Elektronengeräte

Erster Teil Die Elektronenbewegung unter technischen Gesichtspunkten.- Einführung: Die Elektronenstrahlung in ihrer technischen Bedeutung.- A. Das Elektron im Feld.- I. Die Elektronenbewegung im statischen Feld.- a) Die Bewegung eines Elektrons.- 1. Das Elektron.- 2. Allgemeines über elektrische und magnetische Felder.- 3. Allgemeine Bewegungsgesetze und Bewegung im homogenen Feld.- 4. Bewegung im rotationssymmetrischen Feld.- 5. Ähnlichkeitsgesetze.- 6. Feld- und Bewegungsmodelle.- 7. Bahntendenz im elektrischen und magnetischen Feld.- b) Das Elektronenbündel unter optischen Gesichtspunkten.- 8. Das Brechungsgesetz der Elektronenoptik.- 9. Die Natur der Richtungsfokussierung.- 10. Der Satz von Helmholtz.- 11. Die verschiedenen Fokussierungen.- c) Besonderheiten des elektronenoptischen Strahlenganges.- 12. Grundsätzliche Unterschiede zwischen licht- und elektronenoptischen Medien.- 13. Einfluß der Elektronenladung auf den Strahlengang.- 14. Abhängigkeit der Feldwirkung von der Durchlaufungsrichtung.- 15. Beschleunigung und Rückverlegung.- 16. Einschnürung des Strahlenganges.- 17. Sammelwirkung des Verzögerungsfeldes.- II. Die Elektronenbewegung im Hochfrequenzfeld.- a) Fragen der Bewegung.- 1. Die schnellveränderlichen Felder.- 2. Die Bahnen im Hochfrequenzfeld.- 3. Richtungsfokussierung.- 4. Phasenfokussierung.- 5. Ähnlichkeitsgesetze.- b) Energetische Fragen.- 6. Energiebeziehungen.- 7. Einzelprozeß und Mittel.- B. Grundlagen technischer Anwendung.- III. Prinzipielle Fragen.- a) Befreiung von Elektronen aus dem Metall.- 1. Das Bild des Metalls.- 2. Möglichkeiten der Elektronenbefreiung.- 3. Glühemission.- 4. Lichtelektrische Emission.- 5. Sekundäremission.- b) Elektronenoptische Führungsprinzipien.- 6. Richtungsfokussierung und Abbildung.- 7. Dispersion und Analysierung.- 8. Dispersion und Fokussierung.- c) Wahl der Energiegröße.- 9. Energiewahl im statischen Feld.- 10. Energieumsatz im Hochfrequenzfeld.- d) Steuerungs-Prinzipien.- 11. Richtungssteuerung.- 12. Intensitätssteuerung.- 13. Formale Darstellung der Steuervorgänge.- e) Wiedereintritt der Elektronen ins Metall.- 14. Eintritt von Ladungen ins Metall.- 15. Energieumsetzungen beim Eintritt.- 16. Abtransport überschüssiger Ladung bzw. Energie.- f) Wechselwirkung mit dem äußeren Stromkreis.- 17. Der Vorgang der Wechselwirkung.- 18. Ladungsabfluß im quasistationären Fall.- 19. Einige Anwendungen der Wechselwirkungsbeziehungen.- 20. Fallende Kennlinie und Schwingungsanregung.- 21. Wechselwirkung mit dem Hochfrequenzschwingkreis.- IV. Kunstgriffe der Strahlführung.- a) Wahl und Gestaltung des Feldes.- 1. Elektrisches oder magnetisches Feld?.- 2. Feldabgrenzung.- 3. Feldsymmetrie und Feld Spiegelung.- 4. Elektrische Fokussierung ohne Zwischenpotential (Zweipolsystem).- 5. Feldbeeinflussung durch Gas.- b) Geschwindigkeitseinfluß.- 6. Feldstörungen an der Kathodenfläche.- 7. Feldgestaltung nahe der Kathode.- 8. Strahlengang von Ladungsträgern verschiedenen Vorzeichens.- 9. Erniedrigung der Elektronengeschwindigkeit zur Beeinflussung.- 10. Potentialschwellen als Filter.- c) Fragen der Geometrie des Strahlenganges.- 11. Abtastung eines Spektrums.- 12. Objektvergrößerung zur Ausmessung.- 13. Erreichung der Maximalwirkung.- d) Mehrfachanwendung.- 14. Anwendung mehrerer Zellen.- 15. Mehrfache Anwendung derselben Zelle.- 16. Kreisführung und Begrenzung der Stufenzahl.- 17. Mehrstufige Abbildung.- e) Rückwirkung und Rückkopplung.- 18. Rückwirkung und Verstärkung bei Steuervorgängen.- 19. Rückkopplung und Schwingungsanfachung.- V. Aufbauelemente.- a) Quelle der Ladungsträger.- 1. Die Glühkathode.- 2. Die lichtelektrische und sekundäremittierende Kathode.- 3. Herstellung positiver Ionen.- b) Beeinflussungselemente mit statischen Feldern.- 4. Sphärische elektrische Elektronenlinsen.- 5. Sphärische magnetische Elektronenlinsen.- 6. Zylinderlinsen.- 7. Dispersionsprisma und Fokussierungslinse.- 8. Elektronenspiegel.- 9. Die Blende und ihr Einbau.- 10. Lenard-Fenster.- 11. Filterfragen.- c) Beeinflussungselemente mit Wechselfeldern.- 12. Symmetrisches Ablenkelement.- 13. Verschluß.- 14. Wehnelt-Zylinder als Irisblende.- 15. Steuernetz.- 16. Phasenblende und Phasenlinse.- d) Nachweis der Ladungsträger.- 17. Sichtbarmachung von Strahlengängen.- 18. Der Leuchtschirm.- 19. Die photographische Aufnahme des Leuchtschirmbildes.- 20. Die direkte photographische Aufnahme (Innenaufnahme).- 21. Nachbeschleunigung.- Zweiter Teil Aufbau der Geräte.- Einführung: Terminologie und Systematik der Geräte.- A. Elektronengeräte mit (quasi) statischen Feldern.- VI. Intensitätsgeräte.- a) Einfachste Intensitätsgeräte zum Umsatz von Strahlung in Strom (Photozelle).- 1. Feldformen und Kennlinien der Vakuumzelle.- 2. Ausführungsformen üblicher Vakuumzellen.- 3. Ionisationskammer.- b) Intensitätsgeräte mit Sekundär-Elektronen-Verstärkung (Vervielfacher).- 4. Arten der Vervielfacher.- 5. Prallnetz-Vervielfacher.- 6. Prallplatten-Vervielfacher mit Elektronenlinsen.- 7. Prallplatten-Vervielfacher mit einfachen Fokussierungsfeldern.- 8. Anwendung und Leistung des Vervielfachers.- c) Weitere Intensitätsgeräte mit Verstärkung.- 9. Photozelle mit Gasfüllung.- 10. Auslösezähler.- 11. Proportionalitätszähler.- 12. Photozelle mit Lichtrückwirkung.- d) Intensitätsgeräte mit Steuerung (Elektronenröhre).- 13. Die Diode und ihre Charakteristik.- 14. Die Diode als Ventil.- 15. Die Triode und ihre Anwendung.- 16. Das Gitter als Steuerfläche.- 17. Einführung weiterer Gitter.- 18. Elektronenoptischer Einfluß der Gitterstruktur.- 19. Das Gitter als Elektronenfänger.- 20. Komplizierte Mehrgitterröhren.- 21. Steuerung durch ein Magnetfeld (Magnetron).- 22. Elektronenröhren mit einzelnen Bündeln.- VII. Lenard- und Röntgenröhre.- a) Lenard- und Röntgenröhre unter einheitlichen Gesichtspunkten.- 1. Verwandtschaft zwischen Lenard- und Röntgenröhre.- 2. Das Beschleunigungsfeld als Elektronenlinse.- 3. Besondere Fokussierungsmittel bei langem Strahl weg.- b) Höchstspannungsröhre.- 4. Problem der Spannungsfestigkeit.- 5. Erzeugung höchster Spannungen.- 6. Ausführungsformen.- c) Einzelheiten über die Röntgenröhre.- 7. Feinstruktur des Brennflecks.- 8. Strahlenschutz und Spannungsfestigkeit.- 9. Hochleistungsröhre.- 10. Einige besondere Röhrenkonstruktionen.- d) Verwandte Röhrenformen.- 11. Leuchtzellen.- VIII. Strahlgeräte.- a) Zur Theorie der Braunschen Röhre ohne Gaskonzentration.- 1. Entwicklung und Probleme.- 2. Aufbau der Braunschen Röhre.- 3. Beschleunigungschicht und Kathodenabbildung.- 4. Die Funktion der Anodenblende bei Kathodenabbildung.- 5. Einstellung des Brennflecks auf dem Schirm.- 6. Helmholtzscher Satz und Vorkonzentration.- 7. Vorkonzentration bei der Brennfleckeinstellung.- b) Kaltkathoden-Oszillograph.- 8. Aufbau des Oszillographen.- 9. Ausführung und Leistung des Oszillographen.- 10. Übergang zu niedrigen Spannungen.- c) Glühkathoden-Gaskonzentrationsröhre.- 11. Gaskonzentration.- 12. Die Röhre als Elektronenmikroskop.- 13. Kathodenfragen und Lebensdauerproblem.- 14. Empfindlichkeitsfragen grundsätzlicher Art.- 15. Empfindlichkeitserhöhung durch Zusatzfelder.- 16. Entwicklungsgang der technischen Gaskonzentrationsröhre.- d) Glühkathoden-Hochvakuumröhre.- 17. Das Entstehen der Hochvakuumröhre.- 18. Die Hauptsammellinse.- 19. Vorkonzentrationslinse und Steuerung.- 20. Technische Oszillographenröhre.- 21. Hochleistungsröhre.- e) Strahlgeräte als Bildfeldzerleger.- 22. Fernsehen mit dem Elektronenstrahl.- 23. Bildschreibröhren.- 24. Ikonoskop.- 25. Weitere Bildabtaströhren.- 26. Elektronenrastermikroskop.- 27. Weitere Strahlgeräte.- IX. Abbildungsgeräte.- a) Abbildung mit Elektronen.- 1. Abbildungsanordnung und Abbildungssystem28l.- 2. Nachweis der geometrischen Bildtreue.- 3. Unterschiede zwischen Licht- und Elektronenbild.- 4. Die Auf lösungsgrenze nach der Abbeschen Theorie.- 5. Weitere Begrenzungen der Auflösung.- b) Elektronenmikroskop geringer Vergrößerung.- 6. Das elektrische Mikroskop.- 7. Das magnetische Mikroskop.- 8. Zusatzteile zum Elektronenmikroskop.- 9. Besondere elektronenoptische Methoden.- 10. Einige Anwendungen.- c) Elektronen-Übermikroskop.- 11. Der Aufbau des mehrstufigen Elektronenmikroskops.- 12. Das magnetische Übermikroskop.- 13. Das elektrische Übermikroskop.- 14. Weitere Mikroskope hoher Auflösung.- 15. Auflösungsgrenze.- 16. Einige Anwendungen.- 17. Besondere apperative Verfahren.- Weitere Fortschritte.- d) Bildwandler.- B. Laufzeit- und Spektralgeräte.- X. Laufzeit-Geräte.- a) Richtungsänderungen im Hochfrequenzfeld.- 1. Ablenkwirkung des Kondensators.- 2. Wirkungen bei gekreuzten Ablenkkondensatoren.- 3. Sammel- und Zerstreuungslinse.- 4. Das Hochfrequenzfeld zur Geschwindigkeitsmessung.- 5. Massen- und Geschwindigkeitsanalyse durch das Hochfrequenzfeld.- 6. Ablenkfeld als Monochromator.- b) Geräte zur Erzeugung schneller Teilchen (Vielfachbeschleuniger).- 7. Linearer Vielfachbeschleuniger.- 8. Vielfachbeschleuniger mit Kreisführung der Ladungsträger.- 9. Das Zyklotron.- 10. Elektronenoptik beim Zyklotron.- c) Laufzeitgeräte zur Stromverstärkung (Vervielfacher).- 11. Übergang vom Vielfachbeschleuniger zum Vervielfacher.- 12. Pendel-Vervielfacher.- 13. Vervielfacher mit Kreisführung der Elektronen.- 14. Dynamischer und statischer Vervielfacher.- d) Erregung von Schwingungen.- 15. Das Auftreten von Schwingungen.- 16. Anordnungen zur Schwingungserregung und ihre Arbeitsweise.- 17. Mechanismus der Schwingungsanregung durch das Längsfeld.- 18. Schwingungsanregung durch den Ablenkkondensator.- 19. Übergang zur Potentialmulde.- 20. Pendelung im Längsfeld (Barkhausen-Kurz-Röhre).- 21. Ersatz der Potentialmulde durch ein Magnetfeld (Magnetfeldröhre).- 22. Der Längsstrom und seine Ausnutzung (geschlitzte Magnetfeldröhre).- 23. Geschwindigkeitsgesteuerte Laufzeitröhren.- XI. Spektralgeräte.- a) Die allgemeinen Fragen der Aufspaltung.- 1. Direkte (mechanische) Messung der Strahldaten.- 2. Indirekte Bestimmung der Strahldaten.- 3. Der allgemeine Spektrograph.- 4. Vereinfachung des allgemeinen Spektrographen.- b) Die allgemeinen Fragen der Fokussierung.- 5. Einführung der Richtungsfokussierung.- 6. Spektrographen mit Mehrfachfokussierung.- c) Spektrographen für einparametrige Strahlung.- 7. Übersicht über die Fragestellungen.- 8. Entwicklung des magnetischen Geschwindigkeits-Spektrographen.- 9. Querfeldmonochromator als Geschwindigkeits-Spektrograph.- 10. Weitere Monochromatoren.- 11. Massenspektrographie von Anodenstrahlen.- 12. Beugungsspektrograph.- d) Ältere Spektrographen für zweiparametrige Strahlung.- 13. Einfache e/m-Bestimmungsmethoden in historischer Übersicht.- 14. Massenspektrographie von Elektronen.- 15. Massenspektrographie ohne Fokussierung.- 16. Massenspektrographie mit Richtungsfokussierung.- 17. Massenspektrographie und Geschwin.digkeitsfokussierung.- e) Massenspektrographie mit doppelter Fokussierung.- 18. Doppelte Fokussierung im kombinierten langen Feld.- 19. Grundsätzliches über die Doppelfokussierung bei Astons Spektrograph.- 20. Mattauchs Spektrograph mit Doppelfokussierung.- 21. Weitere verbesserte Spektrographen.- 22. Anwendung des Präzisions-Massenspektrographen von Aston-Mattauch.- Schlußwort.- Literatur.