DE977656C

DE977656C - Strahlerzeugerkopf fuer Korpuskularstrahlgeraete, der ein mit mehreren Beschleunigungsstufen arbeitendes Strahlerzeugungssystem enthaelt

Info

Publication number: DE977656C
Application number: DES19099A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Wolff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-09-13
Filing date: 1950-09-13
Publication date: 1968-01-25

Description

In Hochspannungsanlagen, die zum Betrieb mit sehr hohen Spannungen bestimmt sind, ist es üblich, die auf höchstem Potential befindlichen Teile der Anlage gegenüber den geerdeten Teilen durch die dazwischen befindliche Luft und geeignete, mit hinreichend großen Rippen versehene Isolatorstützen zu isolieren, so daß die Kriechstrecken und Überschlagswege genügend lang sind. Bei dieser Methode ergeben sich verhältnismäßig große Abmessungen der auf hohem Potential befindlichen Metallteile, wie Kugeln, Zylinder u. dgl., und auch große Dimensionen der Gesamtanlage.

Es ist ferner bereits ein Hochspannungstransformator für eine mehrstufige Röntgenröhre bekanntgeworden, der mit der Röntgenröhre zu einem Bauteil zusammengefaßt ist. Zur Vermeidung von Glimmerscheinungen bei der Hochspannungswicklung dieses Transformators sind die Zwischenlagen zwischen den verschiedenen Windungslagen des Transformators derartig verlängert und gestaltet, daß sie hüllenartig ineinander geschachtelt sind und zugleich die Potentialzuführungen für die verschiedenen Stufen der Röntgenröhre bilden. Diese Art der Potentialsteuerung hat den Vorteil, daß alle Teile der Anlage, die sich jeweils zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Hüllen befinden, eine vorgegebene, gut beherrschbare Spannungsdifferenz zu den Hüllen haben.

Man kann bei diesem Aufbauprinzip zwischen den Einzelhüllen mit einem Bruchteil der Gesamtspannung bezüglich der Abmessungen von Innenteilen, wie Kugeln, Zylinder u. dgl., rechnen, was

709 752/6

zu erheblich kleineren Radien dieser Teile und zu kleineren Abständen führt, so daß die Gesamtanlage wesentlich weniger Raum beansprucht. Um in den Gebieten zwischen den- einzelnen Hüllen gleiche Verhältnisse zu haben, wird die Gesamtspannung der Anlage in der Regel mit Hilfe der Innenhüllen in gleich große Spannungsstufen unterteilt. Ist die auf Erdpotential befindliche Außenhülle der Anlage völlig geschlossen, so sind die Innenteile gegen klimatische Einflüsse abgeschirmt.

Die Erfindung betrifft einen Strahlerzeugerkopf für Korpuskularstrahlapparate, der ein mit mehreren Beschleunigungsstufen arbeitendes Strahlerzeugungssystem enthält und bei dem die Beschleunigungselektroden in einem auf Erdpotential befindlichen Vakuumgefäß angeordnet sind, in dem auf abgestuften Zwischenpotentialen liegende metallische Innenhüllen ineinander geschachtelt sind. Erfindungsgemäß enthält das in das Vakuumgefäß etwa parallel zum Strahlerzeugungssystem eingeführte Hochspannungskabel den einzelnen Beschleunigungsstufen zugeordnete Hochspannungsleitungen in Form von konzentrischen Leitungen, und das Kabelende ist entsprechend den vorhandenen konzentrischen Leitungen in mehrere Stufen, in denen je eine der konzentrischen-Leitungen endet, abgesetzt, wobei die Höhen der Stufen den Längen der Beschleunigungsstufen des Strahlerzeugersystems

unmittelbar angepaßt sind. - - ■ - - -

Durch die Verwendung eines koaxialen Hochspannungskabels und die bestimmte Anordnung des Kabelendverschlusses bezüglich der Beschleunigungsstufen ist es möglich, mit sehr kurzen Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Leitungen des Hochspannungskabels einerseits und den der Potentialzuführung dienenden Teilen der Beschleunigungsstufen andererseits auszukommen. Weiterhin ist durch die beschriebene Anordnung des Kabelendverschlusses relativ zu den Beschleunigungsstufen der geringstmögliche Platzaufwand '*■^ sichergestellt. Im Unterschied zu der oben beschriebenen bekannten Anordnung, bei der der Hochspannungserzeuger und die zugeordnete Röntgenröhre einen Bauteil bilden, sind die eigentlichen Beschleunigungsstufen und der Hochspannungserzeuger bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Korpuskularstrahlapparat getrennt. Durch die gewählte Konstruktion zusammen mit der Verwendung eines koaxialen Hochspannungskabels ist aber auch bei dieser getrennten Anordnung von Strahlerzeugungssystem und Hochspannungserzeuger eine vollständige hochspannungsmäßige Kapselung der gesamten Anlage sichergestellt.

Auf das entsprechend den vorhandenen konzentrischen Leitern abgesetzte Kabelende wird man bei der konstruktiven Durchbildung des Strahlerzeugerkopfs nach der Erfindung ringförmige Porzellanisolatoren und den Zuführungsleitungen zugeordnete Sprühschutzringe setzen, die ihrerseits mit den einzelnen Beschleunigungselektroden des Strahlerzeugers verbunden sind.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

In dieser Zeichnung ist ein Querschnitt durch den Strahlerzeugerteil eines Elektronenmikroskops dargestellt, das mit «iner Strahlspannung von 300 000 Volt betrieben werden soll. Mit 1 ist die vakuumdichte, auf Erdpotential befindliche Kapsel des Strahlerzeugerkopfes bezeichnet. Das Beschleunigungssystem ist in dieser Anordnung in drei Beschleunigungsstufen von je 100 kV unterteilt. Mit 2 ist die auf Erdpotential befindliche Anode bezeichnet. Die Beschleunigungselektroden sind topfförmig ausgebildet, wobei immer jeweils einem Topf zwei mit einer Durchtrittsöffnung versehene Beschleunigungsblenden zugeordnet sind. Dementsprechend besitzt die topfförmige Elektrode 3 die Beschleunigungsblenden 4 und 5 und die topfförmige Elektrode 6 die Beschleunigungsblenden 7 und 8; mit 9 ist der Wehneltzylinder und mit 10 die Kathode des Beschleunigungssystems bezeichnet. Die Elektroden 3, 6 und 9 sind mit Hilfe der zylindrischen Stützen 11, 12 und 13 auf den Träger 14 der Anode 2 aufgesetzt. Die Spannung wird diesen Teilen über ringförmige Wülste 15, 16, 17, 18 von dem Kabel 19 her zugeführt.

Der Kabelendverschluß dieses Kabels ist mit Hilfe des Befestigungsflansches 20 in die Kapsel 1 vakuumdicht eingesetzt. Entsprechend der anzuwendenden Gesamtspannung von 300 kV ist das Kabel mit vier konzentrischen Leitern ausgeführt, zwischen denen eine Spannungsdifferenz von jeweils 100 kV liegt. Dementsprechend ist 21 das aus dem Kabel herausgeführte Ende des auf Erdpotential befindlichen Außenmantels, 22 das Ende der darauffolgenden Leitung, die eine Spannungsdifferenz von 100 kV gegen Erde hat, 23 das Ende der darauffolgenden Leitung, die wiederum eine Differenz von 100 kV gegen die Leitung 22 hat, und 24 schließlich das Ende der darauffolgenden Leitung, die das Potential des Wehneltzylinder hat; konzentrisch zu der zuletztgenannten Leitung liegen noch zwei Kabeladern 25, 26, welche dazu dienen, der Kathode 10 die Heizspannung zuzuführen. Auf das entsprechend den vorhandenen konzentrischen Leitern abgesetzte Kabelende sind ringförmige Porzellanisolatoren 27 bis 31 und den Wülsten des Strahlerzeugers 15 bis 18 entsprechend zugeordnete Sprühschutzringe 32 bis 35 gesetzt, die aus der in der Zeichnung ersichtlichen Weise als Verbindungsleitungen zu den Beschleunigungsstufen des Strahlerzeugers ausgebildet sind.

Um das Potentialfeld in der Kapsel 1 festzulegen, sind in diese Kapsel die beiden Hauben 36, 37 ineinander geschachtelt, die sich jeweils auf dem gleichen Zwischenpotential wie die abgesetzten konzentrischen Leiter des Kabels befinden.

Claims

Patentansprüche:

i. Strahlerzeugerkopf für Korpuskularstrahlapparate, der ein mit mehreren Beschleunigungsstufen arbeitendes Strahlerzeugungssystem enthält und bei dem die Beschleunigungselektroden in einem auf Erdpotential befindlichen Vakuumgefäß angeordnet sind, in dem auf abgestuften

Zwischenpotentialen liegende metallische Innenhüllen ineinander geschachtelt sind, dadurch ge kennzeichnet, daß das in das Vakuumgefäß (i) etwa parallel zum Strahlerzeugungssystem (io, 9, 6, 3, 2) eingeführte Hochspannungskabel (19) den einzelnen Beschleunigungsstufen zugeordnete Hochspannungsleitungen in Form von konzentrischen Leitungen enthält und das Kabelende entsprechend den vorhandenen konzentrischen Leitungen in mehrere Stufen, in denen je eine der konzentrischen Leitungen endet (21, 22, 23, 24), abgesetzt ist, wobei die Höhen der Stufen den Längen der Beschleunigungsstufen des Strahlerzeugersystems unmittelbar angepaßt sind.
2. Strahlerzeugerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Beschleunigungsstufen zugeordneten Hochspannungsleitungen mit den metallischen Innenhüllen (36, 37) elektrisch leitend verbunden sind.
3. Strahlerzeugerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verschiedenen Stufen des abgesetzten Kabelendes ringförmige Porzellanisolatoren (27 bis 31) und mit der jeweils endenden konzentrischen Leitung verbundene Sprühschutzringe (32 bis 35) gesetzt sind, die mit den Elektroden der einzelnen Beschleunigungsstufen verbunden sind.
4. Strahlerzeugerkopf nach einem der Ansprüche ι bis 3, gekennzeichnet durch seine Verwendung bei einem Elektronenmikroskop.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 558 360;
schweizerische Patentschrift Nr. 245 814;
französische Patentschrift Nr. 840 161.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 709 752/6 1.68