DE735105C - Elektrische Entladungsroehre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie - Google Patents

Elektrische Entladungsroehre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie

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Publication number
DE735105C
DE735105C DEN42038D DEN0042038D DE735105C DE 735105 C DE735105 C DE 735105C DE N42038 D DEN42038 D DE N42038D DE N0042038 D DEN0042038 D DE N0042038D DE 735105 C DE735105 C DE 735105C
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DE
Germany
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electrons
electric discharge
voltage
high energy
tube
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Expired
Application number
DEN42038D
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English (en)
Inventor
Aart Van Den Berg
Dr Albert Bouwers
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
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Publication of DE735105C publication Critical patent/DE735105C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H11/00Magnetic induction accelerators, e.g. betatrons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

  • Elektrische Entladungsröhre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie Es ist bekannt, in einem Raum höchster Luftleere mit Hilfe eines Teslatransformators bzw. einer Strahlsp,ule außerordentlich starke Felder zu erzeugen, durch welche Elektronen hoher Energie und demzufolge äußerst harte Röntgenstrahlen hervorgerufen werden.
  • Weiterhin ist eine Röntgenröhre bekannt, bei der die Elektronen auf ihrem Wege von der Kathode zu der Antikathode nicht durch eine zwischen zwei Elektroden angelegte Spannung, sondern durch eine in der Entladungsröhre selbst induzierte elektrische Kraft beschleunigt werden. .
  • In einem die Entladungsbahn umschließenden Ring aus Eisen wird mittels einer von Wechselstrom durchflossenen Spule ein wechselnder magnetischer Kraftstrom 0 erzeugt. Die Änderungen dieses Kraftflusses 0 mit der Zeit t verursachen nach dem Färadayschen Gesetz das Entstehen einer elektrischen Kraft, die dem Differentialquotient proportional ist. Man kann also sagen, daß bei der betreffenden Entladungsröhre eine Faradaysche Beschleunigung der Elektronen stattfindet.
  • Die bekannte Anordnung bildet einen Transformator, dessen Sekundärwicklung aus der Entladungsbahn der Röhre besteht. Die in einer einzigen Windung induzierte Spannung ist nur gering, aber die Röhre ist als ein geschlossener Ring ausgeführt, so daß die Elektronen, nachdem sie um den magnetischen Kraftstrom herumgelaufen sind, denselben Weg abermals zurücklegen,, und dadurch ihre Geschwindigkeit erhöhen. Nach ia solcher Umläufe hat das Elektron eine der in einer Sekundärwicklung von ii. Windungen erzeugten Spannung entsprechende Geschwindigkeit.
  • Um zu verhindern, daß die Elektronen zufolge ihrer Massenträgheit aus der kreisförmigen Bahn geschleudert werden, ist ein magnetisches Ouerfeld vorgesehen, das den Elektronen eine nach dem Mittelpunkt des Ringes gerichtete Beschleunigung gibt. Hiermit wird erreicht, daß die Elektronen in einer spiralförmigen Bahn viele Male um den ni@agn.etischen Kraftfluß herumlaufen, bis sie mit großer Geschwindigkeit auf eine Antikathode auftreffen und dort Röntgenstrahlen erzeugen.
  • Die bekannte, nach diesem Prinzip arbeitende Röhre hat den Nachteil, daß die Anzahl der Umläufe der Elektronen sehr groß sein muß, bevor eine genügende Geschwindigkeit erreicht ist, weil nach einem Umlauf die Geschwindigkeit nur noch der in einer einzigen Windung erzeugten EMIL entspricht. Aus demselben Grunde war es bisher zwecklos, Entladungsröhren mit geradliniger Entladungsbahn nach demselben- Prinzip arbeiten zu lassen, muß doch, um eine genügend hohe Spannung in einer Sekundärwicklung mit einer Windung zu erhalten, die Primärspannung sehr hoch sein.
  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie durch das elektrische Wirbelfeld eines sich zeitlich ändernden Magnetfeldes, bei der der genannte Nachteil beseitigt ist. Sie macht es auch praktisch möglich, Entladungsröhren mit FaradavscherBeschleunigung der Elektronen ohne wiederholten Umlauf der Elektronen zu bauen.
  • Gemäß der Erfindung umschließen eine Mehrzahl von ringförmigen Magneten, die je aus einem mit einer Erregerwicklung versehenen Eisenkern bh-tellen, die Entladungshahn der R'ohre.`_ Werden nun die Erregerwicklungen von Wechselstrom durchflossen, so entstehen innerhalb der Eisenkerne magnetische Kraftlinien. Hierdurch wird in einem gegebenenfalls vorhandenen Sekundärkreis eine Spannung erzeugt, die, wenn der Kreis mit einem Widerstand in Form einer Entladungsröhre geschlossen ist, an den Elektroden einen Potentialuntexschied hervorruft. Diese die Elektronen beschleunigende Spannung hat einen n-mal größeren Wert als die der Geschwindigkeit ,der Elektronen nach einem einmaligen Umlauf bei der bekannten Einrichtung entsprechende Spannung, wenn statt einer, wie es bei dieser Einrichtung der Fall ist, .t ringförmige Magnete vorgesehen sind. Durch Vorhandensein einer genügend großen Anzahl Eisenkerne kann in einer mit einer geraden Entladungsbahn versehernen Röhre eine sehr hohe Elektronengeschwindigkeit hervorgerufen werden.
  • Bei dieser Anordnung wird in einer in sich geschlossenen. Röhre eine n-mal höhere Spannung je Umlauf erzeugt als bei der bekannten Einrichtung, so daß, gleiche Spannung vorausgesetzt, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu erreichen, die spiralförmige Bahn n-mal weniger Windungen zu haben braucht oder bei gleicher Zahl der Umläufe die Spannung -n-mal höher werden kann. Die Entladungsröhre der vorliegenden Art ist ein besonderer Anwendungsfall eines Transformators, bei .dem die Sekundärspannung V@ sich zur Primärspannung h1 verhält wie Hier ist h die Anzahl der Eisenkerne, aus denen der Magnetkörper des Transformators aufgebaut ist, und n-. und zii sind die sekundären bzw. .die primären Win@dungszahlen.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, die der Einfachheit halber ganz schematisch gehalten sind, näher erläutert. In dieser Zeichnung stellt Fig. i in zwei Projektionen ein Beispiel einer Entladungsröhre gemäß der Erfindung mit geradliniger Achse des Entladungsbündels dar; Fig. :2 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel mit in sich geschlossenem Entladungskanal: Fig@3 betrifft eine zweckmäßige Ausgestaltung und Anwendungsmöglichkeit des. Eisenkörpers.
  • In Fig. 1 ist 1 eine hochevakuierte Entladungsröhre mit einer Glühkathode 2 und einer mit der Glühkathode durch einen Leiter 3 direkt verbundenen Antikathode 4. -Um die Röhre herum liegen Eisenringe 5. Diese sind finit je einer Drahtwicklung 6 versehen. Alle diese Drahtwicklungen sind entsprechend geschaltet und sind parallel an eine Wechselstromquelle angeschlossen. jeder Teilkern erzeugt in der Röhre eine elektrische Kraft, und diese elektrischen Kräfte summieren sich. Die von der Kathode 2 emittierten Elektronen werden durch die dem Differentialquotienten e = k # proportionale resultierende Kraft nach der Antikqthode hin bewegt. Hierin ist 0 der magnetische Kraftfluß in einem Eisenring und k die Zahl der Ringe. Wenn die Drahtwicklungen aus je iti Windungen bestehen und die Primärspannung ei .Volt beträgt, entspricht die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen auf die Antikathode .I auftreffen, der Spannung E = ei. Um diese Spannung mit einer den ganzen Eisenkern umfassenden Primärwicklung zu induzieren, müßte man, um den hierzu erforderlichen Magnetisierttngsstroin durch die Wicklung zu schicken, eine k-inal größere Primärspannung anlegen. Bei der vorliegenden Röhre muß man zwar diesen Strom k-mal liefern und es wird der Primärstrom entsprechend höher, aber man kann die Primärwicklung mit einer niedrigeren Spannung speisen. In Fg. :2 ist 7 die toroidförmige Entladungsröhre. Inder Röhre liegen zur Innenseite hin die Glühkathode 8 mit der Sammelvorrichtung 9. Zwischen der Kathode und der ihr vorgelagerten Sauganode io wird eine Wechselspannung aufrechterhalten. Die ErregerRricklung ii der Magnetringe i2 sind an einer synchronen Wechselspannung (gegebenenfalls an derselben Spannung) derart angeschlossen, daß die von dem wechselnden Magnetfeld hervorgerufene elektrische Kraft während der Halbperioden des Wechselstromes, in denen, die Sauganode io positiv mit Bezug auf den Glühdraht ist, in Richtung von der Kathode nach der Sauganode zeigt.
  • Um zu erreichen, daß die Elektronen wiederholt die Spule durchlaufen, bevor sie auf die Antikathode 13 gelangen, ist ein Magnetsystem mit Polen 14 und 15 vorgesehen, die entweder Dauermagnete sein können, oder durch Elektromagnete fremderregt werden. Durch die Unterteilung des Eisens in h Kerne ist auch hier die für eine Wicklung erforderliche Spannung nur gering. Auch kann die Geschwindigkeitszunahme bei jedem Umlauf der Elektronen erheblich größer sein als bei der bekannten Röhre mit einfacher Primärwicklung, so daß weniger Umläufe für eine bestimmte Geschwindigkeit nötig sind.
  • Für die Erhaltung der Konstanz des Bahndurchmessers kann auch ein magnetisches Längsfeld verwendet werden., das bekanntlich den Elektronenstrom zu führen vermag. In diesem Falle ist es möglich, die NLi.gnetkerne i i als Wicklung für die Magnetspule zu benutzen, wenn- dieselben z. B. wie 'in Fig. 3 ausgeführt sind..
  • In dieser Figur ist ein Teil des aus mehreren Eisenringen 17 zusammengesetzten Kernes dargestellt. Jeder Ring hat eine Unterbrecheng i8, die vorzugsweise so eng ist, daß zu ihrer magnetischen überbrückung nicht mehr Amperewindungen nötig sind als für bei Transformatoren gebräuchliche Stoßfegen. Die Unterbrechung isoliert die zwei Ringenden voneinander. Das eine Ende i9 eines Ringes ist aber durch einen Leiter 2o mit dem anderen Ende 21 des nächsten Ringes verbunden. Elektrisch bilden die Rings somit einen Solenoid, durch den man einen starken Gleichstrom schicken kann., der innerhalb der Entladungsröhre 22 ein koaxial mit der Röhre verlaufendes Magnetfeld erzeugt, das den Elektronenstrom in der toroidförmigen Bahn hält. Auch bei der Röhre nach Fig. i kann das in Fig. 3 abgebildete System zur Konzentration des Bündels benutzt werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Entladungsröhre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie durch das elektrische Wirbelfeld eines sich zeitlich ändernden Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von ringförmigen Magneten,, die je aus einem mit einer Erregerwicklung versehenen Eisenkern. bestehen, die Entladungsbahn umschließen.
  2. 2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch. i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne ringförmige Eisenkern an einer Stelle in der Ouerrichtung zwecks elektrischer Isolierung unterteilt ist und daß alle Eisenkerne derart elektrisch in Reihe geschaltet sind., daß sie außer -den eigentlichen elektrischen WirbelfeldeTn noch ein .durch Gleichstrom erzeugtes koaxiales Magnetfeld bilden.
DEN42038D 1938-05-31 1938-06-01 Elektrische Entladungsroehre zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie Expired DE735105C (de)

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DE (1) DE735105C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1109277B (de) * 1957-10-03 1961-06-22 Atomic Energy Commission Verfahren und Vorrichtung zur Aufheizung eines Plasmas auf hohe Temperaturen
DE1188221B (de) * 1958-07-15 1965-03-04 Atomic Energy Commission Verfahren zum Erzeugen einer energiereichen hochtemperierten Gasentladung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1109277B (de) * 1957-10-03 1961-06-22 Atomic Energy Commission Verfahren und Vorrichtung zur Aufheizung eines Plasmas auf hohe Temperaturen
DE1188221B (de) * 1958-07-15 1965-03-04 Atomic Energy Commission Verfahren zum Erzeugen einer energiereichen hochtemperierten Gasentladung

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