DE977183C

DE977183C - Electrostatically strong bundling electron beam generation system

Info

Publication number: DE977183C
Application number: DET7779A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl-Ing Mueller
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1953-05-01
Filing date: 1953-05-01
Publication date: 1965-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrostatisch stark bündelndesElektronenstrahlerzeugungssystem hoher Raumladungskonstante zur Erzeugung eines auf eine Elektronenauffangvorrichtung hin gerichteten Elektronenstrahles hoher Stromdichte, bestehend aus einer von einer Wehneltelektrode umgebenen Konkavkathode, einer Zuganode und einer im Raum zwischen Kathode und Zuganode angeordneten weiteren Elektrode, deren Form und Potential derart gewählt sind, daß sich im Raum zwischen Kathode und Zuganode ein Feldverlauf einstellt, bei dem an allen Punkten des Strahlrandes die Komponente des elektrischen Feldes senkrecht zum Strahlrand verschwindet. Unter Raumladungskonstante wird dabei das VerhältnisThe invention relates to a highly electrostatically collimating electron beam generating system Space charge constant for generating one directed towards an electron capture device Electron beam of high current density, consisting of one surrounded by a Wehnelt electrode Concave cathode, a pulling anode and one arranged in the space between the cathode and pulling anode further electrode, the shape and potential of which are chosen such that there is in the space between Cathode and tension anode sets a field course in which at all points of the beam edge the Component of the electric field perpendicular to the edge of the beam disappears. Under space charge constant becomes the ratio

besehtviewed

(3:2)(3: 2)

verstanden, wobei i_str der Strahlstrom und u_besM »0 die Strahlbeschleunigungsspannung ist.understood, where i _{str is} the beam current and u besM »0 is the beam _{acceleration voltage.}

Es ist bekannt, in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem eine Kathode mit konkaver Emissionsfläche vorzusehen, die von einer Wehneltelektrode umgeben ist, und gegenüber dieser Kathode eine Zuganode mit einer Elektronendurchtrittsöffnung anzuordnen. Ferner ist es bei so ausgebildeten Systemen bekannt, der Wehneltelektrode und der Zuganode eine derartige Form zu geben und die Potentiale der einzelnen Elektroden des Elektronenstrahlerzeugungssystems derart zu wählen, daß in dem Beschleunigungsraum zwischen der Kathode und der Zuganode am Strahlrand die elektrische Feldkomponente quer zum Strahlverlauf verschwindet. Dadurch soll erreicht werden, daß die Zuganode, durch deren Elektronendurchtrittsöffnung der Strahl hindurchtritt, keine Elektronen aufnimmt. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Einfluß der Elektronendurchtrittsöffnung auf das elektrische Feld im Beschleunigungsraum des Systems vernachlässigt werden kann.It is known, in an electron gun, a cathode with a concave Provide emission surface, which is surrounded by a Wehnelt electrode, and opposite this cathode to arrange a pull anode with an electron passage opening. It is also the case with those trained in this way Systems known to give the Wehnelt electrode and the pulling anode such a shape and to choose the potentials of the individual electrodes of the electron gun such that that in the acceleration space between the cathode and the pulling anode at the edge of the beam the electrical Field component across the beam path disappears. This is to achieve that the pulling anode, through its electron passage opening the beam passes through, does not pick up any electrons. It is assumed that the influence the electron passage opening on the electric field in the acceleration space of the system can be neglected.

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Es hat sich nun gezeigt, daß auf Grund dieser Voraussetzung derartige Elektronenstrahlerzeugungssysteme nur im Bereich kleiner Raumladungskonstanten brauchbar sind, da in allen übrigen Fällen die Feldverzerrungen durch die Elektronendurchtrittsöffnung so groß werden, daß am Strahlrand innerhalb des Beschleunigungsraumes eine beträchtliche Feldstärkenkomponente auftritt, welche quer zur Strahlrichtung verläuft.It has now been shown that, on the basis of this requirement, electron gun systems of this type are only useful in the range of small space charge constants, as in all others Cases the field distortions through the electron passage opening are so great that at the edge of the beam a considerable field strength component occurs within the acceleration space, which runs transversely to the beam direction.

ίο Es sind weiterhin Anordnungen bekannt, bei denen sich die Strahlöffnung der Modulationselektrode von der Kathode weg kegelförmig erweitert und mit ihrem schneidenartigen Ende eine Anode mit zylindrischer Bohrung und kugelförmigern kathodenseitigem Ende teilweise umschließt. Diese Anordnung ist infolge ihres geometrischen Aufbaues nicht zur Erzeugung von Elektronenströmen hoher Raumladungskonstante geeignet, da durch die kegelförmige Öffnung der Modulationselektrode die Emissionsfläche der Kathode nicht beliebig groß und der Kathoden-Anoden-Abstand nicht beliebig klein gemacht werden kann. Außerdem ist es bei der bekannten Anordnung schwierig, eine Elektronenaufnahme der Anode zu verhindern, da die Anode infolge ihrer halbkugelförmigen Oberfläche eine zu große Angriffsfläche für die Strahlelektronen bietet.ίο There are still arrangements known for which the beam opening of the modulation electrode widens conically away from the cathode and with its blade-like end an anode with a cylindrical bore and spherical ones partially encloses the cathode-side end. This arrangement is due to its geometric Structure not suitable for generating electron currents with a high space charge constant, because due to the conical opening of the modulation electrode, the emission surface of the cathode does not arbitrarily large and the cathode-anode distance cannot be made arbitrarily small. aside from that it is difficult in the known arrangement to prevent the anode from picking up electrons because the anode, due to its hemispherical surface, is too large an area of attack for the beam electrons offers.

Für bestimmte elektrische Entladungsröhren, beispielsweise Lauffeldröhren, werden jedoch Elektronenstrahlerzeugungssysteme extrem hoher Raumladungskonstante benötigt, bei welchen die Forderung vorliegt, daß die Zuganode möglichst wenig Elektronen aufnehmen soll, um dadurch den Wirkungsgrad des Systems hoch zu halten. Dies wird bei einem elektrostatisch stark bündelnden Elektronenstrahlerzeugungssy stem hoher Raumladungskonstante zur Erzeugung eines auf eine Elektronenauffangvorrichtung hin gerichteten Elektronenstrahles hoher Stromdichte, bestehend aus einer von einer Wehneltelektrode umgebenen Konkavkathode, einer Zuganode und einer im Raum zwischen Kathode und Zuganode angeordneten weiteren Elektrode, erreicht, wenn erfindungsgemäß die Zuganode mit einem rohrförmig ausgebildeten, zur Kathode hin gerichteten und in eine Ringschneide auslaufenden Ansatz versehen ist, wenn die weitere Elektrode lochscheibenförmig ausgebildet und den rohrförmigen Ansatz der Zuganode in der unmittelbaren Nähe der Elektroneneintrittsöffnung umgebend angeordnet ist und wenn die weitere Elektrode auf kathodennahem Potential, insbesondere auf Wehneltelektrodenpotential liegt. Es ist an sich bekannt, eine zusätzliche Elektrode, die mit der Wehneltelektrode verbunden ist, bei einem Strahlerzeugungssystem im Raum zwischen Kathode und Zuganode anzuordnen. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch die Zuganode kugelförmig ausgebildet und die zusätzliche Elektrode relativ weit von der Elektronendurchtrittsöffnung der Zuganode angeordnet. Die vorbekannte Anordnung besitzt daher nicht die Eigenschaften der beschriebenen Anordnung, die auf einen praktisch geradlinigen Strahlrand im Raum zwischen Kathode und Zuganode führt. Des weiteren ist die Form der Zuganode bei der beschriebenen Anordnung einfacher, und die elektrischen Eigenschaften sind infolge des symmetrischen Verlaufs der Äquipotentiallinien in der Gegend des Strahlrandes wesentlich besser, so daß das Auftreffen von Elektronen auf die Zuganode gegenüber dieser vorbekannten Anordnung weitgehend unterbunden ist.However, electron guns are used for certain electrical discharge tubes, for example running field tubes extremely high space charge constant required, in which there is the requirement that the pulling anode as little as possible Is supposed to absorb electrons in order to keep the efficiency of the system high. This is in the case of an electrostatically strongly bundling electron beam generation system with a high space charge constant for generating an electron beam directed towards an electron collecting device high current density, consisting of a concave cathode surrounded by a Wehnelt electrode, a pulling anode and a further electrode arranged in the space between the cathode and pulling anode, achieved if according to the invention the pulling anode with a tubular, directed towards the cathode and in a A cutting edge tapering approach is provided if the further electrode is formed in the shape of a perforated disk and the tubular extension of the pulling anode in the immediate vicinity of the electron inlet opening is arranged in the surrounding area and if the further electrode is at a potential close to the cathode, in particular is at the Wehnelt electrode potential. It is known per se to use an additional electrode, which is connected to the Wehnelt electrode, in the case of a beam generation system in the space between Arrange the cathode and pulling anode. In this known arrangement, however, is the pulling anode designed spherically and the additional electrode relatively far from the electron passage opening the pull anode arranged. The previously known arrangement therefore does not have the properties the described arrangement, which is based on a practically straight edge of the beam in space leads between cathode and pulling anode. Furthermore, the shape of the pull anode is described in the Arrangement is simpler, and the electrical properties are due to the symmetrical course the equipotential lines in the area of the beam edge much better, so that the impingement of electrons on the pulling anode compared to this previously known arrangement largely is prevented.

Nachstehend wird die beschriebene Einrichtung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erklärt.The device described is explained in more detail below using exemplary embodiments.

In Abb. ι ist eine bekannte Ausführungsform eines Elektronenstrahlerzeugungssystems dargestellt, mit welchem man bisher die Bedingung, daß im Beschleunigungsraum, also zwischen Kathode und Zuganode, keine elektrische Feldstärkekomponente quer zum Strahlrand vorhanden sein soll, zu verwirklichen suchte.In Fig. Ι a known embodiment of an electron gun is shown, with which one has hitherto the condition that in the acceleration space, i.e. between the cathode and pull anode, no electric field strength component should be present across the edge of the beam wanted to realize.

Der Ausbildung der Elektrodenformen des Systems liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß der Einfluß der Elektronendurchtrittsöffnung und der Zuganode auf die Feldverteilung im Beschleunigungsraum vernachlässigt werden kann. Das Strahlerzeugungssystem kann dann als Kugeldiode (sphärische Diode) aufgefaßt werden, deren Feldverteilung bekannt ist. Daraus resultieren die in der Abb. 1 gezeigten Elektrodenformen der bekannten Anordnung.The formation of the electrode shapes of the system is based on the idea that the Influence of the electron passage opening and the pulling anode on the field distribution in the acceleration space can be neglected. The beam generation system can then be used as a ball diode (spherical Diode) whose field distribution is known. This results in the in The electrode shapes shown in Fig. 1 of the known arrangement.

Der Elektronenauffänger ist in den einzelnen Abbildungen der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auch erübrigt sich ein näheres Eingehen auf den Elektronenauffänger, da dessen Ausbildung und Anordnung allgemein bekannt ist. Vor einem weiteren Eingehen auf die Einzelheiten des beschriebenen Elektronenstrahlerzeugungssystems sollen zum leichteren Verständnis zuvor einige für die Erklärung wichtige Begriffe erläutert werden.The electron collector is shown in the individual figures for the sake of clarity not shown. There is also no need to go into more detail about the electron collector, since it is there Training and arrangement is well known. Before going into the details further of the electron gun described are intended to facilitate understanding some terms that are important for the explanation are explained beforehand.

Der Begriff Raumladungskonstante kennzeichnet die wesentlichen Eigenschaften einer elektrischen Entladungsstrecke, beispielsweise einer Diode oder eines Elektronenstrahlerzeugungssystems. Die Raumladungskonstante gibt den Zusammenhang zwischen Strahlstrom und Strahlbeschleunigungsspannung wieder. Systeme mit hoher Strahlstromstärke bei kleiner Strahlbeschleunigungsspannung besitzen eine hohe Raumladungskonstante, während Systeme mit kleinem Strahlstrom bei hoher Strahlbeschleunigungsspannung eine sehr kleine Raumladungskonstante besitzen.The term space charge constant characterizes the essential properties of an electrical one Discharge path, for example a diode or an electron gun. the Space charge constant gives the relationship between beam current and beam acceleration voltage again. Systems with high beam current strength and low beam acceleration voltage have a high space charge constant, while systems with a small beam current and high beam acceleration voltage have a very small space charge constant.

Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem mit hoher Raumladungskonstante kennzeichnet sich aufbaumäßig immer durch einen geringen Kathoden-Anoden-Abstand und/oder einen großen öffnungswinkel Θ, beispielsweise Größe io°, und bedingt also immer eine Elektronendurchtrittsöffnung in der Zuganode mit großem Durchmesser im Vergleich zum Kathoden-Anoden-Abstand.An electron gun with a high space charge constant is always characterized by a small cathode-anode distance and / or a large opening angle Θ, for example size 10 °, and therefore always requires an electron passage opening in the train anode with a large diameter compared to the cathode-anode distance .

Daraus ist ersichtlich, daß bei den bekannten Ausführungsformen von Systemen die bezüglich der Elektronendurchtrittsöffnung gemachte Voraussetzung nicht mehr erfüllt ist und somit quer zum Strahlrand im Beschleunigungsraum eine beträcht-It can be seen from this that in the known embodiments of systems the relative the requirement made of the electron passage opening is no longer fulfilled and thus across the The edge of the beam in the acceleration space

liehe elektrische Feldkomponente auftritt, was einen großen Elektronenverlust an die Zuganode zur Folge hat.borrowed electric field component occurs what a results in a large loss of electrons to the pulling anode.

Bei kleinen Raumladungskonstanten tritt diese störende Wirkung noch nicht so deutlich hervor, weshalb man bisher der Ansicht war, daß die in Abb. ι dargestellte Elektronenkanone die erwähnte Feldbedingung im Beschleunigungsraum erfüllt, was jedoch nicht der Fall ist.
ίο Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, der Wehneltelektrode des Strahlerzeugungssystems eine stark negative Vorspannung zu geben. Das hat zwar eine Herabsetzung des Zuganodenstromes zur Folge, doch findet dann eine schlechte Ausnutzung der Kathodenfiäche statt. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem gibt in diesem Fall bedeutend weniger Strom ab, als es auf Grund ihrer Kathodenfläche abzugeben imstande wäre, da der wesentliche Anteil der Emission von der Mitte ao der Kathodenfläche gestellt wird. Dies bedingt aber unter Umständen zugleich eine Überlastung der Kathode in diesem mittleren Bereich, was sich in einer Herabsetzung der Lebensdauer des Systems bemerkbar machen kann.In the case of small space charge constants, this disturbing effect does not appear so clearly, which is why it was previously of the opinion that the electron gun shown in Fig.
To avoid this disadvantage, it has already been proposed to give the Wehnelt electrode of the beam generation system a strongly negative bias. Although this results in a reduction in the anode current, the cathode surface is then poorly used. In this case, the electron gun emits significantly less current than it would be able to emit on the basis of its cathode surface, since the main part of the emission comes from the center ao of the cathode surface. Under certain circumstances, however, this also causes the cathode to be overloaded in this central area, which can result in a reduction in the service life of the system.

Das beschriebene Elektronenstrahlerzeugungssystem zeigt nun eine Möglichkeit zur Umgehung dieser Schwierigkeiten auf. Es wird davon ausgegangen, daß es bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem hoher Raumladungskonstante darauf ankommt, daß die Emissionsfläche der Kathode nur von aus dem Innern der Elektronendurchtrittsöffnung herkommenden Feldlinien getroffen wird. Nur so läßt sich ein Auftreffen von Elektronen auf die Zuganode wirksam unterbinden. Dies wird durch eine Zusatzelektrode erreicht, die in der unmittelbaren Nähe der Elektonendurchtrittsöffnung der Zuganode derart anzuordnen ist und deren Potential so zu wählen ist, daß diese Bedingung erfüllt wird. Man kann die Wirkung dieser Zusatzelektrode so beschreiben, daß sie durch ihre nahe Position zur öffnung in der Zuganode elektrische Feldlinien, die von der Außenfläche der Zuganode ausgehen und die Kathode treffen würden, auf sich vereinigt, so daß die Kathode nur von elekirischen Feldlinien, die aus dem Innern der Elektronendurchtrittsöffnung herkommen, getroffen wird und somit keine der von der Kathode ausgehenden Elektronen auf die Zuganode gelangen.The described electron gun now shows a way of circumventing it these difficulties arise. It is believed to be an electron gun With a high space charge constant, it is important that the emission surface of the cathode only comes from inside the electron passage opening coming field lines is hit. This is the only way to effectively prevent electrons from hitting the pulling anode. This is achieved by an additional electrode in the immediate vicinity of the electron passage opening the pull anode is to be arranged and its potential is to be chosen so that it Condition is met. One can describe the effect of this additional electrode in such a way that it goes through their close position to the opening in the pulling anode electric field lines emanating from the outer surface of the Pull anode would go out and hit the cathode, united on itself, so that the cathode would only be from electrical Field lines emanating from the inside of the electron passage opening come from, is hit and thus none of the electrons emanating from the cathode reach the pulling anode.

An Hand der Abb. 2 bis 4 sollen zwei als Ausführungsbeispiele dienende Elektronenstrahlerzeugungssysteme besprochen werden.With reference to Figs. 2 to 4, two electron beam generating systems serving as exemplary embodiments are intended be discussed.

Abb. 2 zeigt eine einfache Ausführungsform eines beschriebenen Systems, bei welchem die zusätzliche Elektrode 1 als eine die Zuganode 2, welche rohrförmig und mit einer nach der Kathode zu auslaufenden Schneide versehen ausgebildet ist, umfassende Lochscheibe ausgebildet ist. Die Kathode 3 mit dem Brenner 4 ist von einer üblich ausgebildeten Wehneltelektrode 5 umgeben, d. h., der Winkel zwischen Strahlrand und Erzeugender der kegelförmigen Wehneltelektrode beträgt drei Viertel eines rechten Winkels (67,5°). Die Kathode 3 ist in an sich bekannter Weise als Konkavkathode ausgebildet. Die Potentiale der einzelnen Elektroden sollen auf die Kathode, welche das Potential Null besitzen soll, bezogen sein. Es liegt also die Zuganode auf hohem positivem Potential gegenüber Kathode, während die Wehneltelektrode in an sich bekannter Weise auf Kathodenpotential oder etwas negativem Potential gegenüber der Kathode liegt. Die zusätzliche Elektrode 1 liegt auf etwas negativem Potential gegenüber Kathode, doch kann sie auch auf Kathodenpotential oder positivem Potential gegenüber Kathode gehalten sein, was sich jeweils nach der Lage und der Form der einzelnen Elektroden, insbesondere der der Zusatzelektrode richtet. Der Elektronenstrahlrand ist in seinem Verlauf innerhalb des Beschleunigungsraumes des Elektronenstrahlerzeugungssystems durch die Linien 6,6' angedeutet. Die Spannungsquelle für die Abnahme der einzelnen Elektrodenspannungen ist mit 7 bezeichnet. Fig. 2 shows a simple embodiment of a described system, in which the additional electrode 1 as one of the pulling anode 2, which is tubular and provided with a cutting edge that tapers to the cathode, comprehensive Perforated disc is formed. The cathode 3 with the burner 4 is of a conventional design Wehnelt electrode 5 surrounded, d. i.e., the angle between the edge of the beam and the generatrix of the conical Wehnelt electrode is three quarters of a right angle (67.5 °). The cathode 3 is designed in a manner known per se as a concave cathode. The potentials of the individual electrodes should be related to the cathode, which should have zero potential. So it is the pulling anode at a high positive potential compared to the cathode, while the Wehnelt electrode in itself known way is at cathode potential or somewhat negative potential with respect to the cathode. The additional electrode 1 is at a somewhat negative potential with respect to the cathode, but it can also be kept at cathode potential or positive potential with respect to cathode, whichever is the case according to the position and shape of the individual electrodes, in particular that of the additional electrode. The course of the electron beam edge is within the acceleration space of the electron gun indicated by the lines 6,6 '. The voltage source for the acceptance the individual electrode voltages are denoted by 7.

An Hand von Abb. 3 wird die Wirkungsweise dieses Systems näher erklärt. In dieser Abbildung ist das Strahlerzeugungssystem der Abb. 2 in ihrer oberen Hälfte vergrößert herausgezeichnet, wobei die einzelnen Äquipotentiallinien 8 bis 13, das sind die Orthogonalen zu den elektrischen Feldlinien, eingezeichnet sind. Diese Betrachtungsweise nur der oberen Hälfte des Systems ist aus Symmetriegründen zulässig. Die Potentiale der einzelnen Elektroden sind für das eingezeichnete Äquipotentialfeld derart gewählt, daß die Wehneltelektrode 5 und die zusätzliche Elektrode 1 auf Kathodenpotential liegen, während die Zuganode gegenüber der Kathode hoch positiv vorgespannt ist. Dieses System ist für die Erzeugung eines hohen Strahlstromes bei kleiner Strahlbeschleunigungsspannung bestimmt, besitzt also eine große Raumladungskonstante. Man erkennt dies vor allem daran, daß der Kathodenöffnungswinkel Θ verhältnismäßig groß ist, während der Kathoden-Anoden-Abstand verhältnismäßig gering ist. Bei dieser Gruppe von Elektronenstrahlerzeugungssystemen tritt die störende Wirkung der Elektronendurchtrittsöffnung besonders deutlich hervor. Der Strahlrand im Beschleunigungsraum zwischen der Kathode und der Zuganode ist durch die Gerade 6 angedeutet. Diese Gerade 6 berührt das schneidenartig auslaufende Ende der Zuganode 2. In ihrer Verlängerung läuft die Gerade 6 durch den Krümmungsmittelpunkt 15 der Kathodenfläche hindurch. Dieser Strahlverlauf im Beschleunigungsraum ist erwünscht, um eine möglichst gute Kathodenflächenausnutzung bei gleichzeitig guter Bündelung bzw. Verdichtung der von der Kathode ausgehenden Elektronenstromung zu erhalten. Dieser Strahlverlauf bildet sich nur dann aus, wenn in der Nähe des Strahlrandes 6, also im Beschleunigungsraum, die Äquipotentiallinien spiegelbildlich verlaufen, d. h. keine elekirische Feldstärkekomponente quer zum Strahlrand 6 existiert. Man erkennt aus der Abb. 3, daß dies in der Nähe der Zuganode 2, wo die Einhaltung dieser Bedingung bisher nicht möglich war, durch die zusätzliche Elektrode 1 erreicht wird, welche die Äquipotentiallinien derart zusätzlichThe mode of operation of this system is explained in more detail using Fig. 3. In this figure, the upper half of the beam generating system in Fig. 2 is drawn out enlarged, the individual equipotential lines 8 to 13, that is to say the orthogonals to the electric field lines, being drawn in. This view of only the upper half of the system is permissible for reasons of symmetry. The potentials of the individual electrodes are selected for the equipotential field shown in such a way that the Wehnelt electrode 5 and the additional electrode 1 are at cathode potential, while the pulling anode is biased to a high positive with respect to the cathode. This system is intended for the generation of a high beam current with a low beam acceleration voltage, so it has a large space charge constant. This can be seen above all from the fact that the cathode opening angle Θ is relatively large, while the cathode-anode distance is relatively small. In this group of electron gun, the disruptive effect of the electron passage opening is particularly evident. The edge of the beam in the acceleration space between the cathode and the pulling anode is indicated by the straight line 6. This straight line 6 touches the end of the tension anode 2, which ends like a cutting edge. In its extension, the straight line 6 runs through the center of curvature 15 of the cathode surface. This beam path in the acceleration space is desired in order to obtain the best possible utilization of the cathode surface with, at the same time, good concentration or compression of the electron flow emanating from the cathode. This beam path is only formed when the equipotential lines run in mirror image in the vicinity of the beam edge 6, that is, in the acceleration space, that is, there is no electrical field strength component across the beam edge 6. It can be seen from Fig. 3 that this is achieved in the vicinity of the tension anode 2, where compliance with this condition was previously not possible, by the additional electrode 1, which the equipotential lines in addition

einkrümmt, daß diese in der näheren Umgebung des Strahlrandes 6 spiegelbildlich verlaufen. Nach Eintritt in die Elektronendurchtrittsöffnung verläuft dann der Elektronenstrahl beispielsweise so, wie es durch die Kurve 14 angedeutet ist.curved in that they run in mirror image in the vicinity of the beam edge 6. To When entering the electron passage opening, the electron beam then runs, for example, as follows: as indicated by curve 14.

In Abb. 4 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der in den Abb. 2 und 3 dargestellten Systeme wiedergegeben. Dabei ist die zusätzliche Elektrode 1 auf das gleiche Potential wie die Wehneltelektrode 5 gelegt, welche — wie dargestellt — auf Kathodenpotential liegt. Außerdem sind die Wehneltelektrode 5 und die zusätzliche Elektrode 1 zu einem Bauelement vereinigt. Diese Vereinigung geschieht in der Weise, daß die Wehneltelektrode 5 mit einem zylinderförmigen Ansatz 16 versehen ist, welcher in die zusätzliche Elektrode 1 übergeht. Das Feldbild entspricht im wesentlichen dem in Abb. 3 wiedergegebenen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Wehneltelektrode und somit auch die zusätzliche Elektrode 1 etwas negativ gegenüber der Kathode vorzuspannen, wobei sich diese Vorspannung jeweils nach der Ausbildung der Elektroden richtet und der Erfüllung der vorgenannten Feldbedingungen dient.In Fig. 4 an advantageous development of the systems shown in Figs. 2 and 3 is shown. The additional electrode 1 is at the same potential as the Wehnelt electrode 5 placed, which - as shown - is at cathode potential. In addition, the Wehnelt electrode 5 and the additional electrode 1 combined into one component. This union happens in such a way that the Wehnelt electrode 5 is provided with a cylindrical extension 16, which merges into the additional electrode 1. The field image essentially corresponds to that in Fig. 3 reproduced. Of course, it is also possible to use the Wehnelt electrode and thus also the bias additional electrode 1 slightly negative with respect to the cathode, this bias depending on the design of the electrodes and the fulfillment of the aforementioned Field conditions is used.

Der wesentliche Vorteil des beschriebenen Elektronenstrahlerzeugungssystems liegt also darin, daß es den bei den bekannten Ausführungsformen auftretenden und unerwünschten Zuganodenstrom vermeidet. The main advantage of the electron gun described therefore lies in the fact that it avoids the undesired drawing anode current which occurs in the known embodiments.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

I. Electrostatically strongly bundling electron beam generating system with a high space charge constant for generating an electron beam of high current density directed towards an electron collecting device, consisting of a concave cathode surrounded by a Wehnelt electrode, a tension anode and a further electrode, the shape and potential of which are selected in the space between the cathode and the tension anode that a field course is established in the space between the cathode and the pulling anode, in which the component of the electric field disappears at all points of the beam edge perpendicular to the beam edge, characterized in that the pulling anode (2) with a tubular shape towards the cathode (3) directed approach and ending in a ring cutting edge is provided that the further electrode (1) is formed in the shape of a perforated disk and the tubular approach of the pulling anode (2) is arranged in the immediate vicinity of the electron inlet opening and that the electrode (1) is at the potential close to the cathode, in particular at the Wehnelt electrode potential.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the additional electrode (1) mechanically via a cylindrical extension (16) and is electrically connected to the Wehnelt electrode (5) (Fig. 4).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the Wehnelt electrode Is frustoconical with an opening in the direction of the pulling anode and that the angle between the surface of the cone and the edge of the beam is approximately 67.5 °.

Considered publications:

German Patent No. 831 856;

British Patent Nos. 545 835, 545689;

K. R. Spangenberg: "Vacuum Tubes", 1948, S-452/453;

Journal "Proceedings of the I. R. Ε.", 1950, Pp. 645 to 650;

Journal "Electrical Communication", 1949, vol. 26, p. 145.

Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings