DE69318137T2 - Erzeugung von geladenen teilchen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms geladener Teilchen, beispielsweise zur Erwärmung bei der Erzeugung eines Elektronenstroms in einer Elektronenstrahl-Schweißvorrichtung oder von Ionenströmen für andere Anwendungsfälle.
• Beim Elektronenstrahl-Schweißen erzeugt ein Elektronenstrahlerzeuger aus einer beheizten Kathode einen Elektronenstrom, der beschleunigt und auf ein Werkstück fokussiert wird. Das Elektronenstrahl-Schweißen ist besonders vorteilhaft, wenn eine große Eindringtiefe und nur eine schmale, durch Wärme beeinträchtigte Zone gefordert werden, doch erfordert ein geeigneter Elektronenstrahl-Erzeuger eine sehr hohe Beschleunigungsspannung, typischerweise 150 kV. In der US-Patentschrift 40 20 318 wird ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem beschrieben, bei dem die Hilfsstromversorgung für wenigstens eine Elektrode des Elektronenstrahl-Erzeugers (z.B. für den Heizfaden oder die Vorspannungselektrode) durch einen Hochfrequenz-Ozillator gebildet wird, der mit einem Transformator oder einem anderen Kopplungsmittel verbunden ist, dessen Ausgang an der Elektronenstrahl-Erzeugersäule angelegt wird, und zwar an einem Bauteil, das seinerseits mit dem Ausgang des Hochspannungsgenerators verbunden ist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Überlagerung der Hilfsstromversorgung mit der Hochspannung in einem entfernt angeordneten Hochspannungsgenerator und der entsprechende Hilfsstromversorgungsleiter in dem herkömmlichen Hochspannungskabel zwischen dem Hochspannungsgenerator und der Elektronenstrahl-Erzeugerquelle entfallen. Dieses System ist zwar zur Heizstrom- und Vorspannungsversorgung eines einfachen Trioden-Erzeugers zufriedenstellend, doch ist die Steuerung des Systems bei einem indirekt geheizten oder "Rückseiten-Bombardement-" (oder - "Bombardierungs"-)-Erzeuger kompliziert.
• Bei einem Rückseiten-Bombardement-System erzeugt der Heizfaden einen Elektronenstrom, der auf ein Ziel (eine Kathode) beschleunigt wird, das dadurch erwärmt und mit Energie versorgt wird, so daß es seinerseits einen Elektronenstrom erzeugt, der dann durch eine Anode hindurch auf das Werkstück beschleunigt wird. Um das System zu steuern, muß zunächst das Rückseiten-Bombardement-System eingestellt werden. Dabei muß Strom durch den Heizfaden geleitet und dann der auf das Ziel (an das eine positive Spannung in der Größenordnung von 1 kV relativ zum Heizfaden angelegt ist) gerichtete Elektronenstrom so lange überwacht werden, bis der richtige Betriebsheizstrom erreicht ist, bei dem Elektronen aus dem Heizfaden austreten. Dieses Verfahren wird auch als "peaking" (Spitzenwert-Bildung) verzeichnet. Danach muß der Hauptelektronenstrom von der Zielkathode zum Werkstück optimiert werden, indem die auf das Ziel gerichtete Back-Bombardement-Beschleunigungsspannung eingestellt wird. Dieses Verfahren muß nicht nur bei Betriebsbeginn ausgeführt werden, sondern auch während des Betriebs, weil der Heizfaden allmählich dünner wird, so daß der Heizfadenstrom erneut eingestellt werden muß, um eine Überhitzung des Heizfadens und einen Ausfall des primären Heizfadens zu vermeiden.
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms aus geladenen Teilchen eine Quelle geladener Teilchen und ein Ziel, die jeweils in Reihe und parallel zu einem elektrischen Reihen-Resonanzkreis geschaltet und einander so gegenüberliegend angeordnet sind, daß unter Betriebsbedingungen, wenn der Kreis in Resonanz ist, ein durch die Quelle fließender elektrischer Strom eine Emission erster geladener Teilchen bewirkt und die Potentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.
• Bei dieser Erfindung ergibt sich eine neue Anordnung, bei der die Quelle und das Ziel im gleichen Resonanzkreis liegen, und dies hat den Effekt, daß ein sich selbst begrenzendes System gebildet wird. Das heißt, wenn der elektrische Strom in dem Quellenkreis einen Wert erreicht, der ausreicht, daß die Quelle die ersten geladenen Teilchen emittiert, dann lädt der zugehörige Emissionsstrom den Zielkreis auf, was zu einem begrenzten Effekt führt, so daß mit zunehmender Leistung, die dem gesamten Kreis zugeführt wird, der rasch ansteigende Ladungsteilchen-Emissionsstrom eine Aufladung des Resonanzkreises bewirkt, so daß weder der Heizfadenstrom noch die Beschleunigungsspannung zwischen der Quelle und dem Ziel zunimmt, wie dies ansonsten der Fall wäre. Wie man erkennt, wird bei der Erfindung der inhärente Effekt eines Reihenresonanzkreises ausgenutzt, den starken Strom, den die Quelle benötigt, um die geladenen Teilchen zu erzeugen, und die hohe Spannungsdifferenz zu erzeugen, die an einem Parallelresonanzkreis liegt, um die Beschleunigungsspannung zu bilden.
• Vorzugsweise enthält der Resonanzkreis einen einzigen Kondensator und eine einzige Induktionsspule. Dies ergibt einen sehr einfachen Aufbau, wobei die Induktionsspule gleichzeitig dazu dienen kann, das Einkoppeln elektrischer Leistung in den Resonanzkreis zu ermöglichen, wenn die Induktionsspule die Sekundärwicklung eines Transformators bildet. Vorzugsweise liegt die Emissionsstrecke zwischen der Quelle und dem Ziel parallel zu dem Kondensator und der Induktionsspule des Resonanzkreises.
• Bei einer hinreichend hohen Frequenz kann die Induktionsspule eine einzige Windung aufweisen, was wiederum den Aufbau vereinfacht.
• Wenn ein kompakter Aufbau erwünscht ist, wie zum Beispiel bei einer Elektronenstrahl-Erzeugungsvorrichtung, liegt die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises im HF- Bereich, z.B. über 1 MHz, doch kann sie in anderen Anwendungsfällen, wo ein möglichst kleiner Einbauraum nicht das Haupterfordernis ist, z.B. bei der Anwendung für Lampen, sehr viel niedriger liegen, z.B. bis herab zu 50 kHz.
• Die Erfindung ist besonders für die Rückseiten-Bombardement-Versorgung eines Elektronenstrahl-Erzeugers geeignet, bei dem das Ziel die Kathode einer Hauptstrahl-Versorgung aufweist. Das Ziel erzeugt daher seinerseits zweite Ladungsteilchen aufgrund des Bombardements durch die ersten geladenen Teilchen. Bei den zweiten geladenen Teilchen handelt es sich typischerweise um die gleiche Art wie die ersten geladenen Teilchen (üblicherweise Elektronen), doch kann es sich auch um andere handeln, z.B. Ionen.
• Bei anderen Anwendungen kann es sich bei dem Ziel um ein zu erwärmendes oder zu verschweißendes Bauteil handeln.
• Das Prinzip des ersten Aspekts der Erfindung kann auf eine Vorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zur Erzeugung eines Stroms geladener Teilchen ausgedehnt werden, bei dem die Vorrichtung aufweist: Einen ersten und einen zweiten Resonanzkreis, die jeweils aus einer Gruppe von Blindwiderstandselementen gebildet sind, eine Quelle für erste geladene Teilchen, die mit dem ersten Resonanzkreis und einem Ziel in Reihe geschaltet ist, das zu dem zweiten Resonanzkreis parallel geschaltet ist, wobei der erste und zweite Resonanzkreis ein gemeinsames Blindwiderstandselement aufweisen und die Quelle und das Ziel einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß unter Betriebsbedingungen, wenn die Kreise in Resonanz sind, ein elektrischer Strom, der durch die Quelle fließt, eine Emission erster geladener Teilchen bewirkt und die Potentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.
• Dieser Aufbau bildet eine Alternative zu dem des ersten erfindungsgemäßen Aspekts, die in bestimmten Fällen leichter zu realisieren ist.
• Typischerweise ist das beiden Kreisen gemeinsame Blindwiderstandselement ein induktives Widerstandselement.
• Bei beiden Aspekten enthält die Quelle typischerweise einen Heizfaden.
• Beide Aspekte der Erfindung können für den Betrieb eines Dioden-Elektronenstrahl-Erzeugers verwendet werden, bei dem der eine Kreis die Erwärmung der Dioden-Kathode und der andere die Beschleunigungsspannung zwischen seiner Kathode und seinem Anoden-Ziel betrifft, wobei beide Kreise aus einer gemeinsamen Hochfrequenz- Stromversorgungsquelle über Resonanzkreise versorgt werden. Insbesondere ist der eine Resonanzkreis als Reihen-Induktivitäts-Kapazitäts-System ausgebildet, was zu einer niedrigen Impedanz und mithin einem starken Strom bei der Resonanzfrequenz führt. Dieser wird zum Erwärmen des primären Heizfadens des Dioden-Elektronenstrahl-Erzeugers verwendet. Der andere Resonanzkreis ist als Parallel-Resonanzkreis ausgebildet, der eine verhältnismäßig hohe Impedanz und zugehörige Ausgangsspannung aufweist. Diese Wechselspannung wird als Beschleunigungsspannung des Dioden-Elektronenstrahl- Erzeugers verwendet.
• Mit zunehmender HF-Stromversorgung bei der geeigneten gemeinsamen Resonanzfrequenz der beiden Resonanzkreise nimmt sowohl die Betriebsspannung des Heizfadens als auch die Beschleunigungsspannung zu. Bei hinreichender Stromversorgung erfolgt eine Emission aus dem erwärmten Heizfaden, während der zugehörige elektrische Strom, den der Dioden-Elektronenstrahl-Erzeuger aufnimmt, die Resonanzkreise auflädt. Dies führt zu einem Begrenzungseffekt, durch den bei zunehmender HF-Stromversorgung der rasch einsteigende entsprechende elektrische Elektronenemissionsstrom eine Verringerung sowohl des primären Heizfadenstroms als auch der Beschleunigungsspannung gegenüber dem bzw. der ansonsten verfügbaren bewirkt, und mithin den Aufbau bis zu einer Maximalleistung (Produkt des Elektronenstroms und der Beschleunigungsspannung) des Dioden-Elektronenstrahl- Erzeugers begrenzt.
• Bei beiden Aspekten der Erfindung kann der Kreis oder können die Kreise von fern betätigt werden, d.h. ohne unmittelbare elektrische Verbindungen, über einen einen "Vakuumkern" aufweisenden Transformator unter Ausnutzung der Vorteile der HF-Stromversorgung. Beispielsweise bei Anwendung auf den Elektronenstrahl-Dioden Rückseiten-Bombardement-Erzeuger kann dieser selbst auf eine hohe Spannung (von beispielsweise mehr als 100 kV - negativ gegenüber Masse bzw. Erde) eingestellt und sowohl seine Heizfaden- und Beschleunigungsspannung über örtliche Resonanzkreise abgeleitet werden, die auf eine gemeinsame HF-Stromversorgung abgestimmt sind. Der Transformator mit "Vakuumkern" sollte beispielsweise eine Primärwicklung mit nur einer Windung (oder einer geeigneten Anzahl von Windungen) und einer Sekundärseite aufweisen, die einen oder mehrere Resonanzkreise enthält, die auch so ausgebildet sein können, daß sie als Sicherheitsabstands- oder Belastungs-Verringerungsfläche in bezug auf die Potentialdifferenz dienen können. Mithin wird das Bestreben zur Korona-Entladung und einem Überschlag zwischen Primär- und Sekundärseite des Vakuumkern-Transformators verringert, ebenso wie zwischen dem Dioden-Elektronenstrahl-Erzeuger bei hoher Spannung und seiner Umgebung, die auf Erdpotential liegen kann.
• So kann bei dem zweiten Aspekt der Erfindung beispielsweise die HF-Stromversorgung auf eine Spule mit nur einer Windung (deren eines Ende auf Erdpotential liegen kann) angewandt werden, und die induktiven Bauelemente der Resonanzkreise können jeweils eine einzige Windung in Form eines Toroids oder Rings mit radialem Spalt aufweisen, wobei diese Kreise auf hohem Potential liegen können. Ferner kann der Reihenresonanzkreis zwei Spalt-Ringe mit nur einer Windung aufweisen, wobei der Reihen-Kondensator dazwischen liegen kann und geeignete Verbindungen von zwei elektrisch sich gegenüberliegenden Enden der beiden Ringe zur Versorgung des Heizfaden-Stromkreises, entweder direkt oder über einen weiteren Vakuumkern-Transformator, falls erwünscht, verwendet werden. Im letzteren Falle enthält daher der eine Resonanzkreis die beiden induktiven Ringe und den zugehörigen Reihen-Kondensator, der zusammen mit dem zweiten Vakuumkern-Transformator den Heizfaden unmittelbar mit Strom versorgt.
• Alternativ können die induktiven Bauelemente des Reihenresonanzkreises zwei Halbringe aufweisen, wobei der Reihen-Kondensator zwischen den beiden benachbarten Enden liegt und die Heizfaden-Anschlüsse mit den beiden anderen Enden verbunden sind.
• Außerdem kann das eine induktive Bauelement selbst einen weiteren Kondensator parallel aufweisen, um es auf Parallelresonanz mit derselben Frequenz wie die der HF- Stromversorgung abzustimmen. Eine Verbindung zwischen diesem Parallelresonanzkreis und dem Anoden-Ziel liefert die Beschleunigungsspannung für den Dioden- Elektrodenstrahl-Erzeuger in bezug auf den primären Heizfadenkreis.
• Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl der Reihen- als auch der Parallelresonanzkreis eine Wechselstrom- Versorgungsquelle bildet, von denen ersterer zur Erwärmung des primären Heizfadens verwendet wird. Für das Anoden-Ziel sind jedoch nur die positiven Halbwellen (relativ zur Heizfaden-Kathode) der von dem Parallelresonanzkreis erzeugten Spannung zur Emission eines Elektronenstroms aus dem erwärmten primären Heizfaden wirksam.
• Es sei ferner darauf hingewiesen, daß, wenn das Ziel übermäßig erhitzt wird (so daß ein Strom zwischen dem Ziel und dem primären Heizfaden bei den relativ zu dem Heizfaden negativen Wellen der vom Parallelkreis erzeugten Spannung fließt), dies eine weitere Belastung der Resonanzkreise bildet. Diese weitere Belastung begrenzt zwar die Anstiegsgeschwindigkeit des Heizstroms des primären Heizfadens, bewirkt aber auch eine zusätzliche Erwärmung der Heizfaden-Emissionfläche durch das Elektronen-Bombardement von seiten des Ziels. Um ein "Durchgehen" der Erwärmung zu vermeiden, muß die Zielmaterialkombination sorgfältig ausgewählt werden.
• Bei beiden Aspekten der Erfindung kann die Zielelektrode als Teilchenemissionsquelle in einer weiteren Teilchenbeschleunigungsvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann die Zielelektrode als Kathode eines weiteren Elektronenstrahl-Erzeugungssystems dienen. Zweckmäßigerweise sollte eine solche Zielelektrode aus mehr als einem Material aufgebaut sein, wobei das Ziel im Vergleich zu dem des primären Heizfadens einen höheren Schmelzpunkt und/oder eine geringere Elektronenemissionsfähigkeit als das Material aufweist, aus dem die weitere Teilchenemission erfolgen soll. So kann die Zielelektrode beispielsweise aus Tantal mit einem Lanthanhexaborid-Einsatz bestehen, der dem primären Heizfaden des Dioden-Rückseiten-Bombardement- Elektronenstrahl-Erzeugers abgekehrt ist, wobei der Lanthanhexaborid-Einsatz als beheizte Kathode in einem weiteren Dioden- oder Trioden-Elektronenstrahl- Erzeugungssystem verwendet wird.
• Die beschriebenen Resonanzsysteme sind besonders zur Bildung einer sogenannten Rückseiten-Bombardement- Versorgung geeignet (die einen primären Heizfaden und ein Anoden-Ziel aufweist), die ihrerseits die Kathodenanordnung eines Hauptelektronenstrahl-Erzeugungssystems bildet. Dieses Hauptelektronenstrahl-Erzeugungssystem kann wiederum für eine weitere Elektronen- oder Teilchenerzeugungsvorrichtung oder direkt, z.B. zum Schmelzen, Verdampfen oder Schweißen von Metall, verwendet werden und kann für diese Anwendungsfälle ihrerseits einen Dioden-Elektronenstrahl-Erzeuger mit zugehöriger Kathodenabschirmung (oder einen Trioden-Elektronenstrahlerzeuger mit Vorspannungskappenelektrode) und hohler Anode (die gewöhnlich auf Erdpotential gehalten wird) aufweisen. Die in dem Rückseiten-Bombardement- Elektronenstrahlerzeuger entwickelte Leistung beträgt gewöhnlich etwa 100 W (kann jedoch entsprechend dem Anwendungsfall einen anderen Wert von beispielsweise 30 bis 500 W aufweisen), während die des Hauptelektronenstrahl-Erzeugungssystems über 10 kW oder sogar über 100 kW betragen kann. Der Vorteil der HF-Stromversorgung bei einer kombinierten Last, z.B. dem Rückseiten- Bombardement-Elektronenstrahl-Erzeuger, der Resonanzkreise zur Stromversorgung aufweist, besteht darin, daß nur ein einziger HF-Eingang erforderlich ist, der unabhängig von der Nähe des Rückseiten-Bombardement- Elektronenstrahl-Erzeugers aus einer separaten HF- Quelle gespeist werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Rückseiten-Bombardement-Elektronenstrahl- Erzeuger auf einem hohen Potential gehalten wird, z.B. durch die hohe Gleichspannung des Hauptteilchenstrahl- Erzeugungssystems, es günstig ist, eine HF-Drosselspule in die Hochgleichspannungs-Versorgungsquelle einzufügen, so daß letztere das HF-System nicht übermäßig belastet. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall können auch andere Verfahren zur Ankopplung der HF-Stromversorgung in bezug auf die Hochspannungsverbindungen angewendet werden.
• Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms geladener Teilchen eine Quelle für geladene Teilchen und ein Ziel, die jeweils in einem elektrischen Kreis liegen, wobei jeder Kreis jeweils eine Sekundärwicklung oder Antenne eines gemeinsamen Transformators mit einer Primärwicklung oder Antenne, die lose mit jeder Sekundärwicklung oder Antenne gekoppelt ist, aufweist, wobei die Quelle und das Ziel einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß unter Betriebsbedingungen ein in dem die Quelle für geladene Teilchen aufweisenden Kreis induzierter elektrischer Strom bewirkt, daß die Quelle erste geladene Teilchen emittiert und die Potentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.
• Bei diesem Aspekt der Erfindung wird von dem Vorteil der Selbstbegrenzung oder Selbstkompensation durch Ankopplung der Quelle und des Ziels über eine zugeordnete sekundäre Spule oder Antenne an eine gemeinsame primäre Spule oder Antenne eines lose gekoppelten Transformators Gebrauch gemacht. In diesem Fall enthalten die Kreise nicht notwendigerweise Resonanzkreise.
• Eine Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist besonders zur Verwendung bei Elektronenstrahl-Vorrichtungen geeignet, und obige Beschreibung gilt sinngemäß auch für diesen Aspekt der Erfindung.
• Der dritte Aspekt der Erfindung ist auch besonders zur Verwendung bei Lampen geeignet, bei denen von einer Rückseiten-Bombardement-Stromversorgung Gebrauch gemacht wird, da der Transformator entfernt von der Lampe angeordnet werden kann. Beispiele solcher Anwendungen sind Filmprojektor-Lampen, Schweinwerfer-Lampen und Lampen für Leuchttürme und dergleichen.
• Nachstehend werden Beispiele von erfindungsgemäßen Elektronenstrahlvorrichtungen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin ist:
• Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Resonanzkreisanordnung;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Elektronenstrahlsystems mit der Schaltung nach Fig. 1;
• Fig. 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels;
• Fig. 4A-4C verschiedene praktische Ausführungsformen des Beispiels nach Fig. 3;
• Fig. 5A ein Elektronenstrahlsystem mit der Schaltung nach Fig. 3;
• Fig. 5B der Ausschnitt X der Fig. 5A in vergrößertem Maßstab;
• Fig. 6A und 6B jeweils die obere und untere Spule der in Fig. 5 dargestellten Induktionsspule;
• Fig. 7 die Abhängigkeit der Temperatur von der Gesamt-HF-Eingangsleistung;
• Fig. 8A und 8B jeweils herkömmliche direkt und indirekt geheizte Lampen und
• Fig. 9A, 9B und 9C Beispiele von indirekt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geheizten Lampen.
• Der in Fig. 1 dargestellte Resonanzkreis enthält eine Induktionsspule 1, die in der Praxis nur eine Windung aufweist und die Sekundärwicklung eines Transformators 2 bildet, dessen Primärwicklung 3 mit einer HF-Quelle verbunden ist. Der Resonanzkreis enthält ferner einen Kondensator 4, wobei die Induktionsspule 1 und der Kondensator mit einem Heizfaden 5 in Reihe geschaltet sind. Parallel zum Resonanzkreis und räumlich gegenüber dem Heizfaden 5 liegt ein Ziel 6.
• Die Induktionsspule 1 und der Kondensator 4 sind so bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz bei der HF liegt, so daß, wenn der Resonanzkreis in Resonanz schwingt, ein verhältnismäßig großer Wechselstrom durch den Kreis und den Heizfaden 5 strömt, so daß der Heizfaden 5 aufgeheizt wird und Elektronen emittiert. Gleichzeitig wird eine hohe Wechselspannungsdifferenz zwischen dem Heizfaden 5 und dem Ziel 6 automatisch ausgebildet, so daß die emittierten Elektronen in denjenigen Halbwellen auf das Ziel 6 beschleunigt werden, in denen es positiv ist. Dieser "intermittierende Strom" emittierter Elektronen, die vom Heizfaden 5 durch ein Vakuum auf das Ziel 6 fließen, bewirkt eine Verstimmung des Resonanzkreises und damit eine weitergehende Abnahme des in dem Kreis durch den Heizfaden fließenden Stroms als es ansonsten der Fall wäre, so daß der durch das Ziel fließende Strom begrenzt wird bzw. sich selbst begrenzt.
• Beispielsweise bei einer Induktionsspule mit einer einzigen Windung und einer Resonanzfrequenz von 84 MHz kann der Kondensator 4 eine Nennkapazität von 20 pF und die Induktionsspule 1 eine Induktivität von 0,18 uH zur Resonanz aufweisen. In der Praxis müßte die Kapazität getrimmt werden, wenn der Resonanzkreis mit den übrigen Teilen eines Elektronenstrahl-Erzeugers verbunden worden ist.
• Fig. 2 stellt ein Elektronenstrahlsystem mit dem in Fig. 1 dargestellten Kreis als Rückseiten-Bombardement- Versorgung dar. Hierbei ist das Elektronenstrahlsystem in einer Vakuum-Kammer 10 angeordnet, obwohl die Erfindung gleichermaßen bei Systemen anwendbar ist, die kein Vakuum aufweisen. Eine Hochgleichspannungs-Versorgung 11 (Stromversorgungseinrichtung mit hoher Gleichspannung) ist in herkömmlicher Weise mit dem Ziel 6 über eine Induktionsspule 11A und mit einer hohlen Anode 12 verbunden. Dadurch wird die Beschleunigungsspannung für die durch das Ziel 6 emittierten Elektronen erzeugt, wobei das Ziel 6 als Kathode in bezug auf die hohle Anode 12 wirkt. Dieser Hauptelektronenstrom 13 geht durch die Anode 12 hindurch in einen Fokussierbereich, der durch eine Fokussierspule 14 begrenzt wird, die dann den Strahl (das Strahlenbündel) durch eine Öffnung 15 hindurch auf ein Werkstück 16 in herkömmlicher Weise fokussiert bzw. bündelt.
• Das Ziel 6 wird dann durch die vom Heizfaden 5 ausgehende Rückseiten-Bombardement-Erwärmung zur Emission von Elektronen veranlaßt. Der Heizfaden 5 und das Ziel 6 sind mit einem Resonanzkreis verbunden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Induktionsspule 1 durch einen einzigen kreisförmigen Streifen aus Kupfer gebildet wird, der durch geeignet abgerundetes elektrisch leitendes Material als Koronaschutzring 1A ergänzt wird, wenn der Heizfaden 5 auf einem Potential liegt, das erheblich von dem der ihn umgebenden Bauteile abweicht. Beispielsweise kann der Schutzring aus einem nichtmagnetischen rostfreien Stahl mit einem eingesetzten kreisförmigen Kupferstreifen bestehen. Zusätzlich wird die Elektronenemission des Heizfadens 5 durch einen Schirm 17, der Teile des Heizfadens umgibt, aus denen keine Emission erwünscht ist, vorzugsweise auf das Ziel 6 gerichtet.
• Die HF-Leistung wird über eine Primärwicklung 3 mit nur einer Windung, die an einem HF-Generator 17 angeschlossen ist, in die Induktionsspule 1 eingekoppelt.
• Das Ziel 6 ist vorzugsweise aus Tantal mit einem Lanthanhexaborid-Einsatz (LaB&sub6;), der vom Heizfaden abgekehrt ist, hergestellt. Normalerweise ist das LaB&sub6; vollständig durch eine Tantal-Wand vom Heizfaden abgeschirmt. Bei einer Abwandlung ist jedoch ein kleines Loch mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,25-0,5 mm absichtlich in der Rückseite der Tantal-Kathode ausgebildet, das die Erwärmung durch die Primärheizfadenemission ermöglicht und damit die Einschaltgeschwindigkeit des Hauptstrahl-Erzeugers erhöht, jedoch die Rückwärts-Emission im primären Erzeuger begrenzt und damit ein "Durchgehen" verhindert.
• Fig. 3 stellt eine zweite Art der Schaltung mit zwei Resonanzkreisen dar. Der erste Resonanzkreis enthält Induktionsspulen 20, 21, einen Kondensator 22 und einen Heizfaden 5, die in Reihe geschaltet sind. Der zweite Resonanzkreis enthält die Induktionsspule 21 und einen Kondensator 23 mit dem Ziel 6, das parallel geschaltet und räumlich gegenüber dem Heizfaden 5 angeordnet ist.
• Fig. 4 stellt verschiedene Konfigurationen des ersten Resonanzkreises mit dem Heizfaden 5 dar. In Fig. 4A sind die Induktionsspulen 20, 21 und der Kondensator 22 in verteilter Form angeordnet. Die verteilte Kapazität kann auch durch ein oder mehrere Einzelkondensatoren zwischen entsprechenden Teilen der Induktionsspulen ergänzt werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Induktionsspulen 20, 21 aus flachen Leitern mit verhältnismäßig geringem Abstand, so daß der Abstand eine gewisse kapazitive Kopplung 22 zwischen den Induktionsspulen bewirkt, Fig. 4B. Der Abstand ist einstellbar, um eine Grundabstimmung auf die gewünschte Resonanzfrequenz zu bewirken, wobei ein oder mehrere Einzelkondensatoren vorgesehen und zur Feinabstimmung einstellbar sind.
• Für die Anwendung in einem Rückseiten-Bombardement- Strahlerzeuger bestehen die Induktionsspulen 20, 21 vorzugsweise jeweils aus einer einzigen Windung mit geringem Abstand voneinander, Fig. 4C. Dabei werden die Spulen aus einer Hochfrequenz-Versorgung (ebenfalls in Form einer einzigen Windung oder einer geringen Anzahl von Windungen) mit Strom versorgt, so daß das Reihenresonanzsystem dem Verbraucher (der Last), der einen primären Heizfaden für den Rückseiten-Bombardement- Strahlerzeuger aufweist, einen verhältnismäßig starken Strom bei verhältnismäßig niedriger Impedanz zuführt.
• Eine Ausführungsform des physischen Aufbaus der Induktionsspulen ist in den Fig. 6A und 6B zusammen mit den Verbindungen 27, 28 mit dem Heizfaden, der im mittleren Bereich angebracht ist, dargestellt. Wie in Fig. 6A dargestellt ist, kann die Einwindungs-Induktionsspule auch mit Befestigungslaschen 24 zur genauen Einhaltung ihrer Lage relativ zum Rückseiten-Bombardement- Strahlerzeuger und zur zweiten Induktionsspule, Fig. 6B, versehen sein.
• Die Induktionsspulen 20, 21 enthalten flache Kupferstreifen, die durch geeignet abgerundete leitende Materialien als Koronaschutzring ergänzt sein können, wenn der Heizfaden auf einem Potential liegt, das erheblich von dem der ihn umgebenden Bauteile abweicht.
• Fig. 5A stellt ein Elektronenstrahl-System dar, das die in Fig. 3 dargestellte Schaltung aufweist und den gleichen Aufbau wie das in Fig. 2 dargestellte System hat, abgesehen von der Verwendung verschiedener Resonanzkreise. Das Resonanzsystem wird daher nicht erneut beschrieben, vielmehr sei diesbezüglich auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen.
• Als weitere Einzelheiten enthält der Aufbau nach Fig. 5A ein Kühlsystem 60, bei dem die Bauteile des Hochspannungs-Strahlerzeugers und des sekundären HF-Kreises in einer isolierenden Flüssigkeit eingetaucht sind. Wenn die Flüssigkeit erwärmt ist, steigt sie in dem Hochspannungsbehälter 61 nach oben, wo sie dann durch wassergekühlte Kühlrohrleitungswindungen 62 gekühlt wird.
• Die örtliche Ausbildung der Strahlerzeugungs- Versorgungen ermöglicht es, in die Leitung des Hochspannungskabels Impedanzen 63, 64 in Reihe einzusetzen. Die Schaltungselemente 63, 64 würden, wie in Fig. 5A angedeutet, einen Spannungsabfall bei einem Hochspannungs-Zusammenbruch im Strahlerzeuger bewirken und damit eine Entladung unterdrücken. Diese Bauelemente sind zweckmäßigerweise in einem Behälter untergebracht, der ein isolierendes Fluid enthält. Die Induktionsspule 63 würde für Mikroentladungen, die von weniger als einer Mikrosekunde bis zu einigen zehn Mikrosekunden andauern, eine hohe Impedanz darstellen, während der in Reihe geschaltete ohmsche Widerstand 64 einen zusätzlichen Spannungsabfall bei länger andauernden Ereignissen bewirken würde. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß das Hochspannungskabel 65 zwischen dem Strahlerzeuger und dem Behälter 66 mit den in Reihe geschalteten Widerständen kurz ist, um die Speicherung von übermäßig viel Energie in diesem Teil des Kabels zu minimieren. Vorzugsweise ist das Kabel 67 zwischen dem Tank 66 und der HGS-Versorgung 11 (HGS = Höchstgleichspannung) erheblich länger.
• Ein weiterer im Zusammenhang mit beiden Fig. 2 und 5A zu beachtender Punkt ist der, daß der Primärkreis- Abstimmkondensator 70 in dem evakuierten Volumen 71 des Schweißkopfes angeordnet ist. Dies ermöglicht eine erhebliche Minimierung der Abmessungen und Kosten des Bauteils Auch die geerdete Seite des Kondensators 70 ermöglicht eine Feinabstimmung der Kapazität mittels einer Schraube, die von außerhalb des Vakuums über eine drehbare Dichtung betätigbar ist.
• Der in Fig. 5A mit X bezeichnete Ausschnitt des Systems ist in Fig. 5B in vergrößertem Maßstab ausführlicher dargestellt. Wie man sieht, durchsetzt die zum HF- Generator-Verstärker 17 führende Leitung die Wand der Kammer 10 innerhalb eines Isolators 100. Der Kondensator 70 wird durch zwei Platten 106, 107 gebildet. Die Platte 106 ist an der Primärwicklung 3 befestigt, während die Platte 107 an einer teilweise mit einem Gewinde versehenen Achse 104 angebracht ist, die in einer Bohrung 108 einer isolierenden Buchse 101 aufgenommen ist. Die Achse 104 ist gegen die Buchse 101 durch eine drehbare Vakuumdichtung 105 abgedichtet. Die Buchse 101 ist an der Wand der Kammer 10 mittels Schrauben 103 befestigt und durch eine Vakuumdichtung 102 abgedichtet. Der von der Platte 107 entfernt liegende Endabschnitt der Achse 104 ist mit einem Gewinde 109 versehen, ebenso wie der entsprechende Teil der Bohrung 108 der Buchse 101. Durch Drehen der Achse 104 mittels eines Schraubendrehers oder dergleichen kann die Platte 107 mithin zur Platte 106 hin oder von ihr weg bewegt werden.
• Bei beiden Beispielen schwingt das Potential des Heizfadens 5 vorzugsweise um ± 2 kV um das Potential des Ziels herum, das bei etwa -150 kV gegenüber Erde oder Masse liegt.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Anoden-Ziel 6 auf einem Träger 8 angebracht, der den Heizfaden in geeigneter Weise umgibt, um zu verhindern, daß eine Streuelektronenemission aus letzterem in das Hauptstrahl-System (siehe Fig. 2 und 5) gelangt. Bei einer Ausführungsform enthält das Ziel ein Material mit hohem Schmelzpunkt und minimalen Emissionseigenschaften zusammen mit einem (vom Heizfaden 5 abgekehrten) Heizfaden, der ein verhältnismäßig hohes Elektronenemissionsvermögen hat. Mithin enthält der Rückseiten-Bombardement-Strahlerzeuger nach den Fig. 2 und 5 einen Heizfaden 5 und ein Ziel 6, das seinerseits die Kathode des Hauptelektronenstrahl-Erzeugers (in diesem Fall ebenfalls eine Dioden-Konstruktion) trägt.
• Zu beachten ist, daß das Ziel 6 mit einer separaten Gleichspannungsversorgung 11 verbunden ist, die die Hochspannung zwischen dem Ziel, das die Kathode des Hauptelektronenstrahl-Systems bildet, und seiner zugehörigen hohlen Anodenplatte 12 liefert. Zwischen dem Heizfaden 5 und dem Ziel 6 stellt das Vakuum in dem Rückseiten-Bombardement-System eine hinreichende Isolation sicher, wobei zusätzlich für einen hinreichenden Schutz gegen eine Korona- oder eine andere unerwünschte Entladung zwischen der Rückseiten-Bombardement- Anordnung und den umgebenden Bauteilen gesorgt ist, die auf einer verhältnismäßig hohen Spannung (z.B. mehr als 100 kV) liegen. In Reihe mit der Hochgleichspannungsversorgung 11 liegt eine Induktionsspule 11A, um übermäßige Verluste der HF in die Hochspannungsversorgungsquelle und ihre zugehörigen Verbindungsleitungen zu verhindern. Diese Hochfrequenzdrossel ist vorzugsweise nicht abgestimmt, sondern stellt einen breitbandigen Scheinwiderstand für die Resonanzfrequenz der Resonanzkreise dar.
• Es sei darauf hingewiesen, daß die Hochspannungs- Beanspruchungsverteilung von den auf hohem Potential liegenden Bauteilen weg durch das Vorhandensein der Einwindungs-Resonanzfrequenz-Erregungsspulenversorgung sowie durch die Umgebungsbauteile geändert wird. Es ist besonders zweckmäßig, die Einwindungs-Versorgung 3 so anzuordnen, daß eine Überbeanspruchungskonzentration in der Verteilung des Equipotentials zwischen den auf hohern Potential liegenden Bauelementen und der auf Erdpotential liegenden Konstruktion vermieden wird, wie es in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist.
• Die Emissionsseite des Ziels 6 wird in dem Hauptelektronenstrahl-System zusammen mit einer Kathodenschutzhaube als Kathode verwendet und ist so geformt, daß der Hauptelektronenstrom teilweise fokussiert wird, während er zur Öffnung in der Anodenplatte fortschreitet. Diese teilweise Fokussierung oder Überkreuzung führt jenseits der hohlen Anode zu einem divergierenden Elektronenstrahl (-bündel), der durch die Hauptfokussierspule 14 in einem Betriebsbrennpunkt in der Nähe des Werkstücks 16 fokussiert wird.
• Aufgrund der erfindungsgemäßen Resonanzkreis-Lösung haben sich die Geometrie und Abmessungen der Rückseiten- Bombardement-Stufe als verhältnismäßig unkritisch erwiesen. Wenn beispielsweise ein großer Abstand zwischen dem primären Heizfaden und dem Anoden-Ziel vorgesehen ist, ist eine relativ höhere Spannung erforderlich, um die Elektronenemission zu erzielen. Bei einem kleinen Abstand zwischen dem primären Heizfaden und dem Anoden- Ziel ist es dagegen eher möglich, stärkere Emissionsströme bei niedrigeren Beschleunigungsspannungen zu erzielen. Die zum Heizen des Ziels erforderliche Leistung (Produkt aus Beschleunigungsspannung und Emissionsstrom) bleibt jedoch weitgehend gleich, da der eine Faktor des Produkts zunimmt und dadurch die Abnahme des anderen ausgleicht.
• Fig. 7 stellt die Änderung der Temperatur des Heizfadens 5 und des Ziels 6 in Abhängigkeit von der gesamten HF-Eingangsleistung dar. Aus diesem Diagramm ist der Selbstbegrenzungseffekt leicht zu ersehen, durch den die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur mit zunehmender HF-Eingangsleistung erheblich abfällt, da der Resonanzkreis belastet wird.
• Die Anwendungsgebiete der soweit beschriebenen Erfindung beziehen sich alle auf eine Elektronenstrahl- Schweißvorrichtung. Die Erfindung ist jedoch auch auf anderen Gebieten anwendbar, beispielsweise zur Bildung einer indirekten Wärmequelle zum Heizen von Faden- Lichtquellen, z.B. Quarz-Halogen-Lampen.
• Fig. 8A stellt eine herkömmliche Lichtquelle dar, die beispielsweise eine Quarz-Halogen-Lampe 30 mit einer Wendel aus Wolframdraht 31 in einer Glashülle 32 aufweist. Dies ergibt ein helles Licht mit reproduzierbarer Leistung. Da die Form des Heizfadens jedoch kompliziert ist, wird das Licht in alle Richtungen gestreut, was es äußerst schwierig macht, es wieder zu einem kollimierten oder fokussierten Strahl über lange Strecken zu bündeln. Vorteilhafter ist eine indirekt erwärmte Lampe, von der ein Beispiel in Fig. 8B dargestellt ist. In diesem Fall enthält die Lichtquelle eine massive und genau hergestellte, verhältnismäßig dicke kreisförmige Scheibe 33, die auf der Rückseite durch einen Elektronenstrahl erwärmt wird, der aus einem Heizfaden 34 austritt. Eine derartige indirekt beheizte Lichtquelle benötigt üblicherweise jedoch eine Starkstromversorgung für den Heizfaden 34 und eine separate Hochspannungsversorgung 35 für die Elektronenbeschleunigungsstufe. Beide Versorgungseinrichtungen müßten genau geregelt werden, um eine Überhitzung des Heizfadens oder des Hauptziels 33 zu vermeiden. Denn in der Tat wäre es möglich, daß der primäre Heizfaden 34 bei der Benutzung dünner wird, was zu einem vorzeitigen Ausfall führen würde, wenn der Heizfadenstrom konstant gehalten würde. Um die Ziel-Quelle 33 herum erstreckt sich ein Reflektor 36, um das resultierende Strahlenbündel zu fokussieren. Außerdem ist ein Teil des Heizfadens 34 von einem Schirm 47 umgeben, um die Emission auf die gewünschte Zone zu beschränken.
• Fig. 9A stellt eine Lichtquelle dar, die der in Fig. 8B dargestellten ähnlich ist, jedoch durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung betrieben wird. Wie man sieht, ist der Heizfaden 34 mit einem Kondensator 37 und einer Induktionsspule 38 in Reihe geschaltet, während das Ziel 33 zu dem Resonanzkreis parallel geschaltet ist. Die Anordnung ähnelt daher der in Fig. 1 dargestellten. In der Induktionsspule 38 wird über eine Primärwicklung 39, die an einem HF- Verstärker 40 angeschlossen ist, ein Strom induziert. Der HF-Verstärker 40 wird über einen Vergleicher 41 geregelt, dessen einem Eingang ein Bezugslicht-Intensitätssignal 42 und dessen anderem Eingang ein gemessenes Licht-Intensitätssignal 43 aus einem Lichtfühler 44 zugeführt wird.
• Wie man sieht, muß nur eine Eingangsgröße des Resonanzkreises geregelt werden, was durch Messung der Lichtstärke des Hauptziels 33 und Rückführung des Meßsignals bewirkt wird.
• Fig. 9B stellt eine Abwandlung des in Fig. 9A dargestellten Beispiels dar, bei der der Resonanzkreis in der Glashülle 32 angeordnet ist. Abhängig von den Abmessungen der Glashülle und des Reflektors sollte dies in der Praxis möglich sein, indem eine hinreichend hohe Frequenz benutzt wird und auf diese Weise Glas-Metall- Dichtungen vermieden werden. Um jedoch eine kompakte Lampenhülle zu erhalten, die sowohl den Kondensator 37 als auch die Induktionsspule 38 enthält, müßte die Betriebsfrequenz verhältnismäßig hoch sein, typischerweise wenigstens in der Größenordnung von 50 kHz und wahrscheinlich bei etwa 10 MHz liegen, selbst bei einer Lampe mit beträchtlichen Abmessungen. Für noch kompaktere Ausführungen können Frequenzen mit mehr als 100 MHz verwendet werden. In diesen Fällen verkleinern sich die Induktionsspulen auf nur ein oder zwei Windungen, wie bereits anhand der Elektronenstrahl-Rückseiten- Bombardement-Versorgungen beschrieben wurde.
• Fig. 9C stellt eine abgewandelte Lampen-Anordnung dar, bei der keine Resonanzkreise erforderlich sind. In diesem Fall ist ein lose gekoppelter Transformator 50 vorgesehen, der eine Primärwicklung 51 und zwei Sekundärwicklungen 52, 53 aufweist. Die Sekundärwicklung 52 liegt in einem Stromkreis mit dem Heizfaden 34, während die Sekundärwicklung 53 mit dem Ziel 33 verbunden ist. Die HF-Leistung wird der Primärwicklung 51 zugeführt und lose in die Sekundärwicklungen 52, 53 eingekoppelt. Der in der Sekundärwicklung 52 induzierte elektrische Strom erwärmt den Heizfaden 34 so weit, bis er Elektronen emittiert. Dadurch wird das Ziel 33 zu einem Verbraucher bzw. einer Last an der Sekundärwicklung 53, so daß der durch den Heizfaden 34 fließende Strom abnimmt und der gewünschte Selbstbegrenzungseffekt erzielt wird. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Bauteile der Lampe als bislang möglich war.
• In den Fig. 9A bis 9C ist ein Emissionsschirm 47 dargestellt, der dem in der Rückseiten-Bombardement- Anordnung in den Fig. 2 und 5 dargestellten ähnelt.

Claims (22)

1.Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms aus geladenen Teilchen, mit einer Quelle für geladene Teilchen und einem Ziel, die jeweils in Reihe und parallel zu einem elektrischen Reihen-Resonanzkreis geschaltet und einander so gegenüberliegend angeordnet sind, daß unter Betriebsbedingungen, wenn der Kreis in Resonanz ist, ein durch die Quelle fließender elektrischer Strom eine Emission erster geladener Teilchen bewirkt und die Potentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Resonanzkreis einen einzigen Kondensator und eine einzige Induktionsspule enthält.

3.Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Induktionsspule eine einzige Windung aufweist.

4.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Resonanzkreis bei Resonanz mit einer Hochfrequenz schwingt.

5.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Ziel zweite geladene Teilchen aufgrund eines Bombardements mit den ersten geladenen Teilchen erzeugt.

6.Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die zweiten geladenen Teilchen Elektronen aufweisen.

7.Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms geladener Teilchen, mit einem ersten und einem zweiten Resonanzkreis, die aus einer Gruppe von Blindwiderstandselementen gebildet sind, einer Quelle für erste geladene Teilchen, die mit dem ersten Resonanzkreis und einem Ziel in Reihe geschaltet ist, das zu dem zweiten Resonanzkreis parallel geschaltet ist, wobei der erste und zweite Resonanzkreis ein gemeinsames Blindwiderstandselement aufweisen und die Quelle und das Ziel einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß unter Betriebsbedingungen, wenn die Kreise in Resonanz sind, ein elektrischer Strom, der durch die Quelle fließt, eine Emission erster geladener Teilchen bewirkt und die Patentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.

8.Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das beiden Resonanzkreisen gemeinsame Blindwiderstandselement eine Induktionsspule aufweist.

9.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Quelle einen Heizfaden aufweist.

10.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der oder jeder Resonanzkreis über einen Transformator von fern mit Strom versorgt wird.

11.Vorrichtung nach Anspruch 10, zurückbezogen auf Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei der die Resonanzkreise über eine Spule mit nur einer Wicklung induktiv mit den induktiven Widerstandselementen der Resonanzkreise gekoppelt sind.

12.Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der jedes induktive Widerstandselement eine einzige Windung in Wendel- oder Ringform aufweist.

13.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Ziel eine Quelle aus weiteren geladenen Teilchen aufweist.

14.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Ziel ein der Quelle zugekehrtes Loch aufweist.

15.Vorrichtung zum Erzeugen eines Stroms geladener Teilchen, mit einer Quelle für geladene Teilchen und einem Ziel, die jeweils in einem elektrischen Kreis liegen, wobei jeder Kreis jeweils eine Sekundärwicklung oder Antenne eines gemeinsamen Transformators mit einer Primärwicklung oder Antenne, die lose mit jeder Sekundärwicklung oder Antenne gekoppelt ist, aufweist, wobei die Quelle und das Ziel einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß unter Betriebsbedingungen ein in dem die Quelle für geladene Teilchen aufweisenden Kreis induzierter elektrischer Strom bewirkt, daß die Quelle erste geladene Teilchen emittiert und die Potentialdifferenz zwischen der Quelle und dem Ziel die ersten geladenen Teilchen in Richtung auf das Ziel beschleunigt.

16.Vorrichtung nach wenigstens Anspruch 7 oder Anspruch 15, bei der die beiden Kreise aus einer gemeinsamen Quelle mit Strom versorgt werden.

17.Teilchenbeschleunigungseinrichtung mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Zielelektrode eine Quelle für geladene Teilchen aufweist und die Einrichtung ferner Mittel zum Beschleunigen der Teilchen aufweist.

18.Einrichtung nach Anspruch 17, die einen Elektronenstrahl-Erzeuger aufweist.

19.Lichtquelle mit einer Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.

20.Elektronenstrahl-Schweißvorrichtung mit einer Vorrichtung nach Anspruch 18.

21.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Ziel aus mehr als einem Material besteht.

22.Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der das eine Material des Ziels der Quelle zugekehrt ist und eine relativ höhere Austrittsarbeit und niedrigere Emissionskennlinie hat, z.B. Tantal, während das andere Material eine geringere Austrittsarbeit und höhere Emissionskennlinie aufweist, z.B. Lanthanhexaborid.