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Anordnung zur Ausführung von Elektronen aus der Beschleunigungsröhre
eines Strahlentransformators In einem Strahlentransformator müssen die Elektronen,
nachdem sie auf die gewünschte Geschwindigkeit, die nähe an der Lichtgeschwindigkeit
liegt, beschleunigt -,worden sind, aus dem Gleichgewichtskreise abgeführt und in
eine Ionisierungskammer geleitet oder zum Auftreffen auf eine zur Röntgenstra:hlenerzeugung
dienende Antikathode gebracht werden.
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Es ist bekannt, zum Zweck dieser Abführung ein magnetisches Feld ,durch
eine kleine Hilfsspule zu erzeugen. Dieses magnetische Feld muß jedoch außerordentlich
schnell ansteigen, weil sonst die Gefahr besteht, .daß die ganze in,der Beschleunigungsröhre
vorhandene Elektronenmenge die Eintrittsöffnung der Ionisierungskammer bzw. die
Antikathode nicht erreicht, dabei aber immerhin eine so starke Störung erfährt,
,daß die Elektronen nicht noch ein zweites Mal in der Beschleunigungsrähre umlaufen
können, sondern vielmehr auf die Wände der Beschleunigungsröhre auftreffen.
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Es ist ferner bereits bekannt, einen sehr schnellen zeitlichen Anstieg
eines elektrostatischen Feldes, das zur Abführung .der Elektronen aus der Kreisbahn
dient, mit Hilfe einer Wanderwelle, die zwischen zwei beiderseits der Kreisbahn
anzubringenden Elektroden wirksam werden muß, zu erzeugen. Auch hierbei mußte jedoch
das elektrostatische Feld so schnell ansteigen, daß innerhalb eines kleinen Bruchteils
der Zeit, welche die Elektronen nach vollzogener Beschleunigung benötigen, um den
ganzen Gleichgewichtskreis zu durchlaufen, ,der Maximalwert des Feldes erreicht
ist. Wanderwellen von so großer Amplitude und Steilheit, d. h. von so kleiner Kopflänge,
lassen sich jedoch nicht herstellen. Die Stirnsteilheit einer Wanderwelle ist vielmehr
nicht über gewisse Werte hinaus zu
steigern. Deshalb führt auch
dieser Weg nicht zu einer vollständig befriedigenden Lösung des Problems.
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Die Erfindung geht daher einen anderen Weg, indem darauf verzichtet
wird, die ganze notwendige Radialbeschleunigung mittels eines zeitlich ansteigenden
Feldes zu erzeugen. Es wird vielmehr ein zeitlich schnell ansteigendes Feld nur
bis zu einer kleinen Amplitude aufgebaut, und mit der erreichten Radialgeschwindi.gkeit,
die an sich no:li nicht ausreicht, um die auf -dem Bahnkreis umlaufenden Elektronen
zum Eintreten in die Ionisierungskammer oder zum Auftreffen auf die Antikathode
zu veranlassen, werden die Elektronen in .den Wirkungsbereich eines zeitlich konstanten
Feldes gebracht, in welchem dann eine genügend große Entfernung von dem ursprünglichen
Gleichgewichtskreis erzeugt wird. Das zeitlich schnell ansteigende Feld kann dann,
da es nur eine verhältnismäßig geringe Amplitude annehmen muß, in der erforderlichen
kurzen Zeit seinen Maximalwert erreichen, ohne daß die verwendete Wanderwelle eine
größere Stirnsteilheit, als sie praktisch herstellbar ist, besitzen müßte. In .dem
zeitlich konstanten Feld wird ein größerer in der Radialrichtung liegender Weg durchlaufen,
wenn die Elektronen schon mit einer endlichen Geschwindigkeit in das zeitlich konstante
Feld eintreten, als wenn sie etwa von der Geschwindigkeit Null aus in diesem Felde
beschleunigt werden würden.
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Gemäß der Erfindung wird also auf die Elektronen nach erfolgter Beschleunigung
kurzzeitig eine in der Ebene des Gleichgewichtskreises wirksame Beschleunigungskraft
ausgeübt, und die Elektronen werden hierdurch mit einer in der Richtung des Gleichgewichtskreisradiu.s
liegenden Geschwindigkeitskomponente in,den Wirkungsbereich eines zeitlich konstanten
elektrostatischen oder magnetischen Feldes gebracht, das sie aus der Beschleunigungsröhre
ableitet.
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Eine Ausführungsform :der Erfindung sei im folgenden an Hand der Abb.
i beschrieben. In Abb. i a bedeutet io den Gleichgewichtskreis, d. h. diejenige
Kreisbahn, .die während der zeitlichen Änderung des Induktionsflusses, der auch
Hauptfluß genannt wird, un=d der gleichzeitigen entsprechenden Änderung des Steuerflusses,
der auch Führungsfluß genannt wird, von d em Elektronenstrom während der Beschleunigungsperiode
durchlaufen wird. Längs eines Bruchteils des Gleichgewichtskreises befindet sich
innerhalb und außerhalb desselben je eine auf der Gleichgewichtskreisebene senkrecht
stehende Elektrode i i bzw. 12, und gegen Ende der Beschleunigungsperiode wird zwischen
diese beiden Elektroden zur Erzeugung der kurzzeitigen, inder Ebene des Gleichgewichtskreises
liegendenBeschleuxiigung ein Spannungsimpuls gelegt, so daß die Elektronen durch
einen Schlitz 13, der sich in der äußeren Elektrode 12 befindet und in Abb. i b,
in welcher der Gleichgewichtskreis zu .einem Strich 14 verkürzt erscheint, zu sehen
ist, mit einer gewissen, der Höhe des Spannungsimpulses entsprechenden radialen
Geschwindigkeitskomponente in ein zeitlich konstantes elektrostatisches Feld zwischen
der Elektrode 12 und einer Stabelektrode 15 eintreten. Dieses zeitlich konstante
Feld ist in Abb. i b nur durch zwei mit Pfeilen versehene punktierte Kraftlinien
angedeutet. In Abb. 2 ist die Lage der Elektroden 11, 12 und .der Stabelelektrode
15 sowie des Schlitzes 13 zum Gleichgewichtskreis, dessen Durchstoßpunkt durch die
Zeichenebene der Abb. 2 mit 16 bezeichnet ist, vergrößert dargestellt. Die Symmetrieachse.des
Hauptflusses ist mit 17 bezeichnet. In dem zeitlich konstanten Feld wird nun ein
Teil einer Spirale durchlaufen, deren Ganghöhe wegen der erwähnten radialen Geschwindigkeitskomponente
beim Eintritt in das zeitlich konstante Feld größer ist, als es ohne diese Eintrittsgeschwindigkeit
der- Fall sein würde. In diesem Feld erfahren die Elektronen eine so starke Ablenkung,
daß sie die .durch den Strich 18 angedeutete Öffnung der Ionisierungskammer oder
die dort angeordnete Antikathode erreichen können.
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An Hand der Abb. 3 sei eine Ausführungsform der Erfindung erläutert,
gemäß welcher außerhalb des Gleichgewichtskreises, dessen Durchstoßpunkt .durch
die Zeichenebene wieder mit 16 bezeichnet ist, zwei auf der Gleichgewichtskreisebene
senkrecht stehende Elektroden ig und 20 vorhanden sind, -die verschiedenen Abstand
von der Achse 17 des Hauptflusses haben und je einen Schlitz 2i bzw. 22 aufweisen.
Zwischen der Elektrode 2o und einer Stahelektrode 15 ist wieder ein konstantes elektrostatisches
Feld, wie an Hand der Abb. 2 beschrieben, wirksam. Die Anordnung nach Abb. 3 arbeitet
in der Weise, .daß die Steuerpole, d. h. die Polschuhe und Polschenkel, welche den
Steuer- oder Fiihrungsfluß führen, sich gegen Ende der Beschleunigungsperiode sättigen,
so daß der Gleichgewichtskreis sich allmählich vergrößert. Wenn die beschleunigten
Elektronen dabei in den Schlitz 21 eingetreten sind, tritt zwischen ig und 2o ebenso
wie bei Abb. 2 zwischen i i und 12 ein Spannungsimpuls auf, der die Strahlenelektrönen
dazu veranlaßt, durch den Schlitz 22 mit einer der Höhe des Spannungsimpulses -
entsprechenden radialen Geschwindigkeitskomponente in das zeitlich konstante Feld
einzutreten.
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Bei der Ausführungsform der Abb. 3 kann das Eintreten der Strahlelektronen
stattdurch Vergrößerung des Gleichgewichtskreises auch durch eine Parallelverschiebung
desselben erreicht werden: Zu diesem Zweck ist auf der anderen Seite der Gleichgewichtskreisfläche
als derjenigen, auf der die Elektrode ig liegt, wie es die Abb. 4. erkennen läßt,
eine weitere, ebenfalls auf der Gleichgewichtskreisebene senkrecht stehende Elektrode
23 anzubringen und zwischen ig und 23 gegen Ende .der Beschleunigungsperiode eine
Spannung zu legen, die dann das durch mit Pfeilen versehene Kraftlinien -angedeutete
Feld hervorruft.
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An Hand der Abb. 5 und 6 seien zwei Ausführungsformen beschrieben,
bei welchen die Elektrode 12 der Abb. 2 bzw. die Elektrode ig der Abb. 3 durch eine
Anzahl von Stabilisierungselektroden24. ersetzt wird. Unter Stabilisierungselektroden
wird
dabei folgendes verstanden: Wie es an anderer Stelle beschrieben worden ist, kann
man zum Zweck der Stabilisierung des Elektronenstroms, d. h. um auf den Elektronenstrom
bei ungewollten Abweichungen aus der Kreisbahn während des Beschleunigungsvorgangs
Kräfte auszuüben,die die Elektronen auf den Gleichgewichtskreis zurückführen, längs
des ganzen Umfangs der Kreisröhre ebene Lochblenden anordnen, die vom Elektronenstrom
durchsetzt werden und von :denen sich jede auf positivem bzw. auf negativem Potential
gegenüber den beiden benachbarten Lochblenden befindet. Die Ebene -dieser Lochblenden
steht überall senkrecht auf der Ebene des Gleichgewichtskreises, und die Schnittlinie
der beiden Ebenen fällt mit dem Gleichgewichtskreisradius überall zusammen. Diese
Stabilisierungselektroden können, wie ebenfalls bereits an anderer Stelle vorgeschlagen,
an demjenigen Teil des Kreisumfanges, an dem der Elektronenstrom aus der Kreisröhre
abgeleitet werden soll, mit in der Gleichgewichtskreisebene liegenden Schlitzen
versehen sein.
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Diese Schlitze sind in Abb. 5 und 6 mit 25 bezeichnet. In Abb. 5 wirkt
nach vollzogener Tangentialbeschleunigung die Wanderwelle zwischen den Elektroden
i i und 2.a., so daß der Elektronenstrom durch den Schlitz 25 in das zeitlich konstante
elektrostatische Feld zwischen 2,4 und 15 eintritt. Die Wirkungsweise ist also ähnlich
wie an Hand der Abb. i und 2 beschrieben. In Abb. 6 wird durch eine Sättigung der
Steuerpole der Radius des Gleichgewichtskreises vergrößert, bis die Elektronen in
den Schlitz 25 eintreten, oder es wird durch eine Parallelverschiebung es ganzen
Gleichgewichtski-eises in seiner Ebene der Elektronenstrom zum Eintreten in den
Schlitz 25 gebracht. Zwischen 24 und 2o wirkt dann die kurzzeitige Beschleunigung,
so daß die Elektronen durch den Schlitz 22 mit einer gewissen, in der Radialrichtung
liegenden Geschwindigkeitskomponente in das zeitlich konstante Feld zwischen 2o
und 15 eintreten. Die Wirkungsweise ist also ähnlich wie bei Abb. 3 beschrieben.
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In der Abb. 7 ist dargestellt, wie ein zeitlich konstantes magnetisches
Feld erzeugt «-erden kann. Wenn die den Steuer- oder Führungsfluß führenden Steuerpole
26 und ihre Polschuhe -27 längs eine Bruchteils des Kreisumfangs so bemessen werden,
daß sich gegenEnde derBeschleunigungsperiode der durch die punktierte Linie 28 umschlossene
Teil der Polschuhe sättigt, ist für die Zeitspanne, in der die Abführung der Elektroden
aus der Kreisbahn stattfinden muß, ein zeitlich annähernd konstantes magnetisches
Feld vorhanden. In diesem Felde erfahren die Elektronen nun wieder eine starke Ablenkung,
so daß sie aus der Beschleunigungsröhre herausgef'ü'hrt werden können.