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Kanalstrahlröhre zur Erzeugung rascher Ionen Die Abführung des Kanalstrahles
durch die Öffnung der Kathode einer Ionenentladungsröhre hat eine wesentliche Rückwirkung
auf die Entladungsvorgänge im Entladungsraum zur Folge. Je größer der positive Ionenstrom
sein soll, der der Gesamtentladung in Form eines Kanalstrahles entzogen wird, um
so mehr wird die normale Wechselwirkung zwischen Gasionenbildung und Metallelektronenauslösung
gestört, so daß die Ausbeute an abgeleitetenKanalstrahlen immer geringer wird.
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Um der Entladung durch den Kanal hindurch einen großen Stromanteil
entziehen zu können, ist es notwendig, für eine erhöhte Ionisation, insbesondere
in der Nähe der Kanalöffnung der Kathode, zu sorgen. Es ist daher bereits vorgeschlagen
worden, durch eine besondere Ausbildung eines Entladungsraumes mit beispielsweise
glockenförmiger Ausbildung der Anode auf eine wesentliche Erhöhung der Ionisation
vor der Kathode hinzuwirken.
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Durch die Erfindung gelingt die Erzeugung sehr intensiver Kanalstrahlen.
Erfindungsgemäß sind bei einer Kanalstrahlröhre zur Erzeugung rascher Ionen mit
einer oder mehreren vom Kanalstrahl durchsetzten durchlochten Elektroden in unmittelbarer
Nähe des Durchtrittskanals der Lochelektroden Hilfselektroden angeordnet, die während
des Betriebes der Röhre Elektronen emittieren.
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Es ist zwar schon bekannt, bei einer Kanalstrahlröhre in der Umgebung
der Durchtrittsöffnung der Kathode für die Kanalstrahlen Elektronen zu erzeugen.
Diese Elektronen werden aber durch den gebündelten und umgelenkten Kanalstrahl selbst
ausgelöst und dienen nicht zur Ver-
Stärkung der Ionenentladung.
Sie stellen vielmehr die nutzbare Entladung dar und bilden beispielsweise den Kathodenstrahl
eines Kathodenstrahloszillographen.
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Nach der weiteren Erfindung läßt sich für den vorliegenden Zweck auch
eine Elektrode verwenden, die eine hohe Emissionsfähigkeit von Sekundärelektronen
besitzt oder die unter dem Einfluß des Entladungsvorganges eine solche erhält. Vorzugsweise
wird man in diesem Falle eine Elektrode benutzen, deren Oberfläche mit einem Stoff
überzogen ist, der schon bei relativ niederer Temperatur eine gute Sekundärelektronenemission
zeigt; oder man wird dafür sorgen, daß die betreffende Elektrode sich vor oder während
des Entladungsvorganges mit einer derartigenOberflächenschicht überzieht.
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Um eine möglichst günstige Ausnutzung der durch die Elektronen gebildeten
Ionen zu erzielen, wird man zweckmäßig en Elektronenstrom, der von der Emissionsquelle
ausgeht, durch die bekannten elektronenoptischen Mittel zu einem Strahl derart zusammenfassen,
daß der erzeugte Ionenstrom vorzugsweise durch den Kanal der Kathode abgeleitet
wird.
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In der Fig. i ist als Ausführungsbeispiel eine lonenentladungsröhre
nach der Erfindung Schema-, tisch wiedergegeben. Die Anode i wird von der nach rückwärts
verlängerten Kathode 2 größtenteils umhüllt. Im Mittelpunkt des ebenen Teiles 3
der Kathode befindet sich das Loch bzw. der Kanal., durch den die positiven Ionen
in den nächstfolgenden Raum austreten. Über der Kanalöffnung der Kathode ist eine
Glühspirale 5 in symmetrischer Ausbildung zur zentralen Achse des Kanals angebracht
und erhält seinen Heizstrom durch die Zuleitungen 6 und 7, von denen nur die eine,
6, von der metallischen Kathodenplatte 3 isoliert zu sein braucht. Der Metallring
8, der sich über der Platte 3 erhebt, dient zum Schutz der Stoffstelle am Übergang
vom Kathodenkörper zur Umhüllung des nachfolgenden Entladungsraumes 9. In diesem
Raum 9 werden die aus dem Kanal 4 kommenden Ionen zu dem auf Beschleunigungsspannung
befindlichen Auffänger io hin stark beschleunigt. Das Ansatzrohr i i dient für die
Gaszufuhr zum Entladungsraum, während die Ansatzrohre 12 und 13 zu geeigneten Pumpeinrichtungen
führen.
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In Fig. 2 ist ein anderes Beispiel für die Ausbildung der elektronenemittierenden
Hilfselektrode nach der Erfindung dargestellt. Über dem zentralen Loch der Kathodenplatte
3 erhebt sich ein Metallkonus 15, dessen Beheizung vermittels einer Heizspirale
16 erfolgt. Zur Erhöhung der Elektronenemission bei verhältnismäßig niederer Glühtemperatur
sind zweckmäßig in einer von den indirekt geheizten Kathoden her bekannten Weise
um die Öffnung der Kathode an der Stelle 17 geeignete Stoffe hoher Emissionsfähigkeit,
beispielsweise Erdalkalioxyde, angebracht. Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, bei dem als Quelle für die zusätzlichen Elektronen eine Schicht
18 von hoher Sekundärelektronenemission um die Kanalöffnung 4 der Lochkathode vorgesehen
ist. Diese Schicht kann aus Legierungen bestehen, die eine Komponente hoher Emissionsfähigkeit
enthalten, d. h. beispielsweise aus einer Zn Cs-Legierung oder aus einer A1 Cs-Legierung.
Die der Fig. i entsprechenden Teile der Skizze sind mit den gleichen Ziffern wie
dort bezeichnet. Im oberen Teil der Zeichnung ist der Porzellanisolator i9 angedeutet,
der den Erfordernissen der hohen Spannungen angepaßt sein muß, die zwischen Kathode
und Anode der Röhre herrschen.
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Die Fig.4 stellt eine Teilzeichnung für eine weitere Spezialausbildung
der Lochkathode einer erfindungsgemäßen Ionenentladungsröhre mit zusätzlicher Elektronenquelle
dar. Der mittlere Teil der Kathodenplatte 3 besteht aus einer relativ dünnen Wolf
ramplatte 2o. An dieser Wolframplatte sind in geeigneter Form kleine Behälter 21
befestigt, die mit hochemissionsfähigen Stoffen. beispielsweise mit Cs-Legierungen,
gefüllt sind. Infolge der Erwärmung der Wolframplatte 2o durch die Entladung kommt
der Inhalt von Behälter 21 zur Verdampfung und schlägt sich als eine Schicht hoher
Emissionsfähigkeit in der Umgebung der Kanalöffnung nieder. Um die Verdampfung in
Richtung zum Auffänger io zu verhindern, wird zweckmäßig für eine geeignete Abdeckung
22 nach dieser Richtung Sorge getragen.