Kanalstrahlröhre zur Erzeugung schneller Ionen unter Anwendung sehr
hoher Spannung Zur Erzeugung schnell fliegender Ionen bedient man sich häufig der
im folgenden beschriebenen Einrichtung. Die :positiven Ladungsträger werden in einem
gasgefüllten Entladungsraum erzeugt und treten durch eine schmale Öffnung, beispielsweise
einen dünnen zylindrischen Kanal, in einen hochevakuierten Gefäßteil ein, in welchem
sie durch anlegen einer hohen Spannung stark beschleunigt «,-:erden. Durch eine
Öffnung in der negativen Beschleunigungselektrode können die schnell fliegenden
Ionen aus dem Beschleunigungsraum austreten und werden dann z. B. auf irgendeine
Substanz zur Einwirkung gebracht.Channel ray tube for generating fast ions using very
high voltage To generate fast-flying ions, one often uses the
facility described below. The: positive charge carriers are in one
gas-filled discharge space generated and enter through a narrow opening, for example
a thin cylindrical channel into a highly evacuated part of the vessel in which
they are greatly accelerated by applying a high voltage «, -: ground. By a
Opening in the negative acceleration electrode allows the fast-flying
Ions emerge from the acceleration space and are then z. B. on any
Substance brought into action.
Je höher .die Geschwindigkeit ist, auf welche die Ionen beschleunigt
werden sollen, desto größer muß :die Spannung sein, welche zwischen den Elektroden
des Raumes liegt, in welchem die Elektronen beschleunig t werden. Die Anwendung
derart hoher Spannungen bringt aber erhebliche isolationstechnische Schwierigkeiten
mit sieh. Man hat daher versucht, die Ionen in mehreren Stufen auf die gewünsch
te Geschwindigkeit zu bringen. Die Röhren, welche in dieser Weise arbeiten, zeigen
aber eine verhältnismäßig geringe Ausbeute an schnell fliegenden Ladungsträgern.
Dieser Nachteil läßt sich auch dann nur teilweise vermeiden, wenn die einzelnen
Beschleunigungselektroden nicht durch Isolatoren gehaltert und daher in einer gewissen,
verhältnismäßig großen Entfernung voneinander angeordnet sind, sondern wenn die
Beschleunigungselektroden in möglichst geringer Entfernungh.intereinanderliegen,
wie dies bei einer bekannten Einrichtung der Fall ist.The higher the speed to which the ions accelerate
should be, the greater must be: the voltage between the electrodes
of the space in which the electrons are accelerated. The application
Such high voltages, however, result in considerable technical insulation difficulties
with see. Attempts have therefore been made to bring the ions to the desired level in several stages
to bring te speed. Show the tubes that work in this way
but a relatively low yield of fast-flying load carriers.
This disadvantage can only be partially avoided if the individual
Accelerating electrodes not held by insulators and therefore in a certain
relatively large distance from each other, but when the
Accelerating electrodes are as close as possible to one another,
as is the case with a known device.
Bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt die Halterung :der Elektroden
durch ineinander geschachtelte Blechzylinder von ve@schiede:ner Länge,
welche
an dem von der Elektrode abgekehrten Ende mit flanschförmigen Ansätzen versehen
sind. Diese Ansätze dienen dazu, Elektroden gegeneinander in der richtigen Lage
zu halten.,. indem man zwischen ihnen isolierende Teile, z. B. rohrförmige Isolatorstücke,
anbringt. Bei dieser Anordnung treten bei sehr hohen Spannungen Schwierigkeiten
bezüglich der Isolation auf.This known device is used to hold: the electrodes
by nested sheet metal cylinders from different lengths,
Which
provided with flange-shaped projections at the end remote from the electrode
are. These approaches are used to place electrodes in the correct position against one another
to keep.,. by placing insulating parts between them, e.g. B. tubular insulator pieces,
attaches. Difficulties arise with this arrangement at very high voltages
regarding isolation.
Die Erfindung betrifft nun eine Kanalstrahlröhre zur Erzeugung schneller
Ionen unter Anwendung sehr hoher Spannungen, die bei erhöhter Leistungsfähigkeit
völlig durchschlagsicher ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Beschleunigung der Ionen
in einem Beschleunigungsraum, dessen das durchlochte Ende der Kathode umgreifende
Beschleunigungselektrode durch mehrere, vorzugsweise zylindrische, zum Erzeugungsraum
der Ionen koaxial liegende Isolatoren gehaltert ist, welche durch ringförmige Metallscheiben
voneinander getrennt sind. Diese Metallscheiben gehen in Metallzylinder über, die
im Zwischenraum zwischen dem Erzeugungsraum der Ionen und koaxial. zu diesen und,
den diesen umgebenden Isolatoren liegen und über die Metallscheiben .an solche Spannungen
gelegt werden, daß sie stets in der ihrer Spannung entspreehenden Äquipotenti.alfläche
liegen. Auf diese Weise gelingt es:, selbst bei sehr hohen Gesamtspannungen über
iooo kV eine völlige Sicherheit gegen, Durchschläge zu erzielen.The invention now relates to a channel beam tube for generating faster
Ions under the application of very high voltages, with increased efficiency
is completely failsafe. According to the invention, the ions are accelerated
in an acceleration space, which encompasses the perforated end of the cathode
Accelerating electrode through several, preferably cylindrical, to the generation space
the ion is supported by coaxial insulators, which are supported by ring-shaped metal disks
are separated from each other. These metal disks go into metal cylinders that
in the space between the ion generation space and coaxially. to these and,
the surrounding insulators and over the metal disks .an such voltages
be placed so that they are always in the equipotential area corresponding to their tension
lie. In this way it succeeds:, even with very high total voltages over
iooo kV a complete security against breakdowns.
In .der Abbildung ist eine Röhre nach der Erfindung veranschaulicht.
Innerhalb des geschlossenen, gefüllten Entladungsraumes i findet :die Erzeugung
der positiven Ionen statt. Durch :die Kathode 2 treten diese in den hochevakuierten
Beschleunigungsraum 3 ein. Die Beschleunigungselektrode 4 hat gegenüber der Kathode
2 eine negative Spannung von beispielsweise i2:oo@kV. Bei ihrem Durchgang durch
den evakuierten Entladungsraum 3 erfahren die Ionen. eine außerordentlich große
Beschleunigung und verlassen diesen Raum durch. die Öffnung 5 mit sehr hoher Geschwindigkeit.
In der Abbildung ist auch noch eine Ansatzkammer 6 angedeutet, welche mit der Ionenröhre
vakuumdicht verbunden ist und in welche beispielsweise bei 7 eine Substanz angebracht
ist, auf welche die schnell fliegenden Ionen zur Einwirkung gebracht werden. Die
Isolation desErzeugungsraumes der Ionenrbzw. der Kathode 2 von der Beschleunigungselektrode
4 erfolgt mittels, dreier Isolatoren 8, 9 und io. Diese Isolatoren sind durch Bleche
ii und 12, welche vorzugsweise Ringform besitzen, voneinander getrennt. An der Kathode
2 liegt eine Spannung von i Zoo kV, an dem Blech i i eine solche von 8oo kV und
an dem Blech i2 eine solche von 4oo kV gegenüber der Anode. Mit den Blechen i i
und 12 sind die zylindrischen Blechteile 13 und 14 verbunden, welche innerhalb,des
durch die Isolatoren vakuumdicht abgeschlossenen Raumes liegen und nach, der Kathode
zu gerichtet sind. Auch :die Beschleunigungselektrode 4 setzt sich in ein Blech
15 fort, dessen Kante vorzugsweise durch einen Wulst 16 abgerundet ist. Zwischen
der Kathode 2 und dem Blech 15 herrscht nun ein Spannungsunterschied von i2:oo kV.
Die Lageder zylindrischen Bleche 13 und 14 ist so :gewählt, d.aß sie stets mit den
Äquipotentialflächen zwischen i und 15 zusammenfallen, welche den an sie gelegten
Spannungen entsprechen. Infolge des logarithmischen Potentialgefälles zwischen.
der Kathode 2 und. dem Blech 15 sind die Abstände zwischen den einzelnen Blechen
natürlich nicht gleichmäßig. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Blechzylinder so
anzuordnen, daß sie nicht gleich weit in die Anodenlänge reichen, sondern die inneren
Zylinder etwas kürzer als die äußeren zu wählen.In .der Figure a tube according to the invention is illustrated.
Inside the closed, filled discharge space i takes place: the generation
the positive ions take place. Through: the cathode 2 they enter the highly evacuated
Acceleration room 3 a. The acceleration electrode 4 is opposite to the cathode
2 a negative voltage of, for example, i2: oo @ kV. In their passage through
the ions experience the evacuated discharge space 3. an extraordinarily large one
Accelerate and leave this space through. the opening 5 at a very high speed.
In the figure, an attachment chamber 6 is also indicated, which with the ion tube
is connected in a vacuum-tight manner and in which, for example at 7, a substance is attached
on which the rapidly flying ions are brought to act. the
Isolation of the generation space of the ions or the cathode 2 from the accelerating electrode
4 takes place by means of three isolators 8, 9 and io. These insulators are through sheet metal
ii and 12, which preferably have a ring shape, separated from one another. At the cathode
2 there is a voltage of i Zoo kV, on the sheet i i a voltage of 8oo kV and
at sheet metal i2 there is one of 400 kV opposite the anode. With the sheets i i
and 12, the cylindrical sheet metal parts 13 and 14 are connected, which within, des
through the insulators vacuum-tight closed space lie and after, the cathode
too directed. Also: the acceleration electrode 4 is placed in a metal sheet
15, the edge of which is preferably rounded off by a bead 16. Between
the cathode 2 and the sheet 15 now have a voltage difference of i2: oo kV.
The position of the cylindrical sheets 13 and 14 is selected as follows, i.e. they always coincide with the
Equipotential surfaces between i and 15 coincide, which is the applied to them
Tensions correspond. Due to the logarithmic potential difference between.
the cathode 2 and. the sheet 15 are the distances between the individual sheets
of course not evenly. Furthermore, it can be useful for the sheet metal cylinder
to arrange that they do not extend equally far into the anode length, but the inner ones
Choose cylinders slightly shorter than the outer ones.