VORRICHTUNG ZUM ERZEUGEN BESCHLEUNIGTER ELEKTRONEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen. Insbesondere können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Innenwandungen von Hohlkörpern sowie Schüttgut und Fluide mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden.

[0002] Elektronenstrahltechnologie wird seit etlichen Jahrzehnten im Industriemaßstab zur chemischen Materialmodifikation sowie zur Desinfektion bzw. Sterilisierung von Oberflächen eingesetzt. Die Behandlung von Produkten kann wirtschaftlich vorteilhaft bei atmosphärischem Druck erfolgen, wozu die Elektronen zunächst im Vakuum freigesetzt, anschließend beschleunigt und schließlich durch ein Strahlaustrittsfenster, zumeist eine dünne Metallfolie, in die Behandlungszone ausgekoppelt werden müssen. Zum Durchdringen großtechnisch einsetzbarer, genügend robuster Elektronenaustrittsfenster sowie auch zum Sichern einer ausreichenden Behandlungstiefe im Produkt sind typischerweise Beschleunigungsspannungen >80 kV erforderlich.

[0003] Verschiedene Verfahren und Strahlquellen sind für eine Randschichtbehandlung flacher Produkte, wie Platten und Bänder, wohletabliert, während das allseitige Behandeln von Formkörpern, Schüttgütern und Fluiden nach wie vor Probleme bereitet. So ist ein allseitiges gleichmäßiges Beaufschlagen gekrümmter Oberflächen mit Elektronen geometrisch problematisch aufgrund von Abschattungseffekten, variabler Absorption von Elektronenenergie auf der Gasstrecke sowie Dosis-Inhomogenitäten wegen unterschiedlicher Projektionsverhältnisse.

[0004] Mit den bereits existierenden Quellensystemen, wie beispielsweise Axialstrahlern mit einer schnellen Ablenkeinheit oder Bandstrahlern mit einer langgestreckten Kathode, von denen beide Ausführungsformen mit einer geheizten thermionischen Kathode betrieben werden, ist eine allseitige Produktbehandlung nur umständlich, unter Nutzung zusätzlicher Einrichtungen oder mit einem hohen apparativen und/oder technologischen Aufwand möglich. Elektronenstrahlquellen auf Basis thermionischer Emitter sind außerdem mechanisch kompliziert, schwierig zu skalieren und erfordern aufwändige Hochspannungsversorgungen und Hochvakuumsysteme. Bei einer Beschädigung des Strahlaustrittsfensters mit daraus resultierendem Zusammenbruch des Vakuums kommt es zur irreversiblen Schädigung des Kathodensystems und somit zu einem hohen Reparaturaufwand.

[0005] Eine solche Elektronenstrahlquelle mit thermionischer Kathode ist zum Beispiel aus US 2005/0225224 A1 bekannt. Hierbei ist die thermionische Kathode stabförmig entlang der Zylinderachse eines zylindrischen Elektronenaustrittsfensters ausgebildet. Von der Oberfläche der stabförmigen Kathode werden Elektronen emittiert und diese durch das zylinderförmige Elektronenfenster an die Umgebung abgegeben, so dass Gegenstände, welche um das zylinderförmige Elektronenfenster angeordnet sind, mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden können. Auch dieser Konfiguration sind jedoch die zuvor benannten Nachteile von Elektronenstrahlquellen mit thermionischer Kathode immanent.

[0006] In DE 199 42 142 A1 ist eine Vorrichtung offenbart, bei der Schüttgut im mehrfachen freien Fall an einer Elektronenstrahleinrichtung vorbeigeführt und mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt wird. Aufgrund des Mehrfachdurchlaufs, verbunden mit einer zwischenzeitlichen Durchmischung des Schüttguts, ist die Wahrscheinlichkeit bei dieser Ausführungsform sehr hoch, dass die Partikel des Schüttgutes allseitig mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden. Der Mehrfachdurchlauf erfordert allerdings einen hohen Zeitaufwand bei der Durchführung des Behandlungsprozesses. Nachteilig ist hierbei außerdem, dass die Vorrichtung für die Behandlung größerer Formteile ungeeignet ist.

[0007] Eine andere Lösung ist in DE 10 2006 012 666 A1 angegeben, welche drei Axialstrahler mit zugehöriger Ablenksteuerung und drei ebenfalls zugehörige Elektronenaustrittsfenster umfasst. Die drei Elektronenaustrittsfenster sind derart angeordnet, dass sie einen dreieckigen Freiraum vollumfänglich umschließen. Wird ein Substrat durch diesen Freiraum geführt, kann dieses in einem Behandlungsdurchgang in seinem Querschnitt vollumfänglich mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden. Hat das Substrat jedoch nicht den gleichen dreieckigen Querschnitt wie der von den drei Elektronenaustrittsfenstern umschlossene Freiraum, wird die Dosisverteilung der Beaufschlagung mit beschleunigten Elektronen auf der Oberfläche des Substrates inhomogen ausfallen. Der apparative Aufwand bei dieser Ausführungsform ist außerdem sehr hoch, wodurch diese Lösung auch sehr preisintensiv ist.

[0008] Aus WO 2007/107331 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der lediglich zwei Flächenstrahlerzeuger benötigt werden, zwischen denen ein Formteil zum Zwecke des Sterilisierens seiner Oberfläche hindurch bewegt und währenddessen mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden kann. Diese Vorrichtung weist außerdem mehrere Reflektoren aus Gold auf, mit denen von den Flächenstrahlerzeugern abgegebene Randstrahlen auf Oberflächenbereiche des Formteils reflektiert werden, die nicht im unmittelbaren Einwirkbereich der Flächenstrahlerzeuger liegen. Da die aus dieser Schrift bekannten Reflektoren aus reinem Gold bestehen, sind derartige Vorrichtungen ebenfalls sehr preisintensiv und beeinträchtigen somit deren Wirtschaftlichkeit. Da reflektierte Elektronen eine geringere Energie aufweisen als nicht reflektierte Elektronen, ist auch mit dieser Vorrichtung nur ein inhomogener Energieeintrag in ein Substrat möglich.

[0009] Eine ringförmige Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen ist in
DE 10 2013 111 650 B3 und DE 10 2013 113 668 B3 offenbart, bei welcher alle wesentlichen Komponenten, wie beispielsweise Kathode, Anode und Elektronenaustrittsfenster, ringförmig ausgebildet sind, so dass mittels einer solchen Vorrichtung ein ringförmiger Elektronenstrahl ausgebildet werden kann, bei welchem sich die beschleunigten Elektronen zum Ringinneren hin bewegen. Mittels einer solchen Vorrichtung können beispielsweise strangförmige Substrate, die durch die Ringöffnung der Vorrichtung hindurchbewegt werden, bezüglich des Substratquerschnittes vollumfänglich mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden. Nachteilig hierbei ist, dass derartige Vorrichtungen in ihrer Bauweise großvolumig sind und eine Elektronenbehandlung von Substraten lediglich im relativ geringen Volumen des Ringinneren vollzogen werden kann.

[0010] US 2008/0267354 A1 beschreibt ebenfalls ringförmige Vorrichtungen, mit denen eine hohe Dosis an Röntgenstrahlen und nebenher auch Elektronenstrahlen erzeugt werden können. Aufgrund des Erzeugens einer hohen Dosis an Röntgenstrahlen sind derartige Vorrichtungen nicht geeignet zum Bestrahlen von Produkten, welche in die Nahrungskette von Menschen oder Nutztieren eingehen.

[0011] In US 4 751 429 werden schließlich Vorrichtungen zum Erzeugen von Mikrowellen offenbart, bei welchen auch Elektronen von der Innenseite einer zylinderförmigen Kathode emittiert werden, welche sich nachfolgend im Inneren der zylinderförmigen Kathode bewegen. Da der Innenraum der zylinderförmigen Kathode einer solche Vorrichtung für zum Beispiel Schüttgut oder Fluide nicht zugängliche ist, ist eine solche nicht zum Beaufschlagen von zum Beispiel Schüttgut mit beschleunigten Elektronen geeignet.

[0012] Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen zu schaffen, mittels der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Insbesondere soll eine Vorrichtung mit kompakter Bauform geschaffen werden, mit welcher beispielsweise Hohlkörper von innen aber auch Schüttgut mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden können.

[0013] Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Figuren zeigen:

Fig. 1

eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2

eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung

[0015] In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Vorrichtung 1 umfasst zunächst ein Elektronenaustrittsfenster 2 in Form eines Hohlzylinders. Das zylinderförmige Elektronenaustrittsfenster 2 ist Bestandteil eines Gehäuses, welches die Form der Mantelflächen eines Zylinders aufweist und welches somit ebenfalls zylinderförmig ausgebildet ist wie das Elektronenaustrittsfenster 2. Das zylinderförmige Gehäuse umschließt einen evakuierbaren Raum 3.

[0016] Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst auch das zylinderförmige Elektronenaustrittsfenster einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein mechanisches Stützgitter, an welchem eine Metallfolie befestigt ist. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 umfasst das Elektronenaustrittsfenster 2 ein in Fig. 1 nicht dargestelltes mechanisches Stützgitter aus Kupfer, an welchem eine Titanfolie befestigt ist.

[0017] Entlang der Zylinderachse des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters erstreckt sich als zentraler Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens eine Elektrode, welche die Form eines Stabes oder eines Hohlzylinders aufweist und welche somit stabförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erstreckt sich entlang der Zylinderachse des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters 2 eine stabförmige Elektrode 4. Auf einer Kreisbahn um die Zylinderachse des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters 2 herum, sind drahtförmige Elektroden 5 mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Die drahtförmigen Elektroden 5 erstecken sich entlang der Zylinderlänge des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters vollständig oder teilweise durch den evakuierbaren Raum 3 und sind als Anode geschaltet. Im Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 insgesamt acht drahtförmige Elektroden 5 auf.

[0018] Die Anzahl der drahtförmigen Elektroden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber nicht auf acht festgelegt, sondern kann in anderen Ausführungsbeispielen alternativ auch kleiner oder größer als acht sein.

[0019] Die als Anode geschalteten drahtförmigen Elektroden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen bevorzugt ein leicht positives Spannungspotenzial im Bereich von +0,25 kV bis 5 kV bezüglich der elektrischen Masse der Vorrichtung 1 auf, wohingegen das zylinderförmige Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, einschließlich des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters und des Stützgitters, bevorzugt das elektronische Massepotenzial aufweisen.

[0020] Aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen den als Anode geschalteten drahtförmigen Elektroden 5 und dem als erste Kathode fungierendem Gehäuse der Vorrichtung 1 wird ein Glimmentladungsplasma im evakuierbaren Raum 3 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel wird zum Zünden der Glimmentladung zwischen den drahtförmigen Elektroden 5 und dem als erste Kathode fungierendem Gehäuse der Vorrichtung 1 eine elektrische Spannung von 1 kV verwendet, welche nach dem Zünden der Glimmentladung zum Aufrechterhalten der Glimmentladung auf 0,3 kV absinkt.

[0021] An die zentrale, stabförmige oder zylinderförmige Elektrode 4 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise eine elektrische Spannung in einem Bereich von -60 kV bis -300 kV angelegt sein. Bevorzugt ist an der Elektrode 4 eine elektrische Spannung im Bereich von -80 kV bis -200 kV angelegt. Die Elektrode 4 fungiert somit als zweite Kathode einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0022] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner eine erste gitterförmige Elektrode 6 in Form eines Hohlzylinders, welche die mindestens eine zweite Kathode 4 umschließt, wobei die erste gitterförmige und zylinderförmige Elektrode 6 mit einem kleineren Maß von der zweiten Kathode 4 beabstandet ist als die drahtförmigen Elektroden 5. Die erste gitterförmige und zylinderförmige Elektrode 6 weist ebenfalls das elektrische Massepotenzial der Vorrichtung 1 auf, schirmt die zweite Kathode 4 gegenüber dem Plasma ab und begrenzt somit den Raum für das Ausbreiten des Glimmentladungsplasmas auf das Volumen zwischen der ersten gitterförmigen und zylinderförmigen Elektrode 6 und dem Elektronenaustrittsfenster 2. Dieses Volumen, in welchem sich das Glimmentladungsplasma ausbreitet, wird nachfolgend auch als Plasmaraum 7 bezeichnet.

[0023] Aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen der zweiten Kathode 4 und den als Anode fungierenden drahtförmigen Elektroden 5 werden Ionen aus dem Glimmentladungsplasma in Richtung Kathode 4 beschleunigt, welche beim Auftreffen auf der Oberfläche der zweiten Kathode 4 Sekundärelektronen aus der zweiten Kathode 4 herauslösen. Die Sekundärelektronen werden wiederum entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes senkrecht von der Oberfläche der zweiten Kathode 4 in Richtung der ersten gitterförmigen und zylinderförmigen drahtförmigen Elektroden 5 und schließlich zum Elektronenaustrittsfenster 2 beschleunigt.

[0024] Wegen der zentralen Anordnung der zylinderförmigen oder stabförmigen zweiten Kathode im zylinderförmigen Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches das zylinderförmige Elektronenaustrittsfenster umfasst, sind die Oberflächensenkrechten des Oberflächenbereichs der Kathode, aus dem Elektronen emittierbar sind, zum zylinderförmigen Elektronenaustrittsfenster hin ausgerichtet. Elektronen, welche das Elektronenaustrittsfenster einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchdringen, werden somit an die äußere Umgebung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung abgestrahlt. Bezüglich des Querschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können daher Elektronen, ausgehend von der zentral angeordneten und als Emitter fungierenden zweiten Kathode, vollumfänglich nach außen abgestrahlt werden. Damit ist eine kompakte und relativ preiswerte Bauform geschaffen, mit welcher beispielsweise Schüttgut, Fluide oder Hohlrauminnenwandungen von Substraten mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden können. Hierzu kann die Zylinderachse einer zylinderförmigen erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise senkrecht ausgerichtet sein und um den Zylinderquerschnitt herum ein ringförmiger Vorhang aus Schüttgut im freien Fall vorbeigeführt werden. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, dass das Schüttgut nicht in einem Durchlauf vollumfänglich mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden kann. Dieses Defizit ist aber mit einem Mehrfachdurchlauf ausgleichbar und stellt insbesondere bei geringen Schüttgutmengen eine wirtschaftliche Vorgehensweise zum Beaufschlagen von Schüttgut mit beschleunigten Elektronen dar.

[0025] Bei einer Ausführungsform ist um eine zylinderförmige erfindungsgemäße Vorrichtung herum noch ein zylinderförmiger Elektronenreflektor angeordnet, welcher einen ringförmigen Freiraum zwischen erfindungsgemäßer Vorrichtung und zylinderförmigen Elektronenreflektor begrenzt. Durch diesen ringförmigen Freiraum kann beispielsweise ein ringförmiger Vorhang von Schüttgut am Elektronenaustrittsfenster der erfindungsgemäßen Vorrichtung im freien Fall vorbeigeführt werden, wobei mit den am Elektronenreflektor reflektierten Elektronen der Schüttgutvorhang zumindest teilweise auch noch von der Rückseite her mit beschleunigten Elektronen beaufschlagt werden kann.

[0026] Wie zuvor beschrieben, grenzt das Glimmentladungsplasma innerhalb der Vorrichtung 1 an das Elektronenaustrittsfenster 2, was mit einen Ionenbombardement des Elektronenaustrittsfensters 2 einhergeht. Die dadurch auftretenden Sputtereffekte können mit der Zeit eine Beschädigung des Elektronenaustrittsfensters 2 hervorrufen und die Vorrichtung 1 dadurch funktionsuntüchtig machen. Die Plasmaionen vom Elektronenaustrittsfenster fernzuhalten, ist daher vorteilhaft.

[0027] In Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 schematisch dargestellt. Vorrichtung 8 umfasst zunächst einmal alle Bauelemente der Vorrichtung 1 aus Fig. 1 mit gleicher Funktionsweise. Zusätzlich weist Vorrichtung 8 eine zweite gitterförmige und zylinderförmige Elektrode 9 auf, welche die mindestens eine zweite Kathode 4 umschließt, wobei die zweite gitterförmige und zylinderförmige Elektrode 9 mit einem größeren Maß von der zweiten Kathode 4 beabstandet ist als die drahtförmigen Elektroden 5. Die zweite gitterförmige und zylinderförmige Elektrode 9 weist vorzugsweise eine elektrische Spannung im Bereich vom elektrischen Massepotenzial bis +500 V auf. Dadurch wird der Plasmabereich 7 der Vorrichtung 8 auf ein Volumen zwischen der ersten gitterförmigen und zylinderförmigen Elektrode 6 und der zweiten gitterförmigen und zylinderförmigen Elektrode 9 begrenzt, durch welches sich die drahtförmigen Elektroden 5 teilweise oder vollständig erstrecken. Das Elektronenaustrittsfenster 2 der Vorrichtung 8 ist somit vom Glimmentladungsplasma abgeschirmt, was die Lebensdauer des Elektronenaustrittsfensters 2 verlängert.

[0028] Bei einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die elektrische Spannung an den drahtförmigen Elektroden 5 gepulst ausgebildet. Dadurch kann das Glimmentladungsplasma einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei geringeren Drücken im evakuierbaren Raum aufrechterhalten werden.

[0029] Zum Kühlen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch die mindestens eine, als zweite Kathode fungierende Elektrode 4 mit mindestens einem Kanal durchzogen sein, durch welchen ein Kühlmittel fließt bzw. strömt. Die stabförmige zweite Kathode 4 aus den Fig. 1 und 2 weist deshalb eine in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte zentrale durchgehende Bohrung auf, durch welche eine Kühlmittel fließt.

[0030] Wie zuvor schon beschrieben wurde, kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund ihres technisch relativ einfachen und unkomplizierten Aufbaus preiswert und kompakt hergestellt werden. Aufgrund des kompakten Aufbaus mit relativ kleinem Vakuumvolumen wird der evakuierbare Raum einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer weiteren Ausführungsform lediglich beim Herstellungsprozess evakuiert, ein Arbeitsgas in den evakuierbaren Raum eingebracht und der evakuierbare Raum anschließend vakuumversiegelt.

[0031] Bei einer alternativen Ausführungsform kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch erste Mittel zum Evakuieren des evakuierbaren Raums und zweite Mittel zum Zuführen eines Arbeitsgases in den evakuierbaren Raum aufweisen. Dabei können das Evakuieren des evakuierbaren Raums und das Zuführen des Arbeitsgases kontinuierlich oder mit zeitlicher Unterbrechung erfolgen. Die Zugänge für die ersten und zweiten Mittel zum evakuierbaren Raum 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vorzugsweise am Zylinderboden und/oder an der Zylinderdecke einer zylinderförmigen erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht.

[0032] Die vorhergehenden Beschreibungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die Querschnitte aller als zylinder-, ring- und stabförmig bezeichneten Bauelemente kreisrund ausgebildet sind. Alternativ können die Querschnitte der als zylinder-, ring- oder stabförmig bezeichneten Bauelemente bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine beliebige, von kreisrund abweichende, geometrische Form aufweisen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen, umfassend ein zylinderförmiges Elektronenaustrittsfenster (2) als Bestandteil eines zylinderförmigen Gehäuses, welches einen evakuierbaren Raum (3) umschließt; mindestens eine erste Kathode und eine Anode, mittels denen ein Glimmentladungsplasma im evakuierbaren Raum (3) erzeugbar ist, wobei Ionen aus dem Glimmentladungsplasma auf die Oberfläche mindestens einer zweiten Kathode (4) beschleunigbar und von der mindestens einen zweiten Kathode (4) emittierbare Elektronen in Richtung Elektronenaustrittsfenster (2) beschleunigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die mindestens eine zweite Kathode (4) zylinderförmig oder stabförmig als zentrales Bauelement entlang der Zylinderachse des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters (2) ausgebildet ist;

b) das zylinderförmige Gehäuse als erste Kathode ausgebildet ist;

c) die Anode als eine Anzahl drahtförmiger Elektroden (5) ausgebildet ist, wobei die drahtförmigen Elektroden (5) um die zweite Kathode (4) herum angeordnet sind und sich entlang der Zylinderlänge des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters (2) teilweise oder vollständig durch den evakuierbaren Raum (3) erstrecken;

d) eine erste gitterförmige und zylinderförmige Elektrode (6) die mindestens eine zweite Kathode (4) umschließt, wobei die erste gitterförmige und zylinderförmige Elektrode (6) mit einem kleineren Maß von der zweiten Kathode (4) beabstandet ist als die drahtförmigen Elektroden (5).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite gitterförmige und zylinderförmige Elektrode (9) die mindestens eine zweite Kathode (4) umschließt, wobei die zweite gitterförmige und zylinderförmige Elektrode (9) mit einem größeren Maß von der zweiten Kathode (4) beabstandet ist als die drahtförmigen Elektroden (5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des zylinderförmigen Gehäuses, des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters (2), der zylinderförmigen oder stabförmigen zweiten Kathode (4), der ersten gitterförmigen und zylinderförmigen Elektrode (6) und der zweiten gitterförmigen und zylinderförmigen Elektrode (7) kreisrund und deren Zylindermittelachsen identisch sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderförmige oder stabförmige Kathode (4) mit mindestens einem Kanal durchzogen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der evakuierbare Raum (3) vakuumversiegelt ist und ein Arbeitsgas aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch erste Mittel zum Evakuieren des evakuierbaren Raums und zweite Mittel zum Zuführen eines Arbeitsgases in den evakuierbaren Raum (3).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtförmigen Elektroden (5) auf einer Kreisbahn um die Zylinderachse des zylinderförmigen Elektronenaustrittsfensters (2) herum und mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.

Claims

1. Device for generating accelerated electrons, comprising a cylindrical electron exit window (2) as part of a cylindrical housing enclosing a evacuable space (3); at least one first cathode and an anode, by means of which a glow-discharge plasma is generatable in the evacuable space (3), wherein ions from the glow-discharge plasma are acceleratable onto the surface of at least one second cathode (4) and electrons emittable by the at least one second cathode (4) are acceleratable in the direction of the electron exit window (2), characterized in that

a) the at least one second cathode (4) is embodied in a cylindrical or rod-shaped fashion as a central component along the cylinder axis of the cylindrical electron exit window (2),

b) the cylindrical housing is embodied as the first cathode;

c) the anode is embodied as a number of wire-type electrodes (5), wherein the wire-type electrodes (5) are arranged around the second cathode (4) and extend along the cylinder length of the cylindrical electron exit window (2) partly or completely through the evacuable space (3);

d) a first grid-shaped and cylindrical electrode (6) encloses the at least one second cathode (4) wherein the first grid-shaped and cylindrical electrode (6) is spaced apart from the second cathode (4) with a smaller dimension than the wire-type electrodes (5).

2. Device according to Claim 1, characterized in that a second grid-shaped and cylindrical electrode (9) encloses the at least one second cathode (4), wherein the second grid-shaped and cylindrical electrode (9) is spaced apart from the second cathode (4) with a larger dimension than the wire-type electrodes (5).

3. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the cross sections of the cylindrical housing, of the cylindrical electron exit window (2) of the cylindrical or rod-shaped second electrode (4), of the first grid-shaped and cylindrical electrode (6) and of the second grid-shaped and cylindrical electrode (7) are circular and the cylinder centre axes thereof are identical.

4. Device according to any of the preceding claims, characterized in that the cylindrical or rod-shaped cathode (4) is pervaded by at least one channel.

5. Device according to any of Claims 1 to 4, characterized in that the evacuable space (3) is vacuum-sealed and has a working gas.

6. Device according to any of Claims 1 to 4, characterized by first means for evacuating the evacuable space and second means for feeding a working gas into the evacuable space (3).

7. Device according to any of the preceding claims, characterized in that the wire-type electrodes (5) are arranged on a circular path around the cylinder axis of the cylindrical electron exit window (2) and at an identical distance from one another.

Revendications

1. Dispositif de production d'électrons accélérés, comprenant une fenêtre de sortie d'électrons (2) cylindrique faisant partie d'un boîtier cylindrique entourant un espace (3) pouvant être mis sous vide ; au moins une première cathode et une anode au moyen desquelles un plasma à décharge luminescente peut être produit dans l'espace (3) pouvant être mis sous vide, dans lequel des ions issus du plasma à décharge luminescente peuvent être accélérés sur la surface d'au moins une deuxième cathode (4) et des électrons pouvant être émis par ladite au moins une deuxième cathode (4) peuvent être accélérés en direction de la fenêtre de sortie d'électrons (2), caractérisé en ce que

a) ladite au moins une deuxième cathode (4) est réalisée en forme de cylindre ou de barre comme un composant central le long de l'axe de cylindre de la fenêtre de sortie d'électrons (2) cylindrique ;

b) le boîtier cylindrique est réalisé comme une première cathode ;

c) l'anode est réalisée comme un nombre d'électrodes filiformes (5), les électrodes filiformes (5) étant disposées autour de la deuxième cathode (4) et s'étendant sur la longueur de cylindre de la fenêtre de sortie d'électrons (2) cylindrique partiellement ou complètement à travers l'espace (3) pouvant être mis sous vide ;

d) une première électrode (6) en forme de réseau et de cylindre qui entoure ladite au moins une deuxième cathode (4), la première électrode (6) en forme de réseau et de cylindre étant espacée de la deuxième cathode (4) à un pas inférieur à celui des électrodes filiformes (5).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une deuxième électrode (9) en forme de réseau et de cylindre entoure ladite au moins une deuxième cathode (4), la deuxième électrode (9) en forme de réseau et de cylindre étant espacée de la deuxième cathode (4) à un pas supérieur à celui des électrodes filiformes (5).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sections transversales du boîtier cylindrique, de la fenêtre de sortie d'électrons (2) cylindrique, de la deuxième cathode (4) en forme de cylindre ou de barre, de la première électrode (6) en forme de réseau et de cylindre et de la deuxième électrode (7) en forme de réseau et de cylindre sont circulaires et leurs axes centraux de cylindre sont identiques.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cathode (4) en forme de cylindre ou de barre est traversée par au moins un canal.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace (3) pouvant être mis sous vide est scellé sous vide et présente un gaz de travail.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par des premiers moyens pour mettre sous vide l'espace pouvant être mis sous vide et des deuxièmes moyens pour amener un gaz de travail dans l'espace (3) pouvant être mis sous vide.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes filiformes (5) sont disposées sur une trajectoire circulaire autour de l'axe de cylindre de la fenêtre de sortie d'électrons (2) cylindrique et avec le même espacement les unes par rapport aux autres.

Zeichnung