189940. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elektronágyú elektronsugár előállítására, különösen nagy áramsűrűség elérésére a célfelületen
5 189940 6 más paramétereivel és így kompromisszumra van szükség. A fent említett 3 740 607 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból olyan lamináris áramlású elektronágyú és eljárás ismerhető meg, amelynek révén nagy áramsűrűségű sugár nyerhető az egyéb minőségi jellemzők megőrzése mellett. Ezen ismert elektronágyú közvetett fűtésű csészeformájú kálóddal rendelkezik, amelynek első részén ellenállásfűtés türemkedik ki. Ezen kitüremkedés felületére emittáló réteget alkalmaznak. A katód kitüremkedését körülvevő vezérlőelektródán lyuk van, és felülete 0-45 fokos szöget zár be a tengelyre merőleges felületre és az elektróda emittáló felületéhez közel van, és tulajdonképpen a katód felületének lényegében véve a meghosszabbítása. Ez az elektróda tulajdonképpen egy modulátor. A szóbanforgó elektronágyú anódja tengelyirányban el van mozdítva a kátédtól, formája, hengeres, amelynek felforditott vége a katód felé van irányítva. Ez a vég egy lyukkal van ellátva, amelynek átmérője nagyobb, mint a katód kitüremkedéséé és ennek a végnek a felülete az elektronágyú tengelyéhez viszonyítva 0-45 fokos szögben fekvő felülethez viszonyítva elkeskenyedik. Az anódnak ez a kátédhoz képesti elmozdítása a vezérlő elektróda és az anód élének az elektronágyú tengelyére merőleges felülethez képesti dőlésszöge, valamint a vezérlő elektródára és az anódra kapcsolt feszültség úgy van megválasztva, hogy az ily módon kialakuló elektromos tér merőlegesen irányuljon a katód teljes emittáló felületére és a kátédhoz képest eltávolított divergáló elektronlencsét hozzon létre. Az anód mögött két további hengeres elektróda van elhelyezve, amelynek feszültsége nagyobb, mint az anódé, és amelyek két gyorsító konvergáló elektronlencsét alkotnak. Amennyiben szükséges, még egy mágneses rendszert is alkalmaznak, amelynek tekercse az elektonágyút befogadó készülék burkolatán kívül van elhelyezve és amely mágneses elektronlencsél alkot. A kátédból emittált azon elektronok, amelyeknek energiája elegendő ahhoz, hogy legyőzze az alacsony értékű katódfeszültséget, lényegesen felgyorsulnak, és a majdnem párhuzamos pályákon mozogva laminárisán áramlanak. Az anód fordított végénél ezek a pályák eltérülnek, és kialakítják a katód virtuális képét a katód emittáló része mögött. A konvergáló lencserendszer tárgya az imaginárius kép és a nagy távolságnak köszönhetően lehetővé teszi az igen alacsony értékű nagyítást az eletronsugár alkalmazási felületén, vagyis a célfelületen, illetve képernyőn. Ez a megvalósítás lehetővé teszi annak a határáramnak a lényeges megközelítését, amely áramsürüséget a Langmuir-féle kifejezés határoz meg anélkül, hogy az elektronágyúban lényeges áramveszteség lépne fel. A Silzar és D.J. Bates egy gyakorlati kivitelezés során az elméletileg lehetséges maximális áramsűrűség 30%-át érték el. Ez a fajta kialakítás lehetővé teszi a modulátor feszültségértékének lényeges csökkentését, amely elengedhetetlen a sugáráramnak egészen kicsiny értéktől maximális értékre való változtatásához. Az ilyen fajta elektronágyúk zárási feszültsége 12-20 V nagyságrendjébe esik. Habár lényegesen alacsonyabb, mint a keresztező típusú elektronágyúknál, a feloldóképesség foka az áram növekedésével továbbra is 20% körüli értéken marad. Jelen találmány szerint kátédból emittált elektronáramból a divergens pályán koaxiális kúpok oldalfelületein haladó elektronokat elválasztjuk, ahol a kúp csúcsszöge 0-0,5 radian csúcsszögtartományokon belül van a központi szög körül, és 0,5-1,5 radián belül, mielőtt azokat elektronlencsék fókuszálnák, és a kicsiny, 0-1 elektronvolt (eV) energiaszintű elektronokat leválasztjuk, előnyösen pályájuknak körkörös szimmetrikus energiaanalizátorban való elhajlitása révén. A találmány szerinti elektronágyúnál a forgás szimmetrikus elektródák mint formáló elektródák energiaanalizátort alkotnak, amelynek belépő nyílása tengelyirányban el van távolitva a katód aktív felületétől oly módon, hogy az elektronsugár hajlásszöge ezen rés tartományában a rendszer tengelyéhez képest 0-0,5 radián körül változik, a 0,5-1,5 radián értékű középponti szög körül. Az elektronágyú katódja itt is hengerként alakítható ki, amely felületének egy része gyűrű alakban és 0,01-10 mm szélességben emittáló réteggel van ellátva. Az elektronágyú ellátható az analizátor és az elektronlencsék között egy további elektróddal, amely egy keskeny koaxiális gyűrűszerű réssel együttműködve ekvipotenciális vonalakat alakit ki. Egy további kiviteli alaknál ez a rés körkörös és így a helytelen szögben érkező és nagyobb oldalszög irányú sebességgel rendelkező elektronokat ütközés révén kiküszöböli. A találmány szerinti elektronágyú mindkét kiviteli változata esetében a kialakított elektronsugarak élesen behatároltak mind energiájuk, mind mozgásirányuk tekintetében. Ezen végső elektód alakja tetszőleges formájúra tervezehető, és ennek következtében lehetőséget ad arra, hogy az elektronlencsék hosszúsága lényegesen csökkenthető legyen, aminek következtében viszont a teljes szerkezet, vagyis a képcső nyakának hossza lecsökkenthető. A találmány szerint a Langmuir-féle követelmény kielégíthető, amely tulajdonképpen arra vonatkozik, hogyan nyerhető maximális áramsűrűség az elektronsugár felhasználási területén. Követelmény annak révén elégit-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
