Stufenröhren für positive Ionen finden Anwendung zur Neutronenerzeugung,
Atomzertrümmerung und Erzeugung radioaktiver Stoffe. Zu ihrem Betrieb sind sehr
hohe Spannungen erforderlich, die es nötig machen, die Entladungsbahn durch Zwischenelektroden
zu unterteilen. Durch die hohe Spannung ist eine beträchtliche Länge der Entladungsröhre
gegeben, die noch durch die meist ringförmigen Zwischenelektroden erhöht wird. Mit
zunehmender Länge wachsen naturgemäß die Schwierigkeiten, die durch sekundäre Ladungsträger
und durch das Abweichen der Ionen aus dem eigentlichen Zonenstrahl hervorgerufen
werden. Diese vom eigentlichen Ionenstrahl getrennten Ionen machen sich dadurch
unangenehm bemerkbar, daß sie beim Auftreffen auf die Zwischenelektroden Elektronen
auslösen, welche ihrerseits vom Hochspannungsfeld erfaßt werden und entgegen dem
Ionenstrahl zur Anode hin beschleunigt werden. Diese Elektronen erschweren nicht
nur die Messung des Ionenstrahles, sondern sie erzeugen auch unerwünschte Röntgenstrahlung.Step tubes for positive ions are used to generate neutrons,
Nuclear fragmentation and generation of radioactive substances. To their operation are very
high voltages are required, which make it necessary to pass the discharge path through intermediate electrodes
to subdivide. Due to the high voltage there is a considerable length of the discharge tube
given, which is increased by the mostly ring-shaped intermediate electrodes. With
The difficulties caused by secondary charge carriers naturally increase with increasing length
and caused by the deviation of the ions from the actual zone beam
will. These ions, which are separated from the actual ion beam, make themselves up as a result
unpleasantly noticeable that they have electrons when they hit the intermediate electrodes
trigger, which in turn are detected by the high-voltage field and against the
Ion beam are accelerated towards the anode. These electrons do not make it difficult
only measure the ion beam, they also generate unwanted X-rays.
Es ist bekannt, bei einer Ionenröhre vor der Kathode eine Blende anzuordnen,
die ein gegenüber der Kathode negatives Potential aufweist. Diese Elektrode hat
die Aufgabe, die beim Auftreffen der Ionen auf die Kathode entstehenden Elektronen
zurückzuhalten und am Eintritt in den Beschleunigungsraum zu hindern. Bei dieser
bekannten Röhre ist aber keine Vorkehrung dafür getroffen, daß die Elektronenauslösung
an den Zwischenelektroden unterbunden wird.It is known to arrange a screen in front of the cathode of an ion tube,
which has a negative potential with respect to the cathode. This electrode has
the task of the electrons produced when the ions hit the cathode
to hold back and prevent entry into the acceleration space. At this
known tube but no provision is made for the release of electrons
is prevented at the intermediate electrodes.
Ein sicherer Schutz vor dem schädlichen Einfluß der an den Zwischenelektroden
einer Hochspannungsionenröhre ausgelösten Elektronen wird gemäß der Erfindung dadurch
erzielt, daß innerhalb der Zwischenelektroden koaxiale, zylindrische und gitterförmige
Hilfselektroden von derselben Länge wie die Zwischenelektroden selbst angeordnet
werden, die das gleiche Potential haben wie die zugehörigen Zwischenelektroden oder
um eine geringe negative Spannung diesen gegenüber aufgeladen sind.A reliable protection against the harmful influence of those on the intermediate electrodes
A high-voltage ion tube released electrons according to the invention
achieved that within the intermediate electrodes coaxial, cylindrical and lattice-shaped
Auxiliary electrodes of the same length as the intermediate electrodes themselves are arranged
which have the same potential as the associated intermediate electrodes or
are charged by a low negative voltage compared to these.
In der Abbildung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Gruppe
von Zwischenelektroden einer mit sehr hoher Spannung betriebenen Ionenröhre dargestellt;
der Ionenstrahl verläuft in Pfeilrichtung. Bezeichnet i das die Wandung der Ionenröhre
bildende Isolierrohr und 2, 3, q. eine Reihe von Zwischenelektroden, so sind innerhalb
dieser gitterförmige Hilfselektroden 5, 6, 7 angeordnet, welche koaxial zu den Zwischenelektroden
liegen und diese in ihrer ganzen Länge bedecken. Sie befinden sich entweder auf
dem gleichen Potential wie die zugehörige Zwischenelektrode oder erhalten über eine
getrennte Durchführung durch die Wandung des Entladungsraumes eine negative Potentialdifferenz
gegenüber den Zwischenelektroden. Werden jetzt durch abirrende positive Ionen Elektronen
aus den Zwischenelektroden 2, 3, q. befreit, so bilden die Elektronen in dem Raum
zwischen Gitterelektrode und Zwischenelektrode eine Raumladung, die das Heraustreten
der Elektronen in den eigentlichen Feldraum verhindert. Dieses ist bereits der Fall,
wenn die beiden Elektroden sich auf gleichem Potential befinden; eine stärkere Wirkung
tritt ein, wenn die bereits erwähnte Potentialdifferenz angelegt wird.In the figure is a group formed according to the invention
represented by intermediate electrodes of an ion tube operated with very high voltage;
the ion beam runs in the direction of the arrow. I denotes the wall of the ion tube
forming insulating tube and 2, 3, q. a number of intermediate electrodes so are inside
this grid-shaped auxiliary electrodes 5, 6, 7 arranged, which are coaxial with the intermediate electrodes
and cover them in their entire length. You are either on
the same potential as the associated intermediate electrode or obtained via a
separate implementation through the wall of the discharge space a negative potential difference
opposite the intermediate electrodes. Electrons now become electrons due to stray positive ions
from the intermediate electrodes 2, 3, q. liberated, so form the electrons in the space
between the grid electrode and the intermediate electrode a space charge that prevents the stepping out
which prevents electrons in the actual field space. This is already the case
when the two electrodes are at the same potential; a stronger effect
occurs when the aforementioned potential difference is applied.
Gemäß der weiteren Erfindung werden die Hilfselektroden als sog. Käfiggitter
ausgebildet, bei denen die Drähte des Gitters parallel zur Strahlenrichtung verlaufen.
Die Wahrscheinlichkeit, daß solche Drähte von schräg zur Hauptstrahlrichtung abirrenden
Ionen getroffen werden, ist besonders gering. Man kann den wirksamen Gitterquerschnitt
noch dadurch vermindern, daß man das Gitter statt aus Drähten aus Bändern herstellt,
die zur Achse der Entladungsröhre ausgerichtet sind. Die einfliegenden Ionen finden
bei dieser Stellung den geringstmöglichen Absorptionsquerschnitt vor.According to the further invention, the auxiliary electrodes are used as so-called cage grids
formed, in which the wires of the grid run parallel to the beam direction.
The probability that such wires stray from obliquely to the main beam direction
Ions are hit is particularly low. You can see the effective cross-section of the grid
can be further reduced by making the grid from ribbons instead of wires,
which are aligned with the axis of the discharge tube. Find the incoming ions
in this position the smallest possible absorption cross-section.