Röntgenröhre mit Strichbrennfleck adjustierbarer Breite Für viele
Zwecke, vor allem der Feinstrukturforschung, wird eine Röntgenröhre mit einem Strichbrennfleck
adjustierbarer Breite verlangt, der über seine ganze Länge eine möglichst gleichmäßige
Flächenhelligkeit aufweisen muß. Es hat sich als praktisch erwiesen, für derartige
Röntgenröhren stets eine Glühkathode zu verwenden, die aus einem in Form einer Zylinderspirale
gewickelten Glühdraht hergestellt ist. Bekannterweise emittiert ein derartiger Draht
aber im elektrischen Feld einen fächerförmigen Elektronenstrahl ungleichmäßiger
Stromdichte, so daß bei den meistbenutzten Röntgenröhren auf der Anode ein mehr
oder weniger verwaschenes Bild der Drahtwendel entsteht. Die den einzelnen Drahtwicklungen
entsprechenden Stellen erhöhter Röntgenstrahlenerzeugung auf der Anode wirken in
vielen praktischen Fällen außerordentlich störend.X-ray tube with line focal point adjustable width For many
The purpose, especially of fine structure research, is an X-ray tube with a line focal point
adjustable width, which is as uniform as possible over its entire length
Must have surface brightness. It has proven practical for such
X-ray tubes always use a hot cathode, which consists of a cylindrical spiral
wound filament is made. Such a wire is known to emit
but in the electric field a fan-shaped electron beam is more uneven
Current density, so that with the most frequently used X-ray tubes on the anode one more
or a less blurred image of the wire helix is created. The individual wire windings
corresponding points of increased X-ray generation on the anode act in
extremely annoying in many practical cases.
Es besteht somit die Aufgabe, die Breite des auf der Anode entstehenden
Brennfleckes durch geeignete Maßnahmen auf einen durch die Aufnahmetechnik verlangten
Minimalwert zu erniedrigen, die einzelnen auf der Anode abgebildeten Wendelgänge
aber weitgehend miteinander zu verwischen. Dieses wird bei Röntgenröhren mit Strichbrennfleck
adjustierbarer Breite und mit mindestens zwei als elektrostatisches Linsensystem
wirkenden Zwischenelektroden zwischen Anode und Kathode erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die Zwischenelektroden als Schlitzelektroden ausgebildet sind und
ihr Potential sowie die geometrische Anordnung derart gewählt sind, daß der Linsenfehler
der chromatischen Aberration in Richtung quer zum Schlitz praktisch verschwindet,
in Richtung längs des Schlitzes aber so groß ist, daß die von den einzelnen Wicklungen
der Glühkathodenwendel emittierten Elektronen einander auf der Anode überlappen.There is thus the task of the width of the generated on the anode
Focal spot by suitable measures on a required by the recording technology
To lower the minimum value, the individual helices shown on the anode
but largely to blur with each other. In the case of X-ray tubes, this is indicated by a line focal point
adjustable width and with at least two as an electrostatic lens system
acting intermediate electrodes between anode and cathode according to the invention thereby
achieved that the intermediate electrodes are designed as slot electrodes and
their potential and the geometric arrangement are chosen such that the lens error
the chromatic aberration in the direction across the slit practically disappears,
in the direction along the slot is so large that the individual windings
the electrons emitted by the hot cathode coil overlap each other on the anode.
An Hand der Abbildung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sei der Erfindungsgedanke erläutert. Vor
der
Wendel i sind zwei Schlitzblenden 2 und 3 angebracht, wobei die Entfernung zwischen
i und 3 etwa io- bis 2omal größer ist als die von 3 zur Anodenoberfläche q.. Außerdem
liegt das Potential V3 von Blende 3 viel näher am Glühkathodenpotential V, = 0 als
am Anodenpotential V4, während das Potential V2 der Zwischenblende 2 zwischen dem
von V, und V3 liegt.On the basis of the figure, which is partly a schematic representation
Embodiment of the invention shows, the inventive concept will be explained. before
the
Helix i are two slit diaphragms 2 and 3 attached, the distance between
i and 3 is about 10 to 20 times larger than that of 3 to the anode surface q .. In addition
the potential V3 of diaphragm 3 is much closer to the hot cathode potential V, = 0 than
at the anode potential V4, while the potential V2 of the intermediate diaphragm 2 between the
from V, and V3 lies.
Ein mit der Energie o aus i austretendes Elektron läuft z. B. auf
der Bahn 5 zur Anode. Ein mit V8 eV an der gleichen Stelle austretendes Elektron
läuft auf den Bahnen 6 oder 7, wenn seine Austrittsgeschwindigkeit parallel zur
Schlitzrichtung, auf den Bahnen 8, 9, wenn seine Austrittsgeschwindigkeit quer zur
Bahn 5 und der Schlitzrichtung erfolgte. Ist a der Abstand zwischen i und 2, so
beträgt der Abstand dieser vier Bahnen von der Mittelbahn 5 beim Passieren von Schlitz
2 etwa di = a yVBIVs . (i) Die Bahnen 6, 7 verlaufen auch weiterhin
bis zur Anode q. etwa in diesem Abstand d, von der Mittelbahn 5. Die verlangte Verwaschung
der Wendelgangbilder längs des Strichbrennfleckes ist also dann erfindungsgemäß
erreicht, wenn der Abstand D benachbarter Drahtwindungen, in der Abbildung als io
bezeichnet, kleiner wird als 2d,: D -2di. (2) Dahingegen werden die Bahnen 8, 9
durch die als Vorkonzentrierer wirkende Schlitzblende :z nach Passieren von 2 leicht
wieder auf die Mittelbahn 5 zu gekrümmt und treffen nach Passieren der als Sammelzylinderlinse
wirkende Blende 3 auf der Anode fast mit der Mittelbahn 5 zusammen. Dazu ist es
erforderlich, daß die Brennweite dieser Sammellinse 3 etwa gleich ist dem Abstand
b zwischen Blende 3 und Anode q.: b ~ f . (3) Da letztere nach bekannten Gesetzen
der Elektronenoptik gegeben ist durch
so folgt aus Gleichung (3) und (q.) V3 ~ 0.2 V4 - (5) Erfindungsgemäß ist also die
Spannungsdifferenz zwischen Anode und Linsenelektrode 3 dieser Röhre etwa 5mal so
groß als zwischen Elektrode 3 und Glühkathode, wobei Elektrode 3 sehr nahe an der
Anode liegt. Da die Temperatur der Heizwendel im praktischen Betrieb stets etwa
bei 24oo° K liegt, so hat V" die Größe von etwa i V. D ist bei den technisch verwandten
Glühdrähten in der Größe von etwa i mm. Nimmt man für den Abstand a zwischen Glühkathode
und Elektrode 2 etwa 3o mm, so muß erfindungsgemäß zur Erfüllung von Gleichung (2)
gelten:
In dem eben behandelten numerischen Beispiel muß also V2 kleiner als 3,6 kV sein.
Diese Forderung läßt sich entsprechend Gleichung (5) in jedem Falle erfüllen. Denn
Blende 2 wirkt bekanntermaßen nur dann als Vorkonzentrierer, wenn ihr Potential
genügend weit unter dem von Blende 3 liegt.An electron exiting i with the energy o runs z. B. on track 5 to the anode. An electron exiting at V8 eV at the same point runs on tracks 6 or 7 if its exit speed is parallel to the slot direction, on tracks 8, 9 if its exit speed is transverse to track 5 and the slot direction. If a is the distance between i and 2, the distance between these four tracks and the central track 5 when passing through slot 2 is approximately di = a yVBIVs . (i) The tracks 6, 7 continue to run up to the anode q. approximately at this distance d from the central web 5. The required blurring of the spiral path images along the line focal point is thus achieved according to the invention when the distance D between adjacent wire windings, denoted as io in the figure, is smaller than 2d: D -2di. (2) On the other hand, the slit diaphragm acting as a pre-concentrator: z slightly curves back towards the central path 5 after passing through 2 and almost meets the central path 5 after passing the diaphragm 3 acting as a collecting cylinder lens on the anode. For this it is necessary that the focal length of this converging lens 3 is approximately equal to the distance b between the diaphragm 3 and the anode q .: b ~ f. (3) Since the latter is given according to known laws of electron optics by So it follows from equations (3) and (q.) V3 ~ 0.2 V4 - (5) According to the invention, the voltage difference between anode and lens electrode 3 of this tube is about 5 times as large as between electrode 3 and hot cathode, with electrode 3 being very close to the Anode. Since the temperature of the heating coil is always around 240 ° K in practical operation, V "is around i V. D is around i mm in size for the technically used filaments. If we take the distance a between the hot cathode and electrode 2 about 30 mm, according to the invention the following must apply to fulfill equation (2): In the numerical example just dealt with, V2 must be less than 3.6 kV. This requirement can be met in any case according to equation (5). Because aperture 2 is known to only act as a pre-concentrator if its potential is sufficiently far below that of aperture 3.
Das so beschriebene elektrostatische Linsensystem 2, 3 wirkt somit
optisch betrachtet bei der geschilderten geometrischen und elektrischen Dimensionierung
wie ein Zylinderlinsensystem, das in der Ebene der optischen Zylinderlinse einen
hohen, quer dazu aber einen verschwindenden chromatischen Fehler aufweist, und erfüllt
damit alle eingangs aufgestellten Forderungen.The electrostatic lens system 2, 3 described in this way thus acts
From an optical point of view, with the geometrical and electrical dimensions described
like a cylinder lens system that has one in the plane of the optical cylinder lens
has high, transversely to it, however, a negligible chromatic error, and fulfills
thus all of the requirements set out at the beginning.