DE735313C - Einrichtung zur Erzeugung eines vorzugsweise intensitaetsgesteuerten Elektronenstrahles durch Feldemission einer mit einer Spitze versehenen kalten Kathode unter Verwendung eines elektronenoptischen Abbildungssystems - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung eines vorzugsweise intensitätsgesteuerten Elektronenstrahles durch Feldemission einer mit einer Spitze versehenen kalten Kathode unter Verwendung eines elektronenoptischen Abbildungssystems Bekanntlich ist einer der Gründe, die @che Herstellung intensiver kleinster Leuchtflecke im - Hochvakuum, wie sie insbesondere für Elektronenstrahlröhren, z. B. Braunsche Oszillographen- oder Fernsehröhren, gebraucht werden, erschweren, der Alangel an genügender Elektronendichte der dazu üblichen Glühkathode. Die besten Hochemissionskathoden, wie z. B. Oxydkathoden, haben eine maximale spezifische Emission in der Größenordnung von i Amp./cm2. Eine wesentliche Steigerung darüber hinaus ist bei diesen Kathoden nicht mehr zu erwarten. In - dieser Hinsicht günstiger liegen die Verhältnisse bei Kathoden, die infolge hoher Feldstärke autoelektrische Elektronenemission zeigen. Hierbei können an einzelnen: Punkten Stromdichten von mehreren tausend Amp./cm2 auftreten.
• Man kann nun eine Kathode, deren Emission auf hohen Feldstärken beruht, mit entsprechender elektronenoptischer Abbildungseinrichtung zur Erzielung kleinster Fokussierungspunkte (Leulchtlecke) mit intensivem Strom benutzen. Um eine definierte punktförmige Emission zu erhalten, kann eine feine Drahtspitze, an der bekanntlich an der Stelle der kleinsten Krümmung die größte Feldstärke auftritt, als Kathode verwendet werden. Bei exakter elektronenoptischer Abbildung kann darin auch bei nicht sehr kleinen Vergrößerungen, z. ß. t ofach, noch -.ein punktförmiges Bild erhalten werden, da der emittierende Fleck der spitzen Kathode in der Größenordnung von to-' cm= liegt. Eine gute elektronenoptische Abbildung einer autoelektrisch emittierenden Spitze stößt besonders bei Verwendung einer elektrischen Linse insofern auf Schwierigkeiten, als an den :einzelnen Elektroden der elektrischen Linse zur Bilderzeugung bestimmte Spannungen notwendig sind, die eine gewisse Feldstärke an Gier Kathode hervorrufen. Die Verwendung üblicher Anoden zur Erzeugung einer hohen Feldstärke führt ebenfalls nicht zum Ziel, da keine klaren Abbildungen erzielt werden.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines vorzugsweise intensitäts--esteuerten Elektronenstrahles durch Feldemission einer mit einer Spitze versehenen kalten Kathode unter Verwendung eines elektronenoptischen Abbildungssystems zur Herstellung eines punktförmigen Leuchtflecks oder punktförmigen. Bildes, insbesondere in Braunsehen Röhren, bei der die obenenvähnten Nachteile vermieden sind. Erfindungs-7emüß ist die Kathode in eine ebene metallische Scheibe oder in eine näpfchenförmige Vertiefung derselben, gegebenenfalls gegen die Scheibe isoliert, eingelassen bzw. derart angebracht, daß die Spitze der Kathode höchstens nur wenig aus der Scheibenebene Hervorragt, und zur Erzielung des erforderlichen hohen Feldes ist zwischen der Kathode und dem Abbildungssystem eine als letz oder Folie ausgebildete Elektrode, die gegenüber der Kathode an positivem Potential liegt, angeordnet.
• Es ist bereits eine Einrichtung mit einer mit einer Spitze versehenen kalten Kathode bekannt, bei der vor der Kathode als Anode ein Netz angeordnet ist. Hinter dem Netz befindet sich ein im wesentlichen auf Kathodenpotential befindlicher Auffänger. Dieser Anordnung liegt eine andere Aufgabe zugrunde; denn es soll lediglich die Geschwindigkeitsverteilung der kalten Emission bestimmt werden. Zur Erzeugung eines Elektronenstrahles unter V erwendun.g :eines clektronenoptischeii Abbildungssystems soll die bekannte Einrichtung nicht dienen. An sich ist die Verwendung von 1Jetzen oder Folien vor einer glüh- oder lichtelektrisch betriebenen Kathode bekannt. Bei den belrannten Anordnungen soll dabei :entweder das Auftreten einer Elektronenraumladuing verhindert oder ein möglichst homogenes Beschleunigungsfeld erzielt werden. Davon völlig verschieden ist die Anordnung nach der Erfindung. bei. der durch das Netz oder die Folie eine möglichst hohe Feldstärke vor der Kathode, die nicht durch unerwünschten Durchgriff verringert wird, erzeugt werden soll. Ferner ist es auch bei magnetischen Elektronenmikroskopen mit Glühkathoden bel;annt, die Glühkathode mit einem Schutzring ztr versehen, uin Verzerrungen des elektrischen Feldes durch den Iatliodc-iiraiicl zti vermeiden.
• Durch die Einrichtung nach derrfinclu@ng wird ein einwandfreier Leuchtdeck bzw. ein einwandfreies punktförmiges Bild crzi:elt. Hierzu- ist es notwendig, im Ge-ensatz zu den bisher bekannten Einriclittt:igei= mit cü:c r kalten Kathode unter Verwendung eines clel;-tronenoptischen Abbildungssystems vor vier Kathode eine als Netz oder Folie auschildete Elektrode anzuordnen, die gegenül>cr der Kathode an positivem Potential liegt. Ferner muß die Störung,- die die Spitze <lcr kalten Kathode im Besclile",tii-tni"sfeld licvorruft. weitgehend beseitigt werden, tun die elektroiieiioptische Abbildung nicht in Fragr ztt stellen. Zu diesem Zwecl> wird die Spitze in eine Scheibe eingelassen, aus der sie nur ganz wenig, z. B. o,5 mm, hervorragt . i Abb. i') . Eine andere Eirilietttt@ngsmögliclikeit besteht darin, daß die Spitze in einer näpfcliciif<irinigen Vertiefung einer Scheibe steclkt, so da15 die Spitze überhaupt nicht mehr aus der Scheibenebene liervori-a;,t t Abb. 2').
• L m die Intensität der Feldemission und damit die Punkthelligkeit auch mit kleinen Spannungen verändern zu können, kann die Spitze von einen Steuerelektrode umgeben sein. Die Steuerelektrode kann dabei wie in Abb.2 als Scheibe ausgebildet seid, in der die Kathode in einer Vertiefung isoliert angebracht ist. Abb. g zeigt eine solche Anordnung. Dabei ist D die autoelektrisch emittierende Drahtspitze (Potential o Volt'). St die Steuerelektrode o, i 1,-V) und G eine. isolierende Schicht, z. B. Vakuum oder ein vakuumbeständiger Stoff, wie Glimmer. Zur Erhöhung der Feldemission kann die Spitze mit Alkali oder Erdalkali aktiviert, z. B. durch Bedampfung in geeigneter Dicke, werden.
• Eine besondere Ausführungsart der Gesamtanordnung zeigt Abb. 4.. Hierbei ist h die Kathode mit der autoelektrisch emittierenden Spitze, N eine Netzelektrode im Abstand von etwa i bis to mm mit einem Potential von z. B. 5 kV gegen die Kathode. Die elektrische Linse besteht aus blendeiförmigen Elektroden Ei und E'.. An Stelle von e@cktrischen Linsen können auch magnetische oder elektrische und magnetische Linsen Verwendung finden.
• Falls eine Folie Verwendung findet, kann sie auf einem Gitter oder letz o. dgl. angebracht sein. Im allgemeinen wird das Netz oder die Folie zur Erzeugung des hoben Feldes eben ausgebildet. Gegebenenfalls kr nn es, z. B. zur Vermeidung oder Verringerung von Linsenfehlern, vorteilhaft sein, das Netz oder die Folie Gekrümmt auszubilden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung eines vorzugsweise intensitätsgesteuerten Elektronenstrahles .durch Feldemission einer mit einer Spitze versehenen kalten Kathode unter Verwendung eines elektronc:loptischen Abbildungssystems zur -Herstellung eines punktförmigen Leuchtflecks oder punktförmigen Bildes, insbesondere in Braunschen Röhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode in eine ebene metallische Scheibe oder in eine näpfchenförmige Vertiefung derselben, gegebenenfalls gegen die Scheibe isoliert, eingelassen bzw. derart angebracht ist, daß die Spitze der Kathode höchstens nur wenig aus der Scheibenebene hervorragt, und daß zur Erzielung des erforderlichen hohen Feldes zwischen der Kathode und dem Abbildungssystem eine als Netz oder Folie ausgebildete Elektrode, die gegenüber der Kathode an positivem Potential liegt, angeordnet ist.
2. 2 Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf einem Gitter oder Netz angebracht ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz oder die Folie gekrümmt ist. ,1.
4. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum mindesten die erste auf das Netz oder die Folie folgende Elektrode eine niedrigere Spannung gegen die Kathode hat als das Netz oder die Folie.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe als zur Intensitätssteuerung des Kathodenstrahles dienende Elektrode auisgebild@et ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode, vorzugsweise durch Bedampfen mit Alkali- oder Erdalkadimetall, alktiviert ist.