DE898201C - Kanalstrahlroehre zur Erzeugung schneller Ionen unter Anwendung sehr hoher Spannung - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kanalstrahlröhre zur Erzeugung schneller Ionen unter Anwendung sehr hoher Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung :der Ionen in einem Beschleunigungsraum erfolgt, ,dessen das durchlochte Ende der Kathode umgreifende Beschleunigungselektrode ;durch mehrere, vorzugsweise zylindrische, zumErzeugungsraum der Ionen koaxial liegende Isolatoren gehaltert ist, welche durch ringförmige Metallscheiben voneinander getrennt sind, die in Metallzylinder übergehen, welche im Zwischenraum zwischen. dem Erzeugungsraum der Ionen und koaxial zu diesem und den diesen umgebenden Isolatoren liegen und über die Metallscheiben an solche Spannungen gelegt sind, daß sie stets in der ihrer Spannung entsprechenden Äquipotentialfläcbe liegen.
2. 2. Kanalstrahlröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, :daß die zwischen dem Erzeugungsraum der Ionen und den äußeren Isolatoren liegenden Blechzylinder verschiedene Länge haben.
3. 3. Kanalstrahlröhre nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Erzeugungsraum der Ionen näher liegenden zylindrischen Bleche weniger weit in die Nähe der Beschleunigungselektrode reichen als die weiter außen liegenden.
4. 4. Kanalstrahlröhre nach Anspruch i, :z oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strahlrichtung hinter der Kathode liegende Beschleunigungselektrode glockenförmig ausgebildet und durch einen Flansch abgeschlossen ist, welcher an :dem untersten Isolator sitzt und an ihm vakuumdicht befestigt ist.
5. 5. Kanalstrahlröhre nach dem Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungselektrode einen zylindrischen Blechfortsatz 'hat, dessen vorzugsweise abgerundetes Ende in den Innenraum des der Bes.chleunigurngselektrode zunächst liegenden Isolators hineinragt.