DE928540C

DE928540C - Fernsteuerbarer Wehneltwiderstand fuer Korpuskularstrahlapparate

Info

Publication number: DE928540C
Application number: DES29109A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Wolff
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-06-29
Filing date: 1952-06-29
Publication date: 1955-06-02

Description

Fernsteuerbarer Wehneltwiderstand für Korpuskularstrahlapparate Bei Korpuskularstrahlapparaten, beispielsweise Elektronenmikroskopen, ist es üblich, zur Strahlerzeugung eine Glühkathode zu verwenden und dieser für die Steuerung des Strahlstromes eine Wehneltelektrode zuzuordnen. Zwischen diese Wehneltelektrode und die Kathode wird dabei ein Widerstand gelegt, durch dessen Veränderung der Strahlstrom gesteuert wird. Es sind Elektronenmikroskope bekannt, bei denen die Kathodenheizung aus einem Akkumulator erfolgt, der in einen auf Kathodenpotential befindlichen, einen Teil einer offenen Freileitung bildenden Kasten eingebaut ist, welcher auch den regelbaren Wehneltwiderstand enthält. Die Änderung dieses Widerstandes erfolgt dabei dadurch, daß sich der Betätigungshandgriff an einer entsprechend langen Isolierstange befindet, die die Steuerung von Hand ermöglicht. Neuerdings geht man vielfach dazu über, dem Strahlerzeugerkopf von Korpuskularstrahlapparaten die Hochspannung mit Hilfe eines berührungssicher gekapselten Kabels vom Hochspannungserzeuger her zuzuführen. Die oben beschriebene Art der Regelung des Wehneltwiderstandes ist dabei nicht mehr möglich.
Man muß daher zu einer indirekten Steuerung des Wehneltwiderstandes übergehen. Erfindungsgemäß kann man diese Aufgabe dadurch lösen, daß zwischen Wehneltelektrode und Kathode eine Elektronenröhre geschaltet wird, deren Anodenstrom gesteuert wird. Die Steuerung des Anodenstromes selbst kann nämlich dabei über einen Isolierwandler mit Hilfe eines Reglers erfolgen, der auf der Niederspannungsseite dieses Wandlers angeordnet ist.
Für die praktische Ausführung der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man kann beispielsweise als fernsteuerbaren Wehneltwiderstand eine Elektronenröhre mit Sättigungskennlinie, beispielsweise eine Diode mit Wolframkathode,, anwenden. Der Sättigungsstrom dieser Elektronenröhre und damit der Strom des Korpuskularstrahlapparates wird dabei durch Verändern der Heizung der Diode eingestellt. Man wird dies beispielsweise so durchführen, daß die Wolframkathode der Diode über einen Isolierwandler geheizt wird, in dessen Niederspannungsstromkreis sich 'der Regler für die Fernsteuerung des Wehneltwiderstandes befindet.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung ergibt sich, wenn man eine Elektronenröhre mit Pseudosättigung, beispielsweise eine Pentode, mit passend' gewählter Schirmgitterspannung mit einstellbarer Gitterspannung anwendet. In diesem Falle wird man die Anordnung vorzugsweise so wählen, daß die Gitterspannung der Elektronenröhre über einen Isoliertrafo und Gleichrichter auf der Sekundär- (Hochspannungs-) Seite hergestellt und mit Hilfe eines auf der Primär-(Niederspannungs-) Seite liegenden Reglers eingestellt wird.
Weitere für die Erfindung wesentlichen Merkmale sind aus den beiden im folgenden behandelten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. In Fig. i ist schematisch als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schaltbild für- den Strahlerzeuger eines Elektronenmikroskops dargestellt, wobei als fernsteuerbarer Wehneltwiderstand eine Elektronenröhre mit Sättigungskennlinie angewendet ist. Mit i ist das Elektronenmikroskop bezeichnet, 2 ist die Glühkathode, 3 der Wehneltzylinder und q. die geerdete Anode. Die Heizung der Glühkathode erfolgt mit Hilfe eines Isolierwandlers 5 über ein Hochspannungskabel, das die Zuleitungen 6 zur Kathode enthält. Zwischen die Wehneltelektrode 3 und die Kathode .2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als fernsteuerbarer Wehneltwiderstand eine Elektronenröhre 7 geschaltet, und zwar eine Diode mit der Anode 8 und der Wolframkathode g. Der Strom des Elektronenmikroskops wird gesteuert durch Änderung des Anodenstromes dieser Diode. Zu diesem Zweck wird die Heizung .der Kathode g geregelt. Die Kathode g wird beim Ausführungsbeispiel über einen Isolierwandler io geheizt, in dessen Niederspannungsstromkreis sieh ein Regler i i für die Fernsteuerung des Wehneltwiderstandes befindet.
In. Fig. 2 sind die Sättigungskennlinien der Diode 7 dargestellt. In diesem Diagramm ist die Wehneltspannung UK, in Abhängigkeit vom Entladungsstrom I des Elektronenmikroskops aufgezeichnet. Mit K ist die Kennlinie des Elektronenmikroskops bezeichnet. Mit A bis E sind fünf verschiedene, durch Einstellung des Reglers i i eingestellte Sättigungsströme der Wehneltdiode 7 bezeichnet. Die Schnittpunkte a bis e dieser Sättigungsstromkennlinien mit der Kennlinie K geben fünf verschieden eingestellte Entladeströme des Elektronenmikroskops. Mit 12 ist der Hochspannungsanschluß für die Anlage bezeichnet. Die Hochspannungsleitung 13 führt über die Mittelanzapfung 1q. des Isolierwandlers io zur Wehneltelektrode 3.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Soweit die Einzelteile mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als regelbarer Wehneltwiderstand eine Pentode 2i mit passend gewählter Schirmgitterspannung und einstellbarer Gitterspannung verwendet. Die Heizung der Pentode 21 erfolgt Tiber den Isoliertrafo 22. Die Spannung am Gitter 23 der- Röhre 2i wird über einen Isoliertrafo 24 und den Gleichrichter 25 auf der Hochspannungsseite des Isoliertrafos 24 hergestellt. Zur Einstellung dieser Gitterspannung dient " ein auf der Niederspannungsseite des Isoliertrafos liegender Regler 26. Mit 27 sind im Gitterstromkreis liegende Glättungsmittel bezeichnet. In Fig. q. ist die Pseudosättigungskurve der Röhre 2,1 dargestellt, und zwar ist hier der Anodenstrom IQ der Röhre?, i in Abhängigkeit von der Gitterspannung U,. aufgetragen. Der eingestellte Anodenstrom ist hier unabhängig von der Anodenspannung. Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit des Entladungsstromes I des Elektronenmikroskops in Abhängigkeit von der Wehneltspannung U", wobei hier K die Kennlinie des Elektronenmikroskops und A bis E fünf verschieden eingestellte Gitterspannungen sind. Die Schnittpunkte a bis e der Kennlinie K mit den Gitterspannungskennlinien A bis E ergeben also entsprechend fünf verschieden eingestellte Entladeströme des Elektronenmikroskops.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Fernsteuerbarer Wehneltwiderstand für Korpuskularstrahlapparate, insbesondere Elektronenmikroskope, gekennzeichnet durch eine zwischen Wehneltelektrode und Kathode geschaltete Elektronenröhre, deren Anodenstrom steuerbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Elektronenröhre mit Sättigungskennlinie, z. B. einer Diode mit Wolframkathode.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsstrom und damit der Strom des Korpuskularstrahlapparats durch Verändern der Heizung der Diode einzustellen ist. q..
Anordnung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung der Wolframkathode der Diode durch einen Isolierwandler geschieht, in dessen Niederspannungsstromkreis sich der Regler für die Fernsteuerung des Wehneltwiderstandes befindet.
5. Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Elektronenröhre mit Pseudosättigung, z. B. einer Pentode mit passend gewählter Schirmgitterspannung und einstellbarer Gitterspannung.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterspannung der Elektronenröhre über einen Isoliertrafo und Gleichrichter auf der Sekundär- (Hochspannungs-) Seite herzustellen und mit Hilfe eines auf der Primär- (Niederspannungs-) Seite liegenden Reglers einzustellen ist.