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EP3853879A1 - Elektronenkanone - Google Patents

Elektronenkanone

Info

Publication number
EP3853879A1
EP3853879A1 EP19769112.4A EP19769112A EP3853879A1 EP 3853879 A1 EP3853879 A1 EP 3853879A1 EP 19769112 A EP19769112 A EP 19769112A EP 3853879 A1 EP3853879 A1 EP 3853879A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cathode
electron gun
wehnelt cylinder
holder
gun according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19769112.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christof Dietrich
Norbert FESTL
Harald Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GTS Deutschland GmbH
Original Assignee
Thales Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales Deutschland GmbH filed Critical Thales Deutschland GmbH
Publication of EP3853879A1 publication Critical patent/EP3853879A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
    • H01J1/26—Supports for the emissive material
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    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/027—Construction of the gun or parts thereof
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    • H01J1/13—Solid thermionic cathodes
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    • H01J1/94—Mountings for individual electrodes
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    • H01J25/36—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field
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    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/42—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H01J37/067—Replacing parts of guns; Mutual adjustment of electrodes

Definitions

  • the invention relates to an electron gun, in particular for
  • An electron gun is a component by means of which thermal electrons are first generated, then accelerated and within one
  • Beam path can be focused on a target.
  • the electrons are released from a cathode, to which energy is supplied in the form of heat.
  • the electrons released from the cathode are then subjected to a first focusing by a Wehnelt cylinder, in which the electrons are aligned with an anode, which is usually designed as a pinhole.
  • the electrons are accelerated between the anode, which has a positive electrical potential with respect to the cathode, and the cathode.
  • Known designs for electron guns are, in addition to a large number of other designs, for example the Rogowski electron gun or the Pierce electron gun.
  • a Wehnelt cylinder focuses electrons into a continuous electron beam. The focusing takes place between the mostly concave Wehnelt cylinder and the anode
  • the focus of the electron beam is of particular importance in the construction of electron guns.
  • Constructive parameters by means of which the focusing and the divergence of an electron beam can be influenced are the shape of the Wehnelt cylinder, the shape of the Anode, the shape of the cathode, the respective potential differences between the components and the design-related distances between the components.
  • An electron gun is known from US 2006/0091776 A1, in which a disk-shaped cathode is arranged within a hood-like holder on a heating element and a Wehnelt cylinder is arranged around the heating element and the cathode, the Wehnelt cylinder and the
  • FR 2 965 971 B1 proposes a support structure for improving the
  • the carrier housing is simultaneously formed as an anode.
  • a replaceable cathode is shown in US Pat. No. 3,478,244, the cathode being insulated within a housing and the Wehnelt cylinder likewise being insulated from the housing.
  • traveling wave tubes which are often used in space travel, the focus of the electron beam and thus the mutual alignment of the components of an electron gun and the component strength under load are of particular importance.
  • an electron gun which comprises a cathode having a cathode holder and a cathode body and a Wehnelt cylinder, the cathode holder receiving the cathode body and the Wehnelt cylinder being suitable for free electrons which come out of the can emerge in the direction of the Wehnelt cylinder, bundle them into an electron beam and the Wehnelt cylinder is arranged at least in sections along a first inner surface facing the cathode holder in a form-fitting manner on an outer surface of the cathode holder and at least partially surrounds the cathode holder.
  • an electron gun is specified in which the cathode holder is the central component with the cathode body and also with the Wehnelt cylinder is connected, these components touching each other directly.
  • the Wehnelt cylinder is essentially hollow-cylindrical in shape and receives the cathode holder in its interior in a form-fitting manner, which can be either circular disk-shaped or cylindrical.
  • the cathode holder in turn takes up the cylindrical cathode body in its interior, which can also be hollow cylindrical.
  • the cathode body is frustoconical
  • the cathode holder is shaped with respect to its inner surface in such a way that it interacts positively with the frustoconical cooling body would be particularly advantageous.
  • the Wehnelt cylinder can have the shape of a truncated cone on its inner surface, so that a frustoconical structure of the cathode holder can engage in this inner surface of the Wehnelt cylinder. With such a configuration, the cathode body and the cathode holder could only escape in one direction.
  • cathode body is designed conically and engages in a corresponding inner surface of the cathode holder
  • the cathode body can then be introduced into the cathode holder from the direction in which thermal electrons are later emitted.
  • the Wehnelt cylinder is then additionally designed such that an area which projects in the direction of the central axis of the components and which covers the cathode holder also projects at least partially over the cathode body, the cathode body is trapped and cannot be wise vibrations fall out. Since the cathode holder, the cathode body and the Wehnelt cylinder interlock positively with one another, these components are firmly aligned with one another with respect to their central axis.
  • the components of the electron gun according to the invention are already shaped such that the electron beam can be focused easily and without further processing steps.
  • the Wehnelt cylinder is provided with an inner surface facing the electrons emerging from the cathode body, to which potential surfaces are formed which bundle and focus the electrons.
  • the area of the Wehnelt cylinder facing the beam axis of the electrons is typically conical in shape toward the cathode body.
  • the cross section of the Wehnelt cylinder can therefore be approximately trapezoidal, semicircular or parabolic in the area facing the beam axis.
  • the Wehnelt cylinder is at least partially electrically conductively connected to the outer surface of the cathode holder along the first inner surface, and the cathode holder and the Wehnelt cylinder have the same electrical potential.
  • Wehnelt cylinders and cathode holders therefore have the same electrical potential.
  • This electrical potential will usually be slightly negative with respect to the cathode body, so that the exit of electrons from the cathode body is preferred.
  • a thermal insulator can nevertheless be inserted between the Wehnelt cylinder and the cathode holder.
  • heat from the cathode body can only be limited to the
  • Wehnelt cylinders are delivered.
  • the cathode body is heated during operation of the electron gun, so measures like this are necessary to control the heat flow.
  • thermal insulation is understood to mean that either a material has been introduced or a constructive precaution has been taken by means of which the corresponding area can be actively cooled.
  • the material should be selected so that it at least inhibits the phononic heat transfer.
  • active cooling there are slits along which a cooling fluid, such as air, can flow.
  • Compounds from the group of tellurides come into consideration as materials which inhibit the thermal heat flow, or at least the phononic part of the heat flow. For example, bismuth telluride inhibits heat transfer using phonons, but allows electrons to move, so that potential equalization can take place.
  • an electrical insulator is arranged between the cathode holder and the cathode body, and the cathode holder and the cathode body have an unequal electrical potential.
  • This electrical insulator ensures that when the electron gun is operated along the inner surfaces of the cathode holder, which face the cathode body, an electrical field is created which is oriented in such a way that electrons are displaced within the cathode body in the direction of its central axis. The consequence of this is that the number of electrons per unit time that emerge from the cathode body in the area of the Wehnelt cylinder is increased.
  • the insulator requires a potential separation between the cathode body and the cathode holder.
  • the isolator between the cathode body and the cathode holder also separates the potential of the Wehnelt cylinder and cathode body.
  • thermal insulation in connection with a thermal insulation could also be provided, so that the heat flow between the cathode body and the cathode holder is reduced.
  • thermal insulation instead of an electrical insulator, so that the heat flow between the cathode body and the cathode holder is prevented as completely as possible.
  • the Wehnelt cylinder Due to the thermal separation of the cathode body and the cathode holder, the Wehnelt cylinder is also heated less, so that no or only a few thermal electrons are emitted from the Wehnelt cylinder.
  • thermal insulation to be introduced between the cathode holder and the Wehnelt cylinder, said insulation being arranged, for example, all around the cathode holder.
  • the cathode body is conductively connected at least in sections to an inner surface of the cathode holder and the cathode holder and the cathode body have the same electrical potential.
  • the cathode body, the cathode holder and the Wehnelt cylinder have the same electrical potential.
  • electrical insulation, which causes the Wehnelt cylinder to have a mostly more negative potential than the cathode is therefore not necessary and is therefore not provided.
  • thermal insulation can be provided between the Wehnelt cylinder and the cathode holder and / or between the cathode holder and the cathode body, so that no heat flow from the cathode body, which is usually heated by an external energy source, to the cathode - holder and there is no heat flow from the cathode holder to the Wehnelt cylinder.
  • Bismuth telluride or lead tellurium can be used as materials which offer good electrical conductivity but also good thermal insulation. Instead of insulation based on material properties, active cooling could also take place, for example by contacting a heat sink.
  • the electron gun is provided at least in regions with a non-emitting coating, this non-emitting coating having a greater work of triggering for the emission of electrons than the cathode body.
  • Thermal electrons can leave a solid-state composite if they have been supplied with sufficient energy in the form of heat. This is desirable in the case of a cathode body of an electron gun. In other areas, however, free electrons emerging from the metal composite are mostly undesirable. In order to avoid these electrons, which are referred to as parasitic interference electrons, the corresponding region from which an exit is undesirable can be cooled. By cooling, the material in the area is kept below the temperature at which Electrons are emitted. Alternatively, however, a material can be applied to the areas from which the escape of thermal electrons is undesirable, which has a high work function and thus inhibits the escape of thermal electrons.
  • the cathode holder, the cathode body and the Wehnelt cylinder can be in thermal equilibrium, and thus, for example, the Wehnelt cylinder could have approximately the same temperature as the cathode body, is provided by a corresponding coating of the surfaces prevents electrons from being released from the coated area of the Wehnelt cylinder.
  • the Wehnelt cylinder is provided with the non-emitting coating on a second inner surface facing the electron beam.
  • this mostly concave second inner surface lies on a side of the electron gun facing an anode.
  • non-emitting means that the material and temperature-dependent release work for electrons is greater in the material from which the non-emitting coating is made than in the material of the cathode. de. Low trigger work for the cathode body and high trigger work for the other components of the electron gun are generally intended.
  • the escape of thermal electrons from the Wehnelt cylinder must be reduced or prevented by applying a non-emissive coating to parts of the Wehnelt cylinder.
  • this coating could be provided on further components of the electron gun or further components of a tube in which the electron gun is used as an electron source.
  • the collector of a traveling wave tube could be provided with the non-emitting layer at least in some areas.
  • the non-emissive coating comprises hafnium as a component.
  • Hafnium has a high release work for electrons with the usual operating parameters of an electron gun.
  • a coating with hafnium or an alloy containing hafnium thus increases the release work in the coated areas, so that fewer electrons or no electrons are released from these areas.
  • the Wehnelt cylinder is made in two parts, an inner Wehnelt cylinder being surrounded by a hollow cylindrical outer Wehnelt cylinder.
  • the outer Wehnelt cylinder can advantageously be used as a jet shield to reduce heat radiation from the cathode.
  • the Wehnelt cylinder and the cathode holder are formed in one piece.
  • the connected component consisting of the Wehnelt cylinder and the cathode holder thus represents an essentially radially symmetrical component which could be manufactured simply and inexpensively using a CNC milling process.
  • this connected component is made from a material which has a high release work for electrons and is heat-resistant.
  • the cathode holder is designed as a hollow cylinder, the inside diameter being dimensioned such that the cathode body can be received in a form-fitting manner in the cathode holder.
  • the cathode body is often designed as a porous body and could have a carrier in which the material is inserted like a disc. The carrier would then engage in the cathode holder. In the case of the embodiment with an insulation introduced between the cathode holder or the cathode body, this is also hollow-cylindrical in accordance with the shape of the cathode holder and connects the cathode holder and the cathode body in a force-locking manner.
  • the cathode holder has on its outer surface a surface that is circumferential to the cathode holder. radially extending step formed at least in sections, the Wehnelt cylinder resting on this step.
  • a step is provided for the simple and firm connection of the Wehnelt cylinder and cathode holder, on which the Wehnelt cylinder rests in the assembled state.
  • a carrier device of a tube in which the electron gun is used can correspond to the step.
  • the electron gun can be easily inserted into a tube and is held in the tube by a support device.
  • a further carrier device can run in the direction of the beam axis, by means of which, for example, one or more anodes are held.
  • the cathode body is made of a porous material which is suitable for emitting free electrons when energy is supplied in the form of heat.
  • the work function essentially depends on material-specific properties. Since it is desired to exit thermal electrons from the cathode, the cathode is made from a low work function material. Since the current of the thermal electrons is proportional to the area from which the electrons are emitted, the material is made porous, ie with a large area.
  • the electron gun comprises a pickling device which is suitable for supplying energy to the cathode body in the form of heat, the pickling device being on one of the
  • Wehnelt cylinder opposite side of the cathode body is arranged and is optionally arranged within the cathode holder. Accordingly, a heating element is provided within the cathode holder, from which heat can be given off to the cathode body, so that the thermal electrons can overcome the work function of the cathode body.
  • the heating device is at least electrically insulating from the cathode body, so that the current flow heating the heating element does not also heat the cathode holder or even the Wehnelt cylinder. It is also expedient for the heating device to be designed thermally with respect to the cathode holder in which it can be arranged.
  • the heating device can also be designed as a rod which engages at least partially in an electrically insulated manner in the cathode body.
  • the heating device can be arranged within a cylindrical body which corresponds to the inner surface of the cathode holder. It is also possible for the heating element to be assigned to the tube in which the electron gun is used and to be arranged, for example, on a carrier device for the electron gun. According to this, the electron gun would be held in the tube and aligned, among other things, via the heating device.
  • the electron gun comprises an anode arranged along its beam axis, the anode having an electrical potential which is positive with respect to the cathode and is electrically insulated from the Wehnelt cylinder, the cathode body and the cathode. Regardless of the potential that exists between the cathode body, the cathode holder and the Wehnelt cylinder, this ensures that the cathode has a negative electronic potential compared to the anode. Electrons that emerge from the cathode body due to heating are thus accelerated in the direction of the anode.
  • the anode is convex and, in terms of its shape, corresponding to the Wehnelt cylinder.
  • the anode can be arranged on the Wehnelt cylinder or, for example, on the step of the cathode body by means of an insulated or insulating carrier.
  • the anode it is also possible to use several anodes arranged one behind the other in the course of the beam axis.
  • the anode can be aligned with respect to the Wehnelt cylinder, the cathode and the beam axis using an adjusting means.
  • Such an adjustment means could, for example, be one or more screws running radially with respect to the beam axis, via which the anode is connected to an insulating or insulated support structure.
  • the anode with its central axis, that is, with its hole formed in the middle could be aligned precisely with the electron beam.
  • the components can be aligned with one another in such a way that the electron beam is focused on a target.
  • the electron gun can be focused before it is installed in a tube.
  • this has the advantage that focusing outside the tube can still be carried out easily because the individual components can still be accessed, on the other hand, the complexity when assembling a tube is reduced.
  • traveling wave tubes for example, focusing the electron beam is one of the most complex steps in assembling the tube. Assembling traveling wave tubes is made significantly easier with electron guns that have already been focused in advance.
  • the use of an electron gun with the aforementioned features within a tube is specified as an electron source.
  • Such a tube could be an X-ray tube, for example.
  • a traveling wave tube typically comprises a delay line, a collector and an electron source, which is designed as one of the above-mentioned electron guns.
  • the Wehnelt cylinder is neither thermally or electrically insulated from the cathode, but also no electrons can escape from it, because at least in certain areas it is provided with a non-emissive coating .
  • a particularly simple construction of an electron gun is thus possible without the need to provide further insulators, spacers or cooling elements.
  • 1 shows an electron gun according to the invention in a sectional representation
  • 2 shows an embodiment of the electron gun according to the invention in a sectional view
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the electron gun according to the invention in a sectional view
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a traveling wave tube with an electron gun according to the invention in a sectional view
  • FIG. 7 shows an X-ray tube with an electron gun according to the invention in a sectional view.
  • an electron gun EK which has a Wehnelt cylinder WZ and a cathode holder KH and a cathode body KK having cathode KA.
  • the cathode holder KH receives the cathode body KK along its inner surface Kl.
  • the Wehnelt cylinder WZ in turn receives the cathode holder KH along its outer inner surface WI1 along its outer surface KA.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the electron gun in which the Wehnelt cylinder WZ touches the cathode holder KH directly, but the cathode holder KH is separated from the cathode body KK by means of an insulation IS.
  • the potential of the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH with respect to the cathode body KK could be positive or negative, usually a negative potential of the Wehnelt cylinder WZ, in which the Wehnelt cylinder WZ compared to the Cathode body KK has a negative potential, is preferred.
  • the electron gun EK shown in FIG. 2 also includes a stage ST on which the Wehnelt cylinder WZ is supported. On its side facing away from the Wehnelt cylinder WZ, the cathode holder KH is also provided with an internal cutout AU, which can engage when using the electron gun EK within a tube arrangement, for example a support structure or a fleece element.
  • the front side of the Wehnelt cylinder WZ shown in FIG. 2 is inclined significantly more towards a direction of an electron beam in the direction towards the anode, so that the Wehnelt cylinder WZ is shorter along this direction and thus has less mass .
  • Wehnelt cylinder WZ ' is provided, which along the direction of an electron Beam encloses the inner Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH in the form of a hollow cylinder.
  • the outer Wehnelt cylinder WZ ' also serves to shield the heat radiation emitted by the cathode.
  • inner Wehnelt cylinders WZ and outer Wehnelt cylinders WZ ' one could also speak of a two-part Wehnelt cylinder.
  • a heating element HE is shown, from which energy in the form of heat can be given to the cathode body KK.
  • the heating element HE is arranged inside the cathode holder KH and is thermally and electrically separated from it via a spacer AH.
  • the electron gun shown in FIG. 3 is designed such that the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KK are provided as a common, one-piece component.
  • the boundaries between the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH, as would be present in the design as separate components, are shown in FIG. 3 with a broken line.
  • the electron gun in FIG. 3 has a step ST to which the electron gun can be held within a tube.
  • An anode AN is arranged on a side of the electron gun EK opposite the heating device HE. Between the anode AN and the concave Wehnelt cylinder WZ, half-shell-shaped potential surfaces PF run as far as possible. Along these potential surfaces PF, thermal electrons released from the cathode body KK are focused in the direction of a pinhole provided in the anode AN.
  • the anode AN itself has a positive potential with respect to the cathode KA, so that the free electrons emerging from the cathode body KK are accelerated toward the anode AN.
  • the non-emissive coating NS shown in FIG. 4 is arranged, for example, along the second inner surface WI2 of the Wehnelt cylinder WZ. This non-emitting coating NS does not release any thermal electrons called interference emissions from this area. Furthermore, a non-emissive coating NS is also provided on the outer surface WA of the Wehnelt cylinder WZ.
  • the meat device HE shown in FIG. 4 is arranged in a support structure TK of a tube, not shown.
  • the support structure TK which can accommodate the electron gun EK within a tube arrangement, for example, rests on the step ST, as does the Wehnelt cylinder.
  • the non-emitting coating NS can be provided at any point or in any area of the electron gun EK, with a coating being particularly useful in the area of the electron beam.
  • the coating can be vapor-deposited, for example.
  • 5 shows different potential constellations between the Wehnelt cylinder WZ, the cathode holder KH, the cathode body KK and the anode AN.
  • 5A shows a constellation in which the cathode body KK has a low negative electrical potential P2 compared to the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH.
  • the higher negative potential P1 is applied to the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH.
  • the anode AN has an electrical potential P3 which is negative with respect to the zero point 0, but more positive with respect to the other potentials.
  • FIG. 5A is particularly advantageous because the more negative potential of the cathode holder KH and Wehnelt cylinder WZ forces electrons into the inner region of the cathode body KK, so that in this region the electron density increases and the Trigger work is reduced or the number of electrodes released per unit of time increases. The reverse of this is shown in Fig. 5B.
  • the potential distribution shown in FIG. 5B again provides a more positive potential P3 for the anode AN, but the lower negative potential P2 is present at the Wehnelt cylinder WZ and the cathode holder KH.
  • the cathode body KK on the other hand, has the higher negative electrical potential.
  • the result of this arrangement is that the electrons are more concentrated within the edge region of the cathode body KK facing the cathode holder KH.
  • an emission takes place predominantly along this edge region.
  • 5C shows an embodiment in which the Wehnelt cylinder WZ, the cathode holder KH and the cathode body KK are not insulated from one another. There, the Wehnelt cylinder WZ, the cathode holder KH and the cathode body KK all have the higher negative electrical potential P1.
  • the anode AN again has the more positive potential P3.
  • FIG. 5C all components except the anode AN have the same higher negative electrical potential P1, these components could at least be thermally insulated from one another. It should be noted in Fig. 5 that it it is a non-scaled axis from which only the polarity of an electrical potential and thus also the direction of an electrical field between individual components can be taken. The absolute amount of individual potential differences cannot be found in FIG. 5.
  • FIG. 6 shows a traveling field tube arrangement WR in which an electron gun EK according to the invention is connected to the tube RO via a support structure TK.
  • the anode AN of the electron gun EK is also connected via a support structure PK.
  • the support structure TK of the anode AN rests on the stage ST of the electron gun EK.
  • the TK support structures are each electrically insulated.
  • a helical delay line FIX follows, into which electrical signals are fed from an input IN to an output OFF.
  • Around the delay line FIX is a magnetic focusing device ME, which forms the electron beam within the delay line FIX.
  • the collector KO follows in the path of the electron beam ES, in which the electrons of the electron beam ES are collected. Since the electron gun EK with its anode AN, its Wehnelt cylinder WZ, its cathode holder KH and the cathode body KK and the filler element HE was already focused before being inserted into the tube RO, this step no longer had to be carried out when assembling the traveling wave tube WR . The provision of an already pre-focused electron gun thus saves time in the firing of traveling wave tube arrangements WR.
  • FIG. 7 Another tube, namely an X-ray tube, is shown in FIG. A preconfigured electron gun EK, the components of which were already coordinated with one another with regard to the focusing of the electron beam, was also installed in FIG. 7.
  • the electron beam ES from the Electron gun EK goes out, is passed to an anti-cathode UK with an anode AN behind it, the electrons being braked so strongly when the electrons of the electron beam ES strike the anti-cathode UK that this X-ray radiation RS in a direction specified by the anti-cathode submit.
  • the electron gun as described in this application, can be used in all tubes that require an electron source in the form of an electron gun.

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

Es wird eine Elektronenkanone angegeben,die eine einen Kathodenhalter und einen Kathodenkörper aufweisende Kathode und einen Wehnelt-Zylinder umfasst, wobei der Kathodenhalter den Kathodenkörper aufnimmt und der Wehnelt-Zylinder geeignet ist, freie Elektronen, die aus dem Kathodenkörper in Richtung des Wehnelt-Zylinders austreten können, zu einem Elektronenstrahl zu bündeln, und der Wehnelt-Zylinder zumindest abschnittsweise entlang einer dem Kathodenhalter zugewandten ersten Innenfläche formschlüssig auf einer Außenfläche des Kathodenhalters angeordnet ist und den Kathodenhalter zumindest teilweise umschließt.

Description

Elektronenkanone
Die Erfindung betrifft eine Elektronenkanone, insbesondere für
Wanderfeldröhren.
Eine Elektronenkanone ist ein Bauteil, mittels dessen thermische Elektronen zunächst erzeugt, anschließend beschleunigt und innerhalb eines
Strahlengangs auf ein Ziel fokussiert werden. Dabei werden die Elektronen von einer Kathode freigegeben, welcher Energie in Form von Wärme zugeführt wird Die von der Kathode freigegebenen Elektronen werden anschließend einer ersten Fokussierung durch einen Wehnelt-Zylinder unterzogen, bei der die Elektronen auf eine meist als Lochblende ausgebildete Anode ausgerichtet werden. Zwischen der Anode, die gegenüber der Kathode ein positives elektrisches Potential aufweist, und der Kathode werden die Elektronen beschleunigt. Bekannte Bauweisen für Elektronenkanonen sind neben einer Vielzahl anderer Bauweisen beispielsweise die Rogowski-Elektronenkanone oder die Pierce-Elektronenkanone.
Die Fokussierung von Elektronen zu einem kontinuierlichen Elektronenstrahl erfolgt durch einen Wehnelt-Zylinder. Die Fokussierung erfolgt indem zwischen dem meist konkav ausgebildeten Wehnelt-Zylinder und der Anode eine
Potentialdifferenz erzeugt wird, so dass die Elektronen entlang dieses meist als halbschalenförmig idealisierten Potentials zu einem gemeinsamen Brennpunkt hin gebrochen werden.
Besondere Bedeutung kommt bei der Konstruktion von Elektronenkanonen der Fokussierung des Elektronenstrahls zu. Konstruktive Parameter, mittels welchen die Fokussierung und die Divergenz eines Elektronenstrahls beeinflusst werden können, sind die Form des Wehnelt-Zylinders, die Form der Anode, die Form der Kathode, die jeweiligen Potentialdifferenzen zwischen den Bauteilen und die zum Teil bauartbedingten Abstände zwischen den Bauteilen.
Aus der US 2006/0091776 A1 ist eine Elektronenkanone bekannt, bei der eine scheibenförmige Kathode innerhalb einer haubenartigen Halterung auf einem Heizelement angeordnet ist und um das Heizelement und die Kathode herum ein Wehnelt-Zylinder angeordnet ist, wobei der Wehnelt-Zylinder und die
Kathode voneinander beabstandet sowie thermisch und elektrisch isoliert sind. Die FR 2 965 971 B1 schlägt eine Trägerstruktur zum Verbessern der
Ausrichtung von Elektronenkanonen vor, bei der ein Wehnelt-Zylinder mit einer darin isoliert angeordneten Kathode mittels einer Reihe von
Isolationselementen gegenüber einem gemeinsamen Trägergehäuse
angeordnet ist, wobei das Trägergehäuse gleichzeitig als Anode ausgebildet ist.
Eine Elektronenkanonenanordnung, bei der ein Wehnelt-Zylinder sowie eine Kathode und eine Trägerstruktur mittels Stellschrauben aufeinander
ausgerichtet werden können, ist aus der US 4,900,982 bekannt. Der Wehnelt- Zylinder, die Kathode und die Trägerstruktur sind dabei gegeneinander isoliert.
Eine Anordnung, bei der die Elektronen mittels einer negativ aufgeladenen Elektrode aus der Kathode herausgedrückt werden, ist aus der
US 2008/0211376 A1 bekannt. Der Wehnelt-Zylinder in dieser Schrift
wechselwirkt mit der Kathode derart, dass ein negatives Potential des Wehnelt- Zylinder die Elektronen innerhalb der Kathode so leitet, dass diese entlang einer Vorzugsachse aus der Kathode austreten.
Eine auswechselbare Kathode ist in der US 3,478,244 gezeigt, wobei die Kathode innerhalb eines Gehäuses isoliert angeordnet ist und der Wehnelt- Zylinder ebenfalls gegenüber dem Gehäuse isoliert auf diesem angeordnet ist. Besonders bei Wanderfeldröhren, welche häufig in der Raumfahrt eingesetzt werden, kommt der Fokussierung des Elektronenstrahls und somit der gegenseitigen Ausrichtung der Bauteile einer Elektronenkanone sowie der Bau- teilfestigkeit unter Belastung besondere Bedeutung zu. Hinsichtlich der
Komplexität bei der Herstellung einer Elektronenkanone, sowie der Herstellung einer Röhre mit einer Elektronenkanone ist es wünschenswert, die Anzahl der Bauteile so gering wie möglich, sowie die Ausrichtung der Bauteile aufeinander so einfach wie möglich zu halten. Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Elektronenkanone anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter- ansprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kormbi- niert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Gemäß der Erfindung wird eine Elektronenkanone angegeben, die eine einen Kathodenhalter und einen Kathoden körper aufweisende Kathode und einen Wehnelt-Zylinder umfasst, wobei der Kathodenhalter den Kathoden körper auf- nimmt und der Wehnelt-Zylinder geeignet ist, freie Elektronen, die aus dem Ka- thodenkörper in Richtung des Wehnelt-Zylinder austreten können, zu einem Elektronenstrahl zu bündeln und der Wehnelt-Zylinder zumindest abschnitts- weise entlang einer dem Kathodenhalter zugewandten ersten Innenfläche form- schlüssig auf einer Außenfläche des Kathodenhalters angeordnet ist und den Kathodenhalter zumindest teilweise umschließt.
Demnach ist eine Elektronenkanone angegeben, bei der der Kathodenhalter als zentrales Bauteil mit dem Kathoden körper und auch mit dem Wehnelt-Zylinder in Verbindung steht, wobei sich diese Bauteile direkt berühren. Der Wehnelt- Zylinder ist dabei im Wesentlichen hohlzylindrisch geformt und nimmt in seinem Inneren formschlüssig den Kathodenhalter auf, der entweder Kreisscheibenartig oder Zylinderförmig ausgeführt sein kann. Der Kathodenhalter wiederum nimmt in seinem Inneren, welches ebenfalls hohlzylindrisch ausgeformt sein kann, den zylinderförmigen Kathoden körper auf.
Neben einer hohlzylindrischen Ausgestaltung von Wehnelt-Zylinder und Katho- denhalter oder einer zylindrischen Ausgestaltung des Kathoden körpers, sind auch kegelstumpfförmige Ausgestaltungen denkbar. Einzelne Bauteile können so nur in eine Richtung eingeführt werden und auch nur in einer Richtung ent- nommen werden. Besonders vorteilhaft wäre eine Ausführung, bei der der Ka- thodenkörper kegelstumpfförmig ausgebildet ist, der Kathodenhalter bezüglich seiner Innenfläche so ausgeformt ist, dass sie mit dem kegelstumpfförmigen Kühlkörper formschlüssig zusammenwirkt. Ebenso kann der Wehnelt-Zylinder auf seiner Innenfläche kegelstumpfförmig ausgebildet ist, so dass eine kegel- stumpfförmige Struktur des Kathodenhalters in diese Innenfläche des Wehnelt- Zylinders eingreifen kann. Bei einer solchen Ausgestaltung könnten der Katho- denkörper sowie der Kathodenhalter nur in eine Richtung entweichen.
Besonders vorteilhaft wäre auch eine Ausführung, bei der der Kathoden körper konisch ausgeführt wird und in eine korrespondierende Innenfläche des Katho- denhalters eingreift. Der Kathoden körper kann dann aus der Richtung in den Kathodenhalter eingebracht werden, in welche später thermische Elektronen abgegeben werden. Wird dann zusätzlich der Wehnelt-Zylinder so ausgeführt, dass ein in Richtung der Mittelachse der Bauteile ragender Bereich, der den Ka- thodenhalter bedeckt, auch zumindest teilweise über den Kathoden körper ragt, ist der Kathoden körper gefangen und kann in keine Richtung durch beispiels- weise Vibrationen herausfallen. Da der Kathodenhalter, der Kathoden körper und der Wehnelt-Zylinder form- schlüssig ineinander eingreifen, sind diese Bauteile bezüglich ihrer Mittelachse fest aufeinander ausgerichtet. Dementsprechend kann hinsichtlich der Größe der einzelnen Bauteile und ihrer Form bereits bei der Herstellung eine spätere Fokussierung eines Elektronenstrahls berücksichtigt werden. Demnach sind die Bauteile der erfindungsgemäßen Elektronenkanone bereits so geformt, dass ei- ne Fokussierung des Elektronenstrahls einfach und ohne weitere Bearbeitungs- schritte erfolgen kann. Gegenüber dem Stand der Technik entfallen bei der erfindungsgemäßen Elekt ronenkanone auch weitere Bauteile, die einen bestimmten Abstand zwischen beispielsweise dem Wehnelt-Zylinder und dem Kathodenhalter oder dem Ka- thodenhalter und dem Kathoden körper einstellen. Der Wehnelt-Zylinder ist mit einer den aus dem Kathoden körper austretenden Elektronen zugewandten Innenfläche versehen, zu derer sich Potentialflächen ausbilden, die die Elektronen bündeln und fokussieren. Der der Strahlachse der Elektronen zugewandte Bereich des Wehnelt-Zylinders ist zu diesem Zweck ty- pischerweise zum Kathoden körper hin verlaufend konisch ausgebildet. Der Querschnitt des Wehnelt-Zylinders kann daher im der Strahlachse zugewand- ten Bereich in etwa trapezförmig, halbkreisförmig oder parabelförmig ausgebil- det sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wehnelt-Zylinder entlang der ersten Innenfläche zumindest abschnittsweise elektrisch leitend mit der Au- ßenfläche des Kathodenhalters verbunden und der Kathodenhalter und der Wehnelt-Zylinder weisen ein gleiches elektrisches Potential auf.
Entgegen den bekannten Lösungen und Konstruktionen für Elektronenkanonen, ist folglich zwischen dem Wehnelt-Zylinder und dem Kathodenhalter kein elektrischer Isolator eingebracht. Somit weisen Wehnelt-Zylinder und Katho- denhalter das gleiche elektrische Potential auf. Dieses elektrische Potential wird üblicherweise gegenüber dem Kathoden körper leicht negativ sein, so dass der Austritt von Elektronen aus dem Kathoden körper bevorzugt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung kann dabei ein thermischer Isolator dennoch zwischen den Wehnelt-Zylinder und den Kathodenhalter eingebracht werden. Somit kann Wärme aus dem Kathoden körper nur eingeschränkt an den
Wehnelt-Zylinder abgegeben werden. Der Kathodenkörper wird beim Betrieb der Elektronenkanone geheizt, sodass Maßnahmen wie diese zum Steuern des Wärmeflusses notwendig sind.
Unter einer thermischen Isolation wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass entweder ein Material eingebracht ist oder eine konstruktive Vorkehrung getroffen ist, mittels welcher der entsprechende Bereich aktiv gekühlt werden kann. Das Material ist so zu wählen, dass es zumindest den phononischen Wärmetransport hemmt. Als aktive Kühlung kommen schlitze in Frage, entlang derer ein kühlendes Fluid, wie beispielsweise Luft, strömen kann. Als Materia- lien, die den thermischen Wärmefluss, beziehungsweise zumindest den phono- nischen Anteil des Wärmeflusses, hemmen, kommen Verbindungen aus der Gruppe der Telluride in Frage. Beispielsweise hemmt Bismut-Tellurid den Wär- metransport mittels Phononen, lässt aber die Bewegung von Elektronen zu, so- dass ein Potentialausgleich stattfinden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Katho- denhalter und dem Kathoden körper ein elektrischer Isolator angeordnet und der Kathodenhalter und der Kathoden körper weisen ein ungleiches elektrisches Po- tential auf. Durch diesen elektrischen Isolator ist gewährleistet, dass beim Betrieb der Elektronenkanone entlang der Innenflächen des Kathodenhalters, welche dem Kathoden körper zugewandt sind, ein elektrisches Feld entsteht, welches so ausgerichtet ist, dass Elektronen innerhalb des Kathoden körpers in Richtung dessen Mittelachse verschoben werden. Dies hat zur Folge, dass die Anzahl an Elektronen pro Zeiteinheit, die im Bereich des Wehnelt-Zylinders aus dem Ka- thodenkörper austreten, erhöht wird. Der Isolator bedingt eine Potentialtrennung zwischen Kathoden körper und Kathodenhalter. Da erfindungsgemäß der Wehnelt-Zylinder direkt mit dem Kathodenhalter verbunden ist, trennt also der Isolator zwischen Kathoden körper und Kathodenhalter auch das Potential von Wehnelt-Zylinder und Kathoden körper.
Anstelle einer rein elektrischen Isolation zwischen Kathoden körper und Katho- denhalter könnte auch eine elektrische Isolation in Verbindung mit einer therrmi- sehen Isolation vorgesehen sein, so dass der Wärmefluss zwischen Kathoden- körper und Kathodenhalter reduziert wird. Möglich wäre es aber auch, anstelle eines elektrischen Isolators ausschließlich einen thermischen Isolator zu ver- wenden, so dass der Wärmefluss zwischen Kathoden körper und Kathodenhal- ter möglichst vollständig unterbunden wird. Durch die thermische Trennung von Kathoden körper und Kathodenhalter wird auch der Wehnelt-Zylinder weniger stark erwärmt, so dass vom Wehnelt-Zylinder ausgehend keine oder nur wenige thermische Elektronen emittiert werden. Zu diesem Zweck kann es auch sinn- voll sein, dass zwischen dem Kathodenhalter und dem Wehnelt-Zylinder eine thermische Isolation eingebracht wird, die beispielsweise umlaufend auf dem Kathodenhalter angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kathoden körper zumindest abschnittsweise leitend mit einer Innenfläche des Kathodenhalters verbunden und der Kathodenhalter und der Kathoden körper weisen das gleiche elektrische Potential auf. Bei dieser Ausführungsform weisen also unter Bezugnahme auf eine der vo- rangegangenen Ausführungsformen der Kathodenkörper, der Kathodenhalter und der Wehnelt-Zylinder das gleiche elektrische Potential auf. Gegenüber dem Stand der Technik ist demnach eine elektrische Isolation, die bewirkt, dass der Wehnelt-Zylinder ein anderes zumeist negativeres Potential als die Kathode aufweist, nicht notwendig und somit nicht vorgesehen. Ungeachtet dessen kann allerdings zwischen dem Wehnelt-Zylinder und dem Kathodenhalter und/oder zwischen dem Kathodenhalter und dem Kathoden körper eine thermische Isola- tion vorgesehen sein, so dass vom Kathoden körper, der üblicherweise durch eine externe Energiequelle erwärmt wird, kein Wärmefluss hin zum Kathoden- halter und vom Kathodenhalter kein Wärmefluss hin zum Wehnelt-Zylinder stattfindet. Als Materialien, die eine gute elektrische Leitfähigkeit jedoch auch eine gute thermische Isolation bieten, kommen unter anderem Bismut-Tellurid oder Blei-T ellurid in Frage. Anstelle einer Isolation aufgrund von Materialeigen- schäften könnte auch eine aktive Kühlung erfolgen, beispielsweise durch Kon- taktierung mit einer Wärmesenke.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Elektronenkanone zumindest bereichsweise mit einer nicht emittierenden Beschichtung versehen, wobei diese nicht emittierende Beschichtung eine für die Emission von Elektro- nen größere Auslösearbeit aufweist als der Kathoden körper.
Thermische Elektronen können einen Festkörperverbund verlassen, wenn ihnen eine ausreichend große Energie in Form von Wärme zugeführt wurde. Dies ist bei einem Kathodenkörper einer Elektronenkanone erwünscht. In ande- ren Bereichen sind freie, aus dem Metallverbund austretende Elektronen aller- dings meist unerwünscht. Um diese als parasitäre Störelektronen bezeichneten Elektronen zu vermeiden, kann der entsprechende Bereich, aus dem ein Aus- tritt unerwünscht ist gekühlt werden. Durch Kühlung wird das in dem Bereich befindliche Material unterhalb derjenigen Temperatur gehalten wird, bei der Elektronen emittiert werden. Alternativ kann aber auch ein Material auf die Be- reiche, aus denen ein Austritt thermischer Elektronen unerwünscht ist, aufge- bracht werden, welches eine hohe Austrittsarbeit aufweist und somit den Aus- tritt thermischer Elektronen hemmt.
Da entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung der Kathodenhalter, der Kathoden körper und der Wehnelt-Zylinder im thermischen Gleichgewicht ste- hen können, und somit beispielsweise der Wehnelt-Zylinder die annähernd glei- che Temperatur aufweisen könnte wie der Kathoden körper, wird durch eine entsprechende Beschichtung der Oberflächen verhindert, dass aus dem be- schichteten Bereich des Wehnelt-Zylinders Elektronen freigegeben werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wehnelt-Zylinder auf einer dem Elektronenstrahl zugewandten zweiten Innenfläche mit der nicht emittie- renden Beschichtung versehen.
Diese zumeist konkav ausgebildete zweite Innenfläche liegt im verbauten Zu- stand der Elektronenkanone auf einer einer Anode zugewandten Seite der Elektronenkanone. Durch die Beschichtung dieser zweiten Innenfläche des Wehnelt-Zylinders mit einem nicht emittierenden Material, wird verhindert, dass vom Wehnelt-Zylinder ausgehend Elektronen in den Raumbereich zwischen Wehnelt-Zylinder und der Anode abgegeben werden.
Insgesamt ist es also möglich, den Wehnelt-Zylinder und die Kathode als sich berührende, thermisch und/ oder elektrisch leitend verbundene Bauteile auszu- führen und durch eine nicht emittierende Beschichtung den Elektronenaustritt aus Bereichen, wo dies unerwünscht ist, zu verhindern. Unter nicht emittierend wird im Sinne dieser Anmeldung verstanden, dass die material- und tempera- turabhängige Auslösearbeit für Elektronen bei dem Material aus dem die nicht emittierende Beschichtung besteht, größer ist, als bei dem Material der Katho- de. Generell wird eine niedrige Auslösearbeit für den Kathoden körper und eine hohe Auslösearbeit für die anderen Bauteile der Elektronenkanone beabsichtigt.
Demgemäß ist also unabhängig von thermischen und elektrischen Überträgen zwischen Kathode und Wehnelt-Zylinder den Austritt von thermischen Elektro- nen aus dem Wehnelt-Zylinder dadurch zu reduzieren oder zu verhindern, dass eine nicht emittierende Beschichtung auf Teilen des Wehnelt-Zylinders aufge- bracht wird. Generell könnte diese Beschichtung auf weiteren Bauteilen der Elektronenka- none oder weiteren Bauteilen einer Röhre, in der die Elektronenkanone als Elektronenquelle verwendet wird, vorgesehen sein. So könnte beispielsweise der Kollektor einer Wanderfeldröhre zumindest bereichsweise mit der nicht emittierenden Schicht versehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die nicht emittierende Beschichtung Hafnium als Bestandteil.
Hafnium weist eine bei den üblichen Betriebsparametern einer Elektronenkano- ne hohe Auslösearbeit für Elektronen auf. Eine Beschichtung mit Hafnium oder einer Hafnium enthaltenden Legierung erhöht also in den beschichteten Berei- chen die Auslösearbeit, so dass aus diesen Bereichen weniger Elektronen oder keine Elektronen ausgelöst werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Wehnelt-Zylinder zweiteilig ausgeführt, wobei ein innerer Wehnelt-Zylinder von einem hohlzylind rischen äußeren Wehnelt-Zylinder umgeben ist.
Vorteilhafterweise kann der äußere Wehnelt-Zylinder als Strahlschild zur Ver- ringerung von Wärmeabstrahlung der Kathode herangezogen werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Wehnelt- Zylinder und der Kathodenhalter einstückig ausgebildet.
Diese einstückige Ausführung von Wehnelt-Zylinder und Kathodenhalter redu- ziert einerseits die Komplexität, weil weniger Bauteile notwendig sind, anderer- seits wird die Herstellung einer Elektronenkanone besonders einfach. So stellt das verbundene Bauteil aus Wehnelt-Zylinder und Kathodenhalter ein im We- sentlichen radialsymmetrisches Bauteil dar, welches mittels eines CNC- Fräsverfahrens einfach und kostengünstig hergestellt werden könnte. Idealer- weise wird dieses verbundene Bauteil, wie auch im Falle von einzelnen Bautei- len, aus einem Material hergestellt, welches eine hohe Auslösearbeit für Elekt- ronen aufweist und hitzebeständig ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kathodenhalter hohlzylind- risch ausgeführt, wobei der Innendurchmesser so bemessen ist, dass der Ka- thodenkörper im Kathodenhalter formschlüssig aufgenommen werden kann.
Durch die formschlüssige Aufnahme von Kathoden körper im Kathodenhalter sind keine zusätzlichen Bauteile, wie beispielsweise zur Verbindung oder zur Reduktion von Schwingungen, notwendig. Der Kathoden körper wird häufig als poröser Körper ausgeführt und könnte einen Träger aufweisen, in dem das Ma- terial Scheibenartig eingefügt ist. Der Träger würde dann in diesem Fall in den Kathodenhalter eingreifen. Bei der Ausführung mit einer zwischen den Katho- denhalter oder den Kathoden körper eingebrachten Isolation ist diese entspre- chend der Form des Kathodenhalters ebenfalls hohlzylindrisch ausgeführt und verbindet Kathodenhalter und Kathoden körper kraftschlüssig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Kathodenhalter auf seiner Außenfläche eine bezüglich des Umfangs des Kathodenhalters zu- mindest abschnittsweise gebildete radial verlaufende Stufe auf, wobei der Wehnelt-Zylinder auf dieser Stufe aufliegt.
Demnach wird zur einfachen und festen Verbindung von Wehnelt-Zylinder und Kathodenhalter eine Stufe vorgesehen, auf der im zusammengebauten Zustand der Wehnelt-Zylinder aufliegt. Von der anderen Seite der Elektronenkanone aus, also dem Wehnelt-Zylinder gegenüberliegend, kann eine Trägervorrichtung einer Röhre, in der die Elektronenkanone eingesetzt wird, mit der Stufe korres- pondieren. Somit kann die Elektronenkanone einfach in eine Röhre eingebracht werden, und wird über eine Trägervorrichtung der Röhre in selbiger gehalten. Von der Stufe ausgehend kann eine weitere Trägervorrichtung in Richtung der Strahlachse verlaufen, mittels welcher beispielsweise eine oder mehrere Ano- den gehalten werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kathoden körper aus einem porösen Material gefertigt, welches geeignet ist, bei der Zuführung von Energie in Form von Wärme freie Elektronen zu emittieren.
Die Austrittsarbeit hängt im Wesentlichen von materialspezifischen Eigenschaf- ten ab. Da der Austritt thermischer Elektronen aus der Kathode gewünscht ist, wird die Kathode aus einem Material mit niedriger Austrittsarbeit hergestellt. Da der Strom der thermischen Elektronen proportional zur Fläche ist, von der die Elektronen ausgesendet werden, wird das Material porös, also mit großer Flä- che ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Elektronen- kanone eine Fleizeinrichtung, die geeignet ist, dem Kathoden körper Energie in Form von Wärme zuzuführen, wobei die Fleizeinrichtung auf einer dem
Wehnelt-Zylinder gegenüberliegenden Seite des Kathodenkörpers angeordnet ist und wahlweise innerhalb des Kathodenhalters angeordnet ist. Demnach ist innerhalb des Kathodenhalters ein Heizelement vorgesehen, von welchem aus Wärme an den Kathoden körper abgegeben werden kann, so dass die thermischen Elektronen die Austrittsarbeit des Kathoden körpers überwinden können. Die Heizeinrichtung ist gegenüber dem Kathodenkörper mindestens elektrisch isolierend ausgeführt, so dass der das Heizelement erwärmende Stromfluss nicht auch den Kathodenhalter oder gar den Wehnelt-Zylinder er- wärmt. Sinnvollerweise ist die Heizeinrichtung zudem thermisch gegenüber dem Kathodenhalter, in dem sie angeordnet sein kann, ausgeführt. Die Heizein- richtung kann auch als Stab ausgebildet sein, der zumindest teilweise elektrisch isoliert in den Kathoden körper eingreift. Zum einfachen Zusammenbau einer Elektronenkanone kann die Heizeinrichtung innerhalb eines zylindrischen Kör- pers angeordnet sein, der mit der Innenfläche des Kathodenhalters korrespon- diert. Möglich ist auch, dass das Heizelement der Röhre, in welcher die Elektro- nenkanone eingesetzt wird, zugeordnet ist und beispielsweise auf einer Träger- Vorrichtung für die Elektronenkanone angeordnet ist. Demnach würde die Elekt- ronenkanone unter anderem über die Heizeinrichtung in der Röhre gehalten und ausgerichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Elektronen- kanone eine entlang ihrer Strahlachse angeordnete Anode, wobei die Anode ein bezogen auf die Kathode positives elektrisches Potential aufweist und ge- genüber dem Wehnelt-Zylinder, dem Kathoden körper und der Kathode elektrisch isoliert ist. Somit ist unabhängig davon, welches Potential zwischen Kathoden körper, Ka- thodenhalter und Wehnelt-Zylinder vorherrscht, gewährleistet, dass die Kathode gegenüber der Anode ein negatives elektronisches Potential aufweist. Somit werden Elektronen, die durch Erwärmung aus dem Kathoden körper heraustre- ten, in Richtung der Anode beschleunigt. Idealerweise ist die Anode konvex und bezogen auf ihre Form mit dem Wehnelt-Zylinder korrespondierend ausgebil- det, so dass Elektronen auf ihrem Weg von Kathode zu Anode entlang der Po- tentialflächen auf ein in der Anode ausgebildetes Loch fokussiert und das Loch durchschreiten. Um eine vibrationssichere Ausrichtung zwischen Kathode und Anode zu gewährleisten, kann die Anode mittels eines isolierten oder isolieren- den Trägers auf dem Wehnelt-Zylinder oder beispielsweise der Stufe des Ka- thodenkörpers angeordnet sein. Anstelle einer Anode können auch mehrere im verlauf der Strahlachse hintereinander angeordnete Anoden verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Anode bezüglich des Wehnelt-Zylinders, der Kathode und der Strahlachse über ein Einstellmittel ausrichtbar.
Ein solches Einstellmittel könnte beispielsweise eine oder mehrere bezüglich der Strahlachse radial verlaufende Schraube sein, über welche die Anode mit einer isolierenden oder isolierten Trägerkonstruktion verbunden ist. Mittels der Schrauben könnte die Anode mit ihrer Mittelachse, also mit ihrem in der Mitte gebildeten Loch, exakt auf den Elektronenstrahl ausgerichtet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Bauteile derart aufeinander ausrichtbar, dass der Elektronenstrahl auf ein Ziel fokussiert ist.
Um einen möglichst einfachen und fehlerminimierten Zusammenbau einer Röh- re zu gewährleisten, kann die Elektronenkanone bereits vor dem Einbau in eine Röhre fokussiert sein. Dies hat einerseits den Vorteil, dass eine Fokussierung außerhalb der Röhre noch einfach erfolgen kann, weil auf die einzelnen Bautei- le noch zugegriffen werden kann, andererseits sinkt die Komplexität beim Zu- sammenbau einer Röhre. Bei Wanderfeldröhren beispielsweise stellt die Fo- kussierung des Elektronenstrahls einen der aufwendigsten Schritte beim Zu- sammenbau der Röhre dar. Bei bereits vorab fokussierten Elektronenkanonen wird der Zusammenbau von Wanderfeldröhren signifikant erleichtert. Darüber hinaus wird die Verwendung einer Elektronenkanone mit den vorge- nannten Merkmalen innerhalb einer Röhre als Elektronenquelle angegeben. Eine solche Röhre könnte beispielsweise eine Röntgenstrahlungsröhre sein.
Insbesondere wird die Verwendung einer Elektronenkanone nach einer der vor- genannten Ausführungsformen innerhalb einer Wanderfeldröhre beansprucht. Eine Wanderfeldröhre umfasst typischerweise eine Verzögerungsleitung, einen Kollektor und eine Elektronenquelle, welche anspruchsgemäß als eine der oben genannten Elektronenkanonen ausgeführt ist.
Entsprechend obiger Ausführungsformen ist es erfindungsgemäß möglich, eine Elektronenkanone derart zu schaffen, dass der Wehnelt-Zylinder gegenüber der Kathode weder thermisch noch elektrisch isoliert ist aber aus ihm auch keine Elektronen austreten können, weil dieser zumindest in bestimmten Bereichen mit einer nicht emittierenden Beschichtung versehen ist. Somit ist ein beson- ders einfacher Aufbau einer Elektronenkanone möglich, ohne dass weitere Iso- latoren, Abstandshalter oder Kühlelemente vorgesehen werden müssen.
Zur Verbindung der einzelnen Bauteile der Elektronenkanone können diese beispielsweise mit einem thermisch isolierenden Klebstoff verbunden werden. Alternativ könnten die Bauteile aber auch verschraubt werden. Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Elektronenkanone in einer geschnitte- nen Darstellung, Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektronen- kanone in einer geschnittenen Ansicht,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elek- tronenkanone in einer geschnittenen Ansicht,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Elektronenkanone in einer geschnittenen Ansicht, Fig. 5 ein Diagramm der einzelnen elektrischen Potentiale zwischen einzelnen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Elektronen- kanone,
Fig. 6 eine Wanderfeldröhre mit einer erfindungsgemäßen Elektro- nenkanone in einer geschnittenen Ansicht, und
Fig. 7 eine Röntgenröhre mit einer erfindungsgemäßen Elektronen- kanone in einer geschnittenen Ansicht.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine Elektronenkanone EK gezeigt, die einen Wehnelt-Zylinder WZ und eine einen Kathodenhalter KH und einen Kathoden körper KK aufweisende Kathode KA aufweist. Der Kathodenhalter KH nimmt entlang seiner Innenfläche Kl den Kathodenkörper KK auf. Der Wehnelt-Zylinder WZ nimmt entlang seiner ersten Innenfläche WI1 wiederum den Kathodenhalter KH entlang dessen Au- ßenfläche KA auf. Beim Betrieb der Elektronenkanone EK werden nach der Zu- führung von Energie in Form von Wärme thermische Elektronen aus dem Ka- thodenkörper KK in den von der zweiten Innenfläche WI2 des Wehnelt- Zylinders WZ umrandeten Bereich abgegeben. Diese Elektronen werden dann entlang eines von der zweiten Innenfläche WI2 des Wehnelt-Zylinders WZ aus- gehenden elektrischen Feldes in Richtung einer in Fig. 1 nicht dargestellten Anode fokussiert und beschleunigt. Anders als bei bekannten Anordnungen be- rührt entsprechend der Erfindung der Wehnelt-Zylinder WZ die Kathode KA.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Elektronenkanone gezeigt, bei der der Wehnelt-Zylinder WZ zwar den Kathodenhalter KH direkt berührt, jedoch der Kathodenhalter KH gegenüber dem Kathodenkörper KK mittels einer Isolation IS getrennt ist. Die dort gezeigte Isolation IS trennt den Kathodenkörper KK thermisch und/oder elektrisch vom Kathodenhalter KH. Bei einer elektrischen Trennung mittels des Isolators IS könnte das Potential von Wehnelt-Zylinder WZ und Kathodenhalter KH gegenüber dem Kathoden körper KK positiv oder negativ sein, wobei üblicherweise ein negatives Potential des Wehnelt-Zylinders WZ, bei dem also der Wehnelt-Zylinder WZ gegenüber dem Kathoden körper KK ein negatives Potential aufweist, bevorzugt wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Elektronenkanone EK umfasst zudem eine Stufe ST, auf der der Wehnelt-Zylinder WZ gestützt wird. Auf seiner dem Wehnelt-Zylinder WZ abgewandten Seite ist der Kathodenhalter KH zudem mit einer innenlie- genden Aussparung AU versehen, in die bei der Verwendung der Elektronen- kanone EK innerhalb einer Röhrenanordnung, beispielsweise einer Trägerstruk- tur oder ein Fleizelement eingreifen kann.
Des Weiteren ist die Vorderseite des in Fig. 2 gezeigten Wehnelt-Zylinders WZ in Richtung zur Anode deutlich stärker von einer Richtung eines Elektronen- strahls geneigt, so dass der Wehnelt-Zylinders WZ entlang dieser Richtung kür- zer ausgebildet ist und somit weniger Masse aufweist. Um nun den Potentialflä- chen entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform halbschalenförmig zu formen (siehe dazu auch unten unter Fig. 3), ist ein weiterer äußerer
Wehnelt-Zylinders WZ‘ vorgesehen, der entlang der Richtung eines Elektronen- Strahls den inneren Wehnelt-Zylinder WZ und den Kathodenhalter KH in Form eines Hohlzylinders umschließt. Der äußere Wehnelt-Zylinders WZ‘ dient auch als Abschirmung der von der Kathode abgegebenen Wärmestrahlung. Anstelle von inneren Wehnelt-Zylinder WZ und äußeren Wehnelt-Zylinder WZ‘ könnte hier auch von einem zweiteiligen Wehnelt-Zylinder gesprochen werden.
In Fig. 3 ist ein Heizelement HE gezeigt, von welchem aus Energie in Form von Wärme an den Kathoden körper KK abgegeben werden kann. Das Heizelement HE ist innerhalb des Kathodenhalters KH angeordnet und über einen Ab- standshalter AH thermisch und elektrisch von diesem getrennt. Ferner ist die in Fig. 3 gezeigte Elektronenkanone derart ausgebildet, dass der Wehnelt-Zylinder WZ und der Kathodenhalter KK als gemeinsames, aus einem Stück gefertigtes Bauteil vorgesehen sind. Die Grenzen zwischen dem Wehnelt-Zylinder WZ und dem Kathodenhalter KH, wie sie bei der Ausführung als getrennte Bauteile vor- handen wären, sind in Fig. 3 mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Die Elektro- nenkanone in Fig. 3 weist eine Stufe ST auf, auf die Elektronenkanone inner- halb einer Röhre gehalten werden kann.
Auf einer der Heizeinrichtung HE gegenüberliegenden Seite der Elektronenka- none EK ist eine Anode AN angeordnet. Zwischen der Anode AN und dem kon- kav ausgebildeten Wehnelt-Zylinder WZ verlaufen weitestgehend halbschalen- förmige Potentialflächen PF. Entlang dieser Potentialflächen PF werden aus dem Kathoden körper KK freigegebene thermische Elektronen in Richtung einer in der Anode AN vorgesehenen Lochblende fokussiert. Die Anode AN selbst weist ein gegenüber der Kathode KA positives Potential auf, so dass die aus dem Kathoden körper KK austretenden freien Elektronen zur Anode AN hin be- schleunigt werden.
Da der Wehnelt-Zylinder WZ und der Kathodenhalter KK einstückig ausgeführt sind bzw. gegeneinander thermisch nicht isoliert sind und der Kathoden körper KK weder thermisch noch elektrisch gegenüber dem Kathodenhalter KH ausge- führt ist, könnten bei der in Fig. 3 gezeigten Elektronenkanone EK Elektronen beispielsweise auch aus dem Wehnelt-Zylinder WZ heraustreten. Um diesen Austritt thermischer Elektronen zu verhindern, kann wie in Fig. 4 gezeigt, eine nicht emittierende Beschichtung NS vorgesehen sein. Alternativ kann zum Flemmen des Wärmeflusses von Kathoden körper zu Kathodenhalter auch bei der in Fig. 3 gezeigten einteiligen Ausführung von Wehnelt-Zylinder WZ und Ka- thodenhalter KH eine thermische Isolation wie in Fig. 2 gezeigt zwischen den Kathoden körper KK und den Kathodenhalter eingebracht werden
Die in Fig. 4 gezeigte nicht emittierende Beschichtung NS ist beispielsweise entlang der zweiten Innenfläche WI2 des Wehnelt-Zylinder WZ angeordnet. Durch diese nicht emittierende Beschichtung NS werden von diesem Bereich aus keine als Störemission bezeichneten thermischen Elektronen freigegeben. Ferner ist auf der Außenfläche WA des Wehnelt-Zylinders WZ ebenfalls eine nicht emittierende Beschichtung NS vorgesehen. Die in Fig. 4 gezeigte Fleizein- richtung HE ist in einer Trägerkonstruktion TK einer nicht gezeigten Röhre an- geordnet. Die Trägerkonstruktion TK, die beispielsweise die Elektronenkanone EK innerhalb einer Röhrenanordnung aufnehmen kann, liegt wie auch der Wehnelt-Zylinder an der Stufe ST an. Die nicht emittierende Beschichtung NS kann an einer beliebigen Stelle bzw. in einem beliebigen Bereich der Elektro- nenkanone EK vorgesehen werden, wobei eine Beschichtung insbesondere im Bereich des Elektronenstrahls sinnvoll ist. Die Beschichtung kann beispielswei- se aufgedampft werden.
In Fig. 5 sind unterschiedliche Potentialkonstellationen zwischen dem Wehnelt- Zylinder WZ, dem Kathodenhalter KH, dem Kathoden körper KK und der Anode AN gezeigt. Dabei zeigt Fig. 5A eine Konstellation, bei der der Kathodenkörper KK gegen- über dem Wehnelt-Zylinder WZ und dem Kathodenhalter KH ein niedriges ne- gatives elektrisches Potential P2 aufweist. Das höhere negative Potential P1 liegt am Wehnelt-Zylinder WZ und dem Kathodenhalter KH an. Die Anode AN weist ein bezüglich des Nullpunkts 0 negatives, aber in Bezug zu den anderen Potentialen positiveres elektrisches Potential P3 auf. Die in Fig. 5A gezeigte Po- tentialverteilung ist besonders deshalb von Vorteil, weil durch das negativere Potential von Kathodenhalter KH und Wehnelt-Zylinder WZ Elektronen in den inneren Bereich des Kathoden körpers KK gezwängt werden, so dass in diesem Bereich die Elektronendichte steigt und die Auslösearbeit reduziert wird bzw. die Anzahl der freigegebenen Elektroden pro Zeiteinheit steigt. Die Umkehrung dieses Sachverhalts ist in Fig. 5B gezeigt.
Die in Fig. 5B gezeigte Potentialverteilung sieht für die Anode AN abermals ein positiveres Potential P3 vor, jedoch liegt das niedrigere negative Potential P2 am Wehnelt-Zylinder WZ und dem Kathodenhalter KH an. Das höhere negative elektrische Potential weist dagegen der Kathoden körper KK auf. Diese Anord- nung hat zur Folge, dass die Elektronen innerhalb des dem Kathodenhalter KH zugewandten Randbereichs des Kathodenkörpers KK konzentrierter sind. Somit findet auch auf der der Anode AN zugewandten Seite des Kathoden körpers KK eine Emission überwiegend entlang dieses Randbereichs statt.
In Fig. 5C ist eine Ausführungsform bei der der Wehnelt-Zylinder WZ, der Ka- thodenhalter KH und der Kathodenkörper KK nicht gegeneinander isoliert sind gezeigt. Dort weisen der Wehnelt-Zylinder WZ der Kathodenhalter KH und der Kathoden körper KK allesamt das höhere negative elektrische Potential P1 auf.
In Fig. 5C weist die Anode AN abermals das positivere Potential P3 auf.
Obschon in Fig. 5C alle Bauteile außer der Anode AN das gleiche höhere nega- tive elektrische Potential P1 aufweisen, könnten diese Bauteile doch gegenüber einander zumindest thermisch isoliert sein. Zu beachten ist in Fig. 5, dass es sich um eine nicht skalierte Achse handelt, aus der lediglich die Polarität eines elektrischen Potentials und somit auch die Richtung eines elektrischen Feldes zwischen einzelnen Bauteilen entnommen werden kann. Der Absolutbetrag ein- zelner Potentialdifferenzen kann Fig. 5 nicht entnommen werden.
In Fig. 6 ist eine Wanderfeldröhrenanordnung WR gezeigt, in der eine erfin- dungsgemäße Elektronenkanone EK über eine Trägerkonstruktion TK mit der Röhre RO verbunden ist. Die Anode AN der Elektronenkanone EK ist ebenfalls über eine Trägerkonstruktion PK verbunden. Die Trägerkonstruktion TK der Anode AN liegt dabei an der Stufe ST der Elektronenkanone EK an. Die Trä- gerkonstruktionen TK sind jeweils elektrisch isoliert ausgeführt. Im Verlauf des Elektronenstrahls ES von der Elektronenkanone EK ausgehend, folgt zunächst eine Helix artig ausgebildete Verzögerungsleitung FIX, in die von einem Ein- gang EIN hin zu einem Ausgang AUS elektrische Signale eingespeist werden. Um die Verzögerungsleitung FIX herum liegt eine magnetische Fokussierungs- einrichtung ME, die den Elektronenstrahl innerhalb der Verzögerungsleitung FIX formt. Nach der Verzögerungsleitung FIX folgt im Gang des Elektronenstrahls ES der Kollektor KO in dem die Elektronen des Elektronenstrahls ES aufgefan- gen werden. Da die Elektronenkanone EK mit ihrer Anode AN, ihrem Wehnelt- Zylinder WZ, ihrem Kathodenhalter KH und dem Kathoden körper KK sowie dem Fleizelement HE bereits vor dem Einbringen in die Röhre RO fokussiert wurde, musste beim Zusammenbau der Wanderfeldröhre WR dieser Schritt nicht mehr vorgenommen werden. Das Bereitstellen einer bereits vorfokussierten Elektro- nenkanone spart somit Zeit bei der Fierstellung von Wanderfeldröhrenanord- nungen WR.
In Fig. 7 ist eine andere Röhre, nämlich eine Röntgenstrahlungsröhre gezeigt. Auch in Fig. 7 wurde eine vorkonfigurierte Elektronenkanone EK, deren Be- standteile hinsichtlich der Fokussierung des Elektronenstrahls bereits vorher aufeinander abgestimmt waren, verbaut. Der Elektronenstrahl ES, der von der Elektronenkanone EK ausgeht, wird auf eine Antikathode UK mit einer dahinter liegenden Anode AN geleitet, wobei beim Auftreffen der Elektronen des Elekt ronenstrahls ES auf die Antikathode UK die Elektronen so stark abgebremst werden, dass diese Röntgenstrahlung RS in einer durch die Antikathode vorge- gebenen Richtung abgeben.
Generell kann die Elektronenkanone, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben ist, in allen Röhren eingesetzt werden, die eine Elektronenquelle in Form einer Elektronenkanone benötigen.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in keiner der Figuren elektrische Zu- oder Ableitungen sowie eine entsprechende Stromversorgung gezeigt.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Ab- bildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschie- dener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims

Ansprüche:
1. Elektronenkanone (EK) umfassend eine einen Kathodenhalter (KH) und einen Kathodenkörper (KK) aufweisende Kathode (KA) und einen Wehnelt-Zylinder (WZ), wobei der Kathodenhalter (KH) den Kathoden- körper (KK) aufnimmt und der Wehnelt-Zylinder (WZ) geeignet ist, freie Elektronen, die aus dem Kathoden körper (KK) in Richtung des Wehnelt- Zylinders (WZ) austreten können, zu einem Elektronenstrahl (ES) zu bündeln, und der Wehnelt-Zylinder (WZ) zumindest abschnittsweise ent- lang einer dem Kathodenhalter (KH) zugewandten ersten Innenfläche
(WH ) formschlüssig auf einer Außenfläche des Kathodenhalters (KA) angeordnet ist und den Kathodenhalter (KH) zumindest teilweise urm- schließt.
2. Elektronenkanone nach Anspruch 1 , bei der der Wehnelt-Zylinder (WZ) entlang der ersten Innenfläche (WH ) zumindest abschnittsweise elektrisch leitend mit der Außenfläche (KA) des Kathodenhalters (KH) verbunden ist und der Kathodenhalter (KH) und der Wehnelt-Zylinder (WZ) ein gleiches elektrisches Potential aufweisen.
3. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der zwischen dem Kathodenhalter (KH) und dem Kathodenkörper (KK) ein elektrischer Isolator (IS) angeordnet ist und der Kathodenhalter (KH) und der Katho- denkörper (KK) ein ungleiches elektrisches Potential aufweisen.
4. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bei der der Ka- thodenkörper (KK) zumindest abschnittsweise elektrisch leitend mit einer Innenfläche (Kl) des Kathodenhalters verbunden ist und der Kathoden- halter (KH) und der Kathoden körper (KK) ein gleiches elektrisches Po- tential aufweisen.
5. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der
Wehnelt-Zylinder zweiteilig ausgeführt ist, wobei der der innere Wehnelt-
Zylinder (WZ) von einem hohlzylindrischen äußeren Wehnelt-Zylinder (WZ‘) umgeben ist.
6. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die zumindest be- reichsweise mit einer nicht-emittierenden Beschichtung (NS) versehen ist, wobei die nicht-emittierende Beschichtung (NS) eine für die Emission von Elektronen größere Auslösearbeit aufweist als der Kathodenkörper (KK)
7. Elektronenkanone nach Anspruch 6, bei der der Wehnelt-Zylinder (WZ) auf einer dem Elektronenstrahl (ES) zugewandten zweiten Innenfläche (WI2) mit der nicht-emittierenden Beschichtung (NS) versehen ist.
8. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der der
Wehnelt-Zylinder (WZ) auf einer Außenfläche (WA) mit der nicht- emittierende Beschichtung (NS) versehen ist.
9. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 6 bis 8, deren nicht- emittierende Beschichtung Hafnium als Bestandteil umfasst.
10. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der
Wehnelt-Zylinder (WZ) und der Kathodenhalter (KH) einstückig ausge- führt sind.
11. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Ka- thodenhalter (KH) hohlzylindrisch ausgeführt ist, wobei der Innendurch- messer so bemessen ist, dass der Kathoden körper (KK) im Kathodenhal- ter (KH) formschlüssig aufgenommen werden kann.
12. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei der der Ka- thodenhalter (KH) auf seiner Außenfläche (KA) eine bezüglich des Urm- fangs des Kathodenhalters (KH) zumindest abschnittsweise gebildete radial verlaufende Stufe (ST) aufweist, wobei der Wehnelt-Zylinder (WZ) auf dieser Stufe aufliegt.
13. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, deren Kathoden- körper (KK) aus einem porösen Material gefertigt ist, welches geeignet ist bei Zuführung von Energie in Form von Wärme freie Elektronen zu emittieren.
14. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die eine Heizein- richtung (HE) umfasst, die geeignet ist dem Kathoden körper (KK) Ener- gie in Form von Wärme zuzuführen, wobei die Heizeinrichtung (HE) auf einer dem Wehnelt-Zylinder (WZ) gegenüberliegenden Seite des Katho- denkörpers (KK) angeordnet ist.
15. Elektronenkanone nach Anspruch 14, deren Heizeinrichtung (HE) inner- halb des Kathodenhalters (KH) angeordnet ist.
16. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die eine entlang der Strahlachse (SA) angeordnete Anode (AN) umfasst, wobei die Anode (AN) ein bezogen auf die Kathode (KA) positives elektrisches Potential aufweist und gegenüber dem Wehnelt-Zylinder (WZ), dem Kathodenkör- per (KK) und der Kathode (KA) elektrisch isoliert ist.
17. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 16, deren Anode (AN) bezüglich des Wehnelt-Zylinders (WZ), der Kathode (KA) und der Strahlachse (SA) über ein Einstellmittel ausgerichtet werden kann.
18. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 17, deren Bauteile derart aufeinander ausrichtbar sind, dass der Elektronenstrahl (ES) auf ein Ziel fokussiert ist.
19. Röhrenanordnung mit einer Elektronenkanone (EK) nach einem der An- sprüche 1 bis 18, bei der die Elektronenkanone (EK) innerhalb der Röhre (RO) als Elektronenquelle angeordnet ist.
20. Wanderfeldröhre (WR) mit einer Elektronenkanone (EK) nach einem der
Ansprüche 1 bis 18, die eine Verzögerungsleitung (HX) und einen Kollek- tor (KO) umfasst, wobei der Elektronenstrahl (ES) beim Betrieb der Wanderfeldröhre (WR) durch die spiralförmig von der Elektronenkanone (EK) zum Kollektor (KO) verlaufende Verzögerungseinrichtung (HX) ge- führt wird und der Kollektor (KO) das Ziel für den Elektronenstrahl (ES) bildet, in dem die Elektronen aufgefangen werden.
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