektronen auf die Gefäßwandung trifft, so daß die dort anfänglich adsorbierten Gasmoleküle wieder , abgelöst, also nicht absorbiert werden.

■Die Zeichnung veranschaulicht einige Aus-.fuhrungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt

Abb ι in schematischer Darstellung ein mit drei Elektroden versehenes, in einem Magnetfeld angeordnetes Elektronenrohr,

Abb. 2 eine Röntgenröhre mit einer Einrichtung zur Verbesserung des Vakuums und Abb. 3 die Anordnung der Vorrichtung zur Verbesserung des Vakuums an einer Röntgenröhre in abschließbarer und lösbarer Verbindung.

Gemäß Abb. 1 sind in einem vorevakuierten Rohr ι hintereinander eine Glühkathode 2, eine Anode 3 und eine dritte Elektrode 4 angeordnet. Die Anode 3 erhält gegenüber der Kathode 2 ein positives Potential, z. B. 800 Volt, die Elektrode 4 ein negatives Potential von z.B. —100 Volt. Die Anode 3 und zweckmäßig auch die dritte Elektrode 4 besitzen ringförmige Gestalt. Durch eine um das Rohr 1 herumgelegte stromdurchflossene Spule 5 wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien im Sinne der Achse der beiden Ringe 3 und 4, also im Sinne des gezeichneten Pfeiles 6, verlaufen. An seinem unteren Ende 7 möge das Rohr entweder geschlossen oder hoch vakuumdicht mit einem Gefäß verbunden sein, dessen Vakuum verbessert werden soll. Wird an die Elektroden Spannung gelegt und gleichzeitig die Spule 5 erregt, so sinkt das Vakuum im Rohr 1 in kurzer Zeit um einige Größenordnungen ab.

Beim Ausschalten unterbricht man zunächst durch Abschalten der Spannung den Elektronenstrom und erst dann den Erregerstrom der Spule 5. Verfährt man nämlich umgekehrt, so können schnelle Elektronen auf die Gefäßwand treffen und die dort zunächst nur adsorbierten Moleküle wieder ablösen, so daß' der Druck wieder steigt.

Gemäß Abb. 2 sind die zur Erzeugung des Elektronenstromes dienenden Elektroden 2, 3 und 4 in entsprechender Anordnung wie in Abb. ι in einem Ansatz 8 untergebracht, der an dem Anodenhals 9 der Röhre ausgebildet ist. Das Magnetfeld wird von einer Spule 5 erzeugt, die auf einem hufeisenförmigen Eisenkern 10 sitzt, dessen Polschuhe 11 jenseits der Kathode 2 der negativen Elektrode 4 angeordnet sind. Ist im Betrieb der Röntgenröhre 12 "das Vakuum allmählich gesunken, beispielsweise dadurch, daß sich Gasreste aus den Elektroden oder Wand herausgelöst haben, so wird die im Ansatz 8 angeordnete tao Vorrichtung eingeschaltet, d. h. die Elektroden 2, 3, 4 werden-- unter Spannung, gesetzt,

und zugleich wird der Elektromagnet io erregt. Durch die Absorption der in der Röntgenröhre enthaltenen Gasreste wird dann das Vakuum wieder auf den ursprünglichen Wert gebracht. Hierauf wird zunächst durch Abschalten der Spannung der Elektronenstrom unterbrochen und dann das Magnetfeld ausgeschaltet.

Gemäß Abb. 3 ist eine nach Abb. 1 hergestellte Vorrichtung, die aus einem Rohr 1, einer Glühkathode 2, einer positiven Anode 3 und einer dritten, negativen Elektrode 4 besteht, an einem Röntgenrohr 12 mittels eines Kuppelstückes 13 angeschlossen, und zwar unter Einschaltung von zwei hoch vakuumdicht schließenden Hähnen 14, die gestatten, vor Abnahme des Rohres 1 dieses sowohl wie die Röntgenröhre dicht zu schließen. Das Rohr ι enthält bei dieser Ausführungsform

ao einen Metallzylinder 15, der den Bereich zwischen den Elektroden¹2, 3 und 4, also den Elektronenstrom, umschließt, und dient zur Absorption der herausgeschleuderten Ionen. Zweckmäßig ist der Zylinder durchbrochen, so daß er eine große Oberfläche und daher eine besonders hohe Aufnahmefähigkeit be-■ sitzt.

Man kann die das Vakuum verbessernde Wirkung dadurch verstärken, daß man elekirische Felder in geeigneter Weise anordnet. Beispielsweise kann man längs dem Elektronenstrom Körper mit negativer Ladung anordnen oder unmittelbar die Wandung elektrisch aufladen. Dadurch werden die schnellen Elektronen von der absorbierenden Wand abgelenkt und die Bahn, die ein Elektron durcheilt, bevor es zur Anode gelangt, noch verlängert. Es wird vor allem eine stärkere oder längere Pendelung der Elektronen bewirkt.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur regelbaren Verstärkung der Gasionisation in vorevakuierten Glühkathodenröhren zwecks Verbesserung oder Messung des Vakuums, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Beeinflussung des von der Glühkathode emittierten Elektronenstromes dienendes Magnetfeld, dessen Feldlinien entweder in der Richtung des Elektronenstromes oder in einer zur Elektronen'stromrichtung geneigten Bahn verlaufen, vorgesehen ist, und daß ferner . auf der von der Kathode abgewandten Seite der Anode eine Vorrichtung zur Erzeugung einer negativen elektrischen Ladung angeordnet ist, welche Elektronen, die an der Anode vorbeigeflogen sind, in Richtung auf die Anode zu zurückwirft.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode ringförmig ist, und daß zur Erzeugung des magnetischen Feldes eine den Raum zwischen Kathode und der Einrichtung zur Erzeugung des negativen Gegenfeldes umgebende Spule dient.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der negativen Ladung eine dritte Elektrode angeordnet ist, die auf negativem Potential gegenüber der Anode und zweckmäßig auch der Kathode liegt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der negativen Ladung der auf der Kathode abgewandten Seite der Anode liegende Wandungsteil gegenüber der Anode und Kathode negativ aufgeladen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der die Elektroden umgebenden Gefäßwandung durch Anordnung von Einsätzen oder durch besondere Gestaltung der Wandung vergrößert ist.
6. Einrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß als Einsätze an sich bekannte Körper von hoher Absorptionsfähigkeit vorgesehen sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung und Beeinflussung des Elektronenstromes in einem Ansatz oder Einsatz des Gefäßes angeordnet sind, dessen Vakuum verbessert werden soll.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Vorrichtungen zur Messung des von der gegenüber der Kathode und Anode auf negativem Potential liegenden Elektrode abfließenden Stromes vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen