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Anordnung zum Betrieb eines elektrischen Entladungsgefäßes Die Erfindung
betrifft,eine Anordnung zum Betrieb eines .elektrischen Entladungsgefäßes, welches
mit hohen Spannungen betrieben werden. soll.
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Zu den Entladungsgefäßen, die im allgemeinen mit hohen Spannungen
betrieben werden, gehören elektronenoptische Bildwandler, die Elektronenstrahlröhren
-und Elektronenmikroskope. Oft ist es natwendig, Anadensp.annungen in der Größenordnung
von io bis 3o kV und mehr für derartige. Entladungsgefäße herzustellen. Diese Herstellung
ist bisher stets .an verhältnismäßig umfangreiche Einrichtungen. gebunden gewesen,
die nicht immer zur Verfügung stehen. Besonders beim elektronenoptischen Bildwandler
spielt nun die Erzeugung der notwendigen hohen Anodengleichspannung mit möglichst
geringem Aufwand eine wichtige Rolle. Denn es ist nicht immer möglich, für den Bildwandler
eine Einrichtung zur Erzeugung der Gleichspannung, die viel Raum einnimmt und ein
großes Gewicht besitzt, mit sich zu führten, wenn der Bildwandler eine große Beweglichkeit
bei seiner Handhabung etwa im freien Gelände besitzen soll.
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Es sind bereits Hochspannungsgeneratoren bekannt, die mit Hilfe von
elektrischen Entladungsgefäß:en betrieben werden. Bei diesen Hochspannungsgeneratoren
sind jedoch zusätzliche Spannungsquellen zum Betrieb der elektrischen Entladungsgefäße
erforderlich.
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Die Erfindung betrifft die Lösung eines völlig ,anderen Problems,
indem sie gestattet, den Bildwandler und überhaupt jedes ielektris,che Entladungsgefäß,
welches hohe Betriebsspannungen (erfordert, so zu betreiben, daß der technische
Aufwand zur Erzeugung der hohen Betriebsspannungen wesentlich verringert wird. Bei
vorliegender Anordnung bildet
zum Betrieb eines elektrischen Entladungsgefäßes,
insbesondere eines elektronenoptischen Bildwandlers, einer Elektronenstrahlröhre
oder eines Elektronenmikroskops, mit Hilfe eines zur Erzeugung hoher Betriebsspannungen
des Entladungsgefäßes dienenden Hochspannungsgenerators, z. B. einer Influenzm.aschine,
einer Reibungselektrisiermaschin:e oder eines van de Graäff-Generators, @erfindungsgemäß
das Entladungsgefäß derart -einen Teil des Hochspannungsgenerators, daß eine alt
der Wandung des Entladungsgefäßes durch Reibung oder Influenz erzeugte statische
Aufladumg zur Erzeugung der Betriebshochspannung des Entladungsgefäßes dient.
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Die Erfindung sei an. Hand der in den Abbildungen -in zum Teil schematischer
Darstellung wiedergegebenen Anordnungen beispielsweise näher :erläutert. Für sämtliche
Anerdnungen- ist als Beispiel ein elektronenoptischer Bildwandler zugrunde gelegt,
wie er in Abb.2 wiedergegeben ist. In Abb.2 ist mit i das Gefäß des Bildwandlerrohres
wiedergegeben. Mit 15 ist seine Photokathode und mit 16 'seine Anode. bezeichnet,
welch letztere als Hohlzylinder :ausgebildet ist. Der Leuchtschirm des Bildwandlers
trägt das Bezugszeichen 17.
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In Abb. i ist eine Anordnung dargestellt zur Erzeugung .einer hohen
Gleichspannung mittels einer Influenzmaschine, von der der Bildwandler einen Teil
darstellt. Im Innern des Bildwandlers i, welcher in Abb. i im Querschnitt zu sehen
ist, sind Metallbeläge 3 und q. auf der Glaswand des Bildwaudlerrohres ,angeordnet.
Die Metallbeläge 3 und ¢ bilden Zylindersektoren und stehen einander gegenüber.
Ihre Herstellung kann etwa durch Aufdampfen eines Metalls auf die Wand von i erfolgen.
Koaxial zu dem zylindrisch ausgestalteten Bildwandlerraahr i ist ein Glaszylinder
2 angeordnet, tvelcher auf seiner Außenseite mit Metallbelägen 5 bis io versehen
ist, welche sich gleichmäßig über seinen. Mantel verteilen. Auf diesen Metallbelägen
schleifen zwei Kämme i und 12, die diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet
und leitend miteinander verbunden sind. Ferner sind noch Kämme 13 und 14 vorgesehen,
welche ebenfalls auf der Außenseite des Zylinders 2 schleifen und von denen 13 mit
dem Belag 3 und 1q. mit dem Belag q. :elektrisch leitend verbunden ist. Der Zylinder
2 soll um seine Achse rotieren. Dann bildet die ganze Anordnung eine Influenzmaschine
erster Art, wie sie von H o 1 t z und Töplererfundenworden ist. Bei derRotation
des Zylinders 2 entsteht eine hohe Spannung zwischen den Metallbelägen 3 und q.,
welche als Anodenspannung des Bildwandlers dienen I kann. Um dieses näher zu erläutern,
sei au: i Abb.2 hingewiesen, in. welcher die Elek trollen 3 und q. .ebenfalls wiedergegeben
sind Sie sind im Bildwandler so angeordnet, daf sie den Anodenzylinder 16 umgeben.
Diesc Anordnung erscheint deshalb zweckmäßig weil hierbei der Einfluß der Spannung
nvis@chen 3 und .4 geringer auf das elektronenoptische Abbildungsfeld zwischen den
Elektroden i_5 und 16 ist, .als :an einer Stelle, in der der Anodenzylinder die
Metallbeläge 3 und q. nicht vom elektronenoptischen Strahlengang trennt. Es ist
die Elektrode 3 mit der Kathode 15 und die Elektrode q. mit der Anode 16 verbunden,
so daß die van der Influenzmaschine erzeugte hohe Spannung zwischen Kathode und
Anode liegt.
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In Abb. i sind die Zylinder i und 2 so gezeichnet worden, als ob sie
vaneinander einen größeren Abstand besitzen. Dies ist indessen nicht notwendig,
ja, es kann sogar zweckmäßig sein, beide Zylinder so aufeinander abzupassen, d:aß
das Bildwandlerrohr i mit oder ohne Verwendung eines Kugellagers als Achse für den
rotierenden Zylinder 2 dienen kann. Dieser Fall ist der Anordnung nach Abb.3 zugrunde
gelegt. In dieser Anordnung ist ein Lager 18 für das Bildwandlerrohr i vorgesehen,
welches seinerseits als Lager für den Zylinder 2 dient. Der Zylinder 2 kann beispielsweise,
wie dies in Abb. q. gezeigt ist, mittels eines Treibriemens 2o in Umdrehungen versetzt
werden, welcher von einem Motor i 9 ,angetrieben wird.
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In der beschriebenen Einrichtung kann zweckmäßig noch eine Vorrichtung
angeordnet werden, welche die Polarität der erzeugten Spannung umzukehren gestattet,
damit stets eine positive Spannung zwischen Anode und Kathode eingestellt werden
kann.
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Ein weiteres Beispiel gemäß der Erfindung ist in Abb. 5 dargestellt.
Hi°rin ist das Bildwandlergefäß mit i wiedergegeben. Mit 21 ist ein aus Wolle bestehendes
Band bezeichnet, dessen eine Seite mit einer Feder 22 in Verbindung steht, die in
einem Punkte 23 befestigt ist. Das .andere Ende des um das aus Glas bestehende Bildwandlergefäß
gelegten Bandes endigt in einem Handgriff 2.1. Durch Ziehen des Handgriffs 24. reibt
das Wollband den Glaskolben von i und -erzeugt auf diesem durch Reibung :eine Aufladung,
wodurch auch zwischen Anode und Kathode van i eine Spannung entsteht. Gegebenenfalls
muß auch hierbei eine Einrichtung vorgesehen werden, welche die Polarität der Spannung
zwischen Anode und Kathode zu ändern gestattet, damit bei periodischer Betätigung
des Handgriffs 24. zumindest periodisch -eine positive Spannung zwischen Anode und
Kathode entsteht; auf die genaue Einhaltung einer bestimmten
Anodenspannung
kommt @es hierbei nicht so sehr an, da-eine Änderung der Spannung ,nur eine Helligkeitsänderung
des Leiuchtschirmbildes des Bildwandlers zur Folge hat. Wichtig ist vielmehr, daß
die erzeugte -Spannung genügend hoch ist, was ja mittels Reibung durchaus ermöglicht
werden kann.
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Ein weiteres' Beispiel für eine Anordnung gemäß der Erfindung bezieht
sich auf einen Bandgenerator (van de Graaff-Generator) zur Erzeugung der hol ien
Betriebsspaunungen rund ist in Abb.6 beispnelsweise wiedergegeben. Der Generator
besteht aus einem Band 27, welches um eine drehbare Rolle 26 und um den unbeweglich
angeordneten Bildwandler i zu drehen ist. Die Rolle 26 kann beispielsweise aus Hartgummi
oder Glas bestehen. Sie ist mit einer metallischen Achsre 34 versehen, welche zur
Erde abgeleitet ist. Der metallischen Achse 34 entspricht bei dem Bildwandlerrohr
i ein metallischer Belag 25 auf der Innenwand des Bildwandlergefäßes, welcher ebenfalls
geerdet ist. Auf dein Band 27 schleifen Kollektoren 29 und 30, welche mit-,einander
verbunden und zur Erde abgeleitet sind. Zur Sammlung der ,auf dem Band 27 durch
Reibung ,an der Rolle 26 und an dem Bildwandler i erzeugten Ladungen dient ein Kollektor
28, welcher als metallische Kuges7. ausgebildet, mit öffnungen für das Band 27 versehen
und gegen die Erde isoliert ist. Er trägt Bürsten 32 .und 33, welche die Ladungen
des Bandes 27 abnehmen. Der soeben beschriebene Generator ist in der Form bekannt,
daß auch an Stelle des Bildwandlers i eine genau 'Wie 26 ausgebildete- drehbare
Rolle angeordnet ist. Ist der Generator im Betrieb, so wird der Kollektor 28 ,auf
eine hohe Spannung gegen Erde aufgeladen. Man kann nun den Kollektor 28 mit seiner
Leitung 3 i an die Kathode des Bildwandlers legen -und den Metallbelag 25 mit der
Anode des Bildwandlers verbinden; hierbei kann übrigens ,auch der Belag 25 als Bildwandleranode
ausgebildet sein. Es ;entsteht daxm eine hohe Spannung zwischen Anode und Kathode
des Bildwandlers, wobei man gegebenenfalls. durch eine (nicht leingezeichnete) Einrichtung
zur Umkehrung der Polarität der erzeugten Spannung dafür Sorge tragen, muß, daß
die Anode auf positiverem Potential als die Kathode liegt. Es ist also auf diese
Weise möglich, dem Bildwandler eine hohe Betriebsspannung zuzuführen.
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Alle soeben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen erkennen,
daß das elektrische Entladungsgefäß einen Bestandteil des Generators zur Erzeugung
hoher Gleichspannungen bildet, wie .auch der Generator im einzelnen beschaffen sein
mag.