DE866821C

DE866821C - Beam generation system for electron beam devices

Info

Publication number: DE866821C
Application number: DES17502A
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Rang
Original assignee: SUEDDEUTSCHE LABORATORIEN GmbH
Current assignee: SUEDDEUTSCHE LABORATORIEN GmbH
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1950-07-12
Publication date: 1953-02-12

Description

Strahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlgeräte Es sind Strahlerzeugungssysteine für Elektronenstrahlgeräte vorgeschlagen, die mit einem aus Glühkathode. @Vehneltelektrode und Anode bestehenden Triodensvsteln ausgerüstet sind und bei denen hinter der Glühkathode eitle in ihrem kathodennahen Teil stark vorgewölbte Hilfselektrode torgesehen ist, die betriebsmäßig gegenüber der Glühkathode auf einem negativen Potential liegt. Bei solchem Strahlerzeugungssystein nach Patent 8517 2.15 können nach einem früheren Vorschlag die vorgewölbte Hilfselektrode und die einzelnen Teile zur Ablenkung des Kathodenstrahles an verschiedene Spannungen gelegt werden. Ein solches Strahlerzeugungssvstem mit unterteilter Hilfselektrode oder in Sektoren unterteilter Wehneltelektrode wird nach der Erfindung zur Erzeugung eines Elektronenstrahles benutzt, dessen Beleuchtungsapertur trotz etwaiger Almeichungen der Glühkathode von der Rotationssvminetrie vom Azimut unabhängig ist. Zu dieseln Zweck werden alle Elektroden des Systems, soweit möglich auch die Glühkathode, möglichst axialsymmetrisch ausgebildet und die Potentiale der Sektoren der Hilfselektrode und/oder der "'ehneltelektrode derart gewählt, daß die Beleuchtungsapertur vom Azimut möglichst unabhängig wird.Beam generating system for electron beam devices There are proposed beam generating systems for electron beam devices, which are made with a hot cathode. @Vehneltelectrode and anode are equipped with existing triode systems and in which behind the hot cathode a strongly bulging auxiliary electrode can be seen in the part close to the cathode, which is operationally at a negative potential compared to the hot cathode. In such a beam generating system according to patent 8517 2.15, according to an earlier proposal, the protruding auxiliary electrode and the individual parts for deflecting the cathode ray can be connected to different voltages. Such a beam generating system with a subdivided auxiliary electrode or a Wehnelt electrode subdivided into sectors is used according to the invention to generate an electron beam, the illumination aperture of which is independent of the azimuth of the rotational symmetry despite any calibration of the hot cathode. For this purpose, all electrodes of the system, including the hot cathode, are designed as axially symmetrical as possible and the potentials of the sectors of the auxiliary electrode and / or the similar electrode are selected so that the illumination aperture is as independent as possible of the azimuth.

Bei Verwendung eines Strahlerzeugullgssvsteins, bei dem die Hilfselektrode und/oder die Wellneltelektrode in eitle gerade Anzahl voll Sektoren unterteilt ist, ergibt sich eitle besonders einfache Schalttlllg, wenig je zwei einander gegenüberliegende Sektoren auf gleichem Potential gehalten werden. Eine sehr weitgehende Annäherung an die angestrebte völlige Unabhängigkeit der Beleuchtungsapertur vom Azimut läßt sich auf diese: Weise erzielen, wenn man die Hilfselektrode oder die Wehneltelektrode in mindestens sechs Sektoren unterteilt. Wenn die relative Lage der Glühkathode in bezüg auf die Unterteilung der Hilfselektrode bzw. Wehneltelektrode nicht durch konstruktive Maßnahmen für alle Systeme der gleichen Bauart ein für allemal festgelegt ist, empfiehlt es sich, die Sektoren der Hilfselektrode untereinander gleich zu wählen oder in analoger Weise die Unterteilung der Wehneltelektrode vorzunehmen und- die Erzeugung eines Elektronenstrahles mit vom Azimut möglichst unabhängiger Beleuchtungsapertur durch entsprechende Wahl der # Potentialverteilung der Sektoren zu bewirken.When using a beam generating stone in which the auxiliary electrode and / or the corrugated electrode is divided into an even number of full sectors, the result is a particularly simple switching part, little two opposite each other Sectors be kept at the same potential. A very close approximation to that The desired complete independence of the illumination aperture from the azimuth can be in this way: if you use the auxiliary electrode or the Wehnelt electrode divided into at least six sectors. When the relative position of the hot cathode with regard to the subdivision of the auxiliary electrode or Wehnelt electrode Constructive measures for all systems of the same design are determined once and for all it is advisable to make the sectors of the auxiliary electrode equal to one another or to divide the Wehnelt electrode in an analogous manner and the generation of an electron beam that is as independent as possible from the azimuth Illumination aperture through appropriate choice of the # potential distribution of the sectors to effect.

Wenn jedoch beispielsweise bei Anwendung eines haarnadelförmigen Glühkathodenfadens bevorzugte Achsen der_Unsymmetrie der Kathode durch diese Formgebung der Kathode ein für allemal bestimmt sind und die Kathode stets in- der gleichen Weise in bezug auf die Unterteilung der Hilfselektrode bzw. der Wehneltelektrode zusammen eingebaut wird, so kann es zweckmäßig sein, bei der Festlegung der Größe der einzelnen Sektorenpaare dieser Unsymmetrie Rechnung zu tragen.However, if, for example, when using a hairpin-shaped hot cathode filament preferred axes of asymmetry of the cathode due to this shape of the cathode are intended once and for all and always refer to the cathode in the same way built into the subdivision of the auxiliary electrode or the Wehnelt electrode it can be useful when determining the size of the individual pairs of sectors to take this asymmetry into account.

Die Unterteilung der Hilfselektrode weist vor einer entsprechenden Aufteilung der Wehneltelektrode den Vorteil auf, daß wegen der geringeren Elektronengeschwindigkeit im Wirkungsbereich der Hilfselektrode an dieser Stelle zur Erzielung einer vom Azimut unabhängigen Beleuchtungsapertur geringere Spannungen benötigt werden, als bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels unterteilter Wehneltelektrode erforderlich wären. Wenn sehr hohe Ansprüche gestellt werden, ist es ratsam, die Hilfselektrode und die Wehneltelektrode gemäß. der Erfindung zu unterteilen und_ die Potentiale der Sektoren zu wählen.The subdivision of the auxiliary electrode points in front of a corresponding one Division of the Wehnelt electrode has the advantage that because of the lower electron speed in the area of action of the auxiliary electrode at this point to achieve one of the azimuth independent illumination aperture lower voltages are required than with the Implementation of the method according to the invention using a subdivided Wehnelt electrode would be required. If the demands are very high, it is advisable to use the Auxiliary electrode and the Wehnelt electrode according to. to subdivide the invention and_ to choose the potentials of the sectors.

Die Fig. i bis 3 zeigen in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Strahlerzeugungssystems gemäß der Erfindung.FIGS. I to 3 show a partially schematic representation Embodiment of the beam generating system according to the invention.

Die Glühkathode -i ist innerhalb der Wehneltelektrode 2 gegenüber der mit einem Loch versehenen Anode .4 angeordnet. Die Elektronen des Strahles 3 werden durch die im Raum hinter der Kathode-angebrachte kegelförmige Hilfselektrode 5 gerade in dem Teil ihrer Bahn, in dem sie die geringste Geschwindigkeit aufweisen, stark beeinflußt, und zwar derart, daß der Überkreuzungspunkt in Strahlrichtung weit hinter der Anode q. liegt. Die Hilfselektrode 5 und ihr Träger 6 sind von der Wehneltelektrode@2 isoliert angebracht, so daß ihr Potential unabhängig von dem der Wehneltelektrode gesteuert werden kann. Die Hilfselektrode ist ferner, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in eine größere Zahl von Sektoren unterteilt, deren Potential gemäß der Lehre der Erfindung derart zu wählen ist, daß die Beleuchtungsapertur des Elektronenstrahles trotz etwaiger Abweichungen der Glühkathode von der Rotationssymmetrie vom Azimut möglichst unabhängig ist." Man wird sich selbstverständlich bemühen, die einzelnen Elektroden des Strahlerzeugungssystems so genau wie möglich axialsymmetrisch auszubilden und in bezug auf die Systemachse auszurichten. Wegen der Haarnadelform des Fadens ist jedoch die Glühkathode selbst und dementsprechend auch ihre Emission keineswegs in bezug auf die Systemachse rotationssymmetrisch. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Wehneltelektrode 7 in mehrere Sektoren, vorzugsweise in mindestens sechs, unterteilt. Auch in diesem Falle kann durch entsprechende Wahl der Sektoren die Beleuchtungsapertur derart beeinflußt werden, daß sie trotz etwaiger Abweichungen der Glühkathode von der Rotationssymmetrie vom Azimut nahezu unabhängig ist. Man benötigt jedoch bei einer solchen Anordnung zur Erreichung der gleichen Wirkung höhere Spannungen als bei der Anordnung nach Fig. i und 2. :Man kann auch gleichzeitig die Hilfselektrode und die Wehneltelektrode in Sektoren unterteilen.The hot cathode -i is opposite the Wehnelt electrode 2 the anode provided with a hole .4 arranged. The electrons of the beam 3 are caused by the conical auxiliary electrode in the space behind the cathode 5 just in the part of their path in which they have the lowest speed, strongly influenced, in such a way that the crossover point in the beam direction far behind the anode q. lies. The auxiliary electrode 5 and its support 6 are of the Wehnelt electrode @ 2 attached so that its potential is independent of the the Wehnelt electrode can be controlled. The auxiliary electrode is also, as from Fig. 2 can be seen, divided into a larger number of sectors, their potential is to be selected according to the teaching of the invention such that the illumination aperture of the electron beam despite any deviations of the hot cathode from the rotational symmetry is as independent as possible of the azimuth. "One will of course try to the individual electrodes of the beam generation system as axially symmetrical as possible to train and align with respect to the system axis. Because of the hairpin shape of the filament, however, is the hot cathode itself and, accordingly, its emission in no way rotationally symmetrical with respect to the system axis. In the exemplary embodiment According to FIG. 3, the Wehnelt electrode 7 is divided into several sectors, preferably at least six, divided. In this case, too, you can choose the appropriate sectors the illumination aperture can be influenced in such a way that it remains in spite of any deviations the hot cathode is almost independent of the rotational symmetry of the azimuth. Man however, required in such an arrangement to achieve the same effect higher voltages than with the arrangement according to Fig. i and 2.: You can also at the same time divide the auxiliary electrode and the Wehnelt electrode into sectors.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Beam generation system for electron beam devices with a triode system consisting of a hot cathode, Wehnelt electrode and anode, the one behind the hot cathode, in its part near the cathode, which bulges strongly Auxiliary electrode is provided, which is operationally opposite to the hot cathode on a negative potential is, according to patent $ 57 -24.5, characterized in that the Auxiliary electrode and / or the Wehnelt electrode divided into sectors, all electrodes of the system as axially symmetrical as possible and the potentials of the sectors are chosen so that the illumination aperture despite any deviations The hot cathode is independent of the rotational symmetry of the azimuth.

2. Beam generating system according to claim i, in which the auxiliary electrode and / or the Wehnelt electrode in a even number of sectors is divided, characterized in that two opposite Sectors are kept at the same potential.

3. Beam generating system according to Claim 2, characterized in that the auxiliary electrode and / or the Wehnelt electrode is divided into at least six sectors. q .. beam generation system according to claim 2 or 3, characterized in that the sectors of the auxiliary electrode are below one another are the same. 5., beam generating system, characterized in that the sectors of the Wehnelt electrode are identical to one another.