DE689532C - Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen Einrichtungen zur Erzeugung positiver Ionen haben ein großes Verwendungsgebiet in der Technik. Man kann die in diesen Einrichtungen erzeugten positiven Ionen zu Atomwandlungen benutzen, indem man sie unter Anwendung sehr hoher Spannungen beschleunigt und auf eine aus dem umzuwandelnden Stoff bestehende Elektrode auftreffen läßt. Man kann ferner die positiven Ionen durch elektrische Felder aus dem Erzeugungsraum entfernen und auf diese Weise eine Erniedrigung des Gasdruckes bewirken. Eine solche Einrichtung stellt eine wirksame Hochvakuumpumpe dar, die insbesondere bei sehr geringen Drucken, z. B. 1o-4 mm Hg und darunter, gut anwendbar ist. Endlich kann man Einrichtungen zur Erzeugung positiver Ionen zur Messung des Vakuums heranziehen, wobei die ent§tehenden Ionenströme ein Maß für den Druck in der Röhre geben.
• Es ist eine Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen bekannt, bei der in einem Anodenzylinder ein Glühdraht ausgespannt ist und bei der ein Magnetfeld in Richtung der Zylinderachse angewendet wird. Die aus dem Glühdraht austretenden Elektronen beschreiben unter dem Einfluß des elektrischen Feldes des als Anode dienenden Zylinders und des axial gerichteten Magnetfeldes Kreisbahnen und gelangen erst nach Rücklegung eines verhältnismäßig langen Weges zur Anode. Da die Länge dieser Bahnen in der Größenordnung der freien Weglänge der Elektronen im Gase liegt, findet eine wirksame Ionisierung des Gases statt, bei der zahlreiche positive Ionen entstehen. Bei dieser bekannten Anordnung unterliegen die entstehenden positiven Ionen der sehr starken Wirkung des radialen Feldes zwischen Glühdraht und zylindrischer Anode und können daher nicht leicht von ihrem Entstehungsort entfernt und den oben beispielsweise genannten Zwecken nutzbar gemacht werden.
• Bei einer solchen Einrichtung zur Erzeugung von positiven Ionen, bei der innerhalb einer zylindrischen Anode eine Glühkathode angeordnet und bei der ein axiales Magnetfeld vorgesehen ist, wird erfindungsgemäß die Glühkathode an dem einen Ende der rohrförmigen, von dem Magnetfeld axial durchsetzten Anode angeordnet. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung, bei der die Kathode als axial ausgespannter Draht ausgebildet ist, entsteht in der neuen Anordnung ein elektrisches Feld, das eine starke, axial gerichtete Komponente hat. Durch diese axiale Komponente werden die positiven Ionen aus dem Bereiche, in dem sie entstehen, leicht herausgeführt.
• Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand der Abb. i bis 3 näher erläutert.
• Die Abb. i zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung von positiven Ionen, die aus einer Zylinderanode i, einer an einem Ende dieser Anode angebrachten Glühkathode 2 und einer ein axiales Feld erzeugenden Magnetspule 3 besteht. Die aus der Kathode :2 austretenden Elektronen bewegen sich in Bahnen, die den im Magnetron auftretenden ähnlich sind, auf die Anode i zu und erzeugen infolge der großen Länge ihrer Bahn positive Ionen in großer Anzahl. Um den Entstehungsort der positiven Ionen möglichst weit in den von der Kathode abgewandten Teil des Raumes zu verlegen, ist es vielfach zweckmäßig, die Kathode mit einem auf gleichem oder annähernd gleichere Potential befindlichen Schirm q. zu umgeben, der den Elektronenübergang von der Kathode zu den nächstgelegenen Teilen der Anode verhindert. Die Anode braucht nicht genau zylindrisch ausgebildet zu werden, sondern kann Kegelstumpfform haben, wobei die Glühkathode an einem der Enden des Kegelstumpfes angebracht wird. Die positiven Ionen können in einfacher Weise durch eine nicht eingezeichnete negative, beispielsweise netzartige Elektrode aus dem offenen Ende des Zylinders herausgezogen und zu Meßzwecken usw. nutzbar gemacht werden. Es ist aber auch möglich, diese negative Elektrode an der gleichen Seite; an der sich die Kathode befindet, anzubringen, wobei sie vorteilhaft auf einem noch negativeren Potential als die Glühkathode gehalten wird.
• Die Abb: z zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung von positiven Ionen, bei der an beiden Enden einer zylindrischen Anode i Glühkathoden 2 angebracht sind und bei der ebenfalls ein axiales Magnetfeld vorhanden ist. Von beiden Glühkathoden 2 bewegen sich Elektronen in vielfach gewundenen Bahnen zur Mitte des Anodenzylinders hin und erzeugen eine große Zahl von positiven Ionen. Diese positiven Ionen können beispielsweise an den Glühkathoden vorbei abwandern und nutzbar gemacht werden. Die dargestellte Anordnung eignet sich beispielsweise als Hochvakuumpumpe, da durch das Abwandern der Ionen eine Erniedrigung des Gasdruckes eintritt. Die Wirkung dieser Hochvakuumpumpe kann dadurch unterstützt werden, daß die den Entladungsraum umgebenden Wandteile mit Fangstoffen versehen ykerden. Die Kathoden sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie dem abfließenden Ionenstrom eine möglichst kleine Fläche darbieten, damit die positiven Ionen möglichst ohne Verluste aus der Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen austreten können.
• Die Abb. 3 zeigt eine Entladungsröhre mit einem aus positiven Ionen bestehenden Entladungsstrom, bei der die in der Abb. i dargestellte Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen Verwendung findet: Die Glühkathode y befindet sich an dem einen Ende der rohrförmigen Anode i und im Bereiche eines durch die Magnetspule q. erzeugten Magnetfeldes. Die Anode i wird von einer Magnetspule 4. umschlossen, welche sich in einer Einstülpung der Entladungsröhre befindet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die Magnetspule sich in unmittelbarer Nähe der Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen befindet und daß eine Kühlung der Magnetspule leicht bewirkt werden kann. Gegenüber dieser Einrichtung zur Erzeugung der positiven Ionen ist eine Elektrode 6 angebracht, die ein sehr hohes negatives Potential hat (mehrere ioo kV). Die Glühkathode kann, wie in der Abbildung dargestellt ist, an dem der Elektrode 6 abgewandten Teil der Anode i angebracht sein; sie kann jedoch auch an dem der Elektrode 6 zugewandten Teil der Anode i angebracht sein und wird in diesem Falle zweckmäßig so ausgebildet, daß sie zur Vermeidung von Ionenverlusten dem Ionenstrom eine möglichst geringe Fläche bietet. Die positiven Ionen, die innerhalb der zylindrischen Anode i erzeugt werden, treffen mit großer Geschwindigkeit auf die Elektrode 6 auf und können zur Atomumwandlung benutzt werden. Bei 7 befindet sich ein Einlaß für das Einbringen geringer Mengen von Gas, beispielsweise gewöhnlichem oder schwerem Wasserstoff. Bei 8 befindet sich der Anschluß an eine leistungsfähige Hochvakuumpumpe. Selbstverständlich kann dieEntladungsstrecke zwischen den Elektroden i und 6 in bekannter Weise durch eine oder mehrere Zwischenelektroden stufenweise unterteilt sein. Die rohrförmige oder kegelstumpfförmige Anode i kann in an sich bekannter Weise als Außenwandung des Vakuumgefäßes ausgebildet werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: x. Einrichtung zur Erzeugung positiver Ionen, bei der innerhalb einer zylindrischen Anode eine Glühkathode angeordnet und bei der ein axiales Magnetfeld vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode sich an dem einen Ende der rohrförmigen, von dem Magnetfeld axial durchsetzten Anode befindet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Anode je eine Glühkathode vorgesehen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine auf negativem Potential befindliche Elektrode, die sich an dem der Glühkathode abgewandten Ende der rohrförmigen Anode befindet. q..
4. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine auf negativem Potential befindliche Elektrode, die sich an dem Ende der rohrförmigen Anode befindet, an dem die Glühlkathode angebracht ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung dieser Einrichtung Fangstoffe für Gase angebracht sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Anode einen Teil der Wandung der Entladungsröhre bildet.