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Elektronenstrahlschalter
Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Entladungseinrichtungen und insbesondere auf elektronische Schalter und Verteiler.
Bei bestimmten Arten von Übertragungsanlagen für elektrische Signale, beispielsweise bei Anlagen für die Vielfachtelephonie und Vielfachtelegraphie, ist es erforderlich, mehrere
Schaltkreise, die einen Anschluss gemeinsam haben, nacheinander und wiederholt zu schliessen.
Zu den für diesen Zweck bisher verwendeten Geräten gehören elektronische Entladungseinrichtungen, bei denen ein Elektronenstrahl derart abgelenkt wird, dass er nacheinander auf mehrere Auffangelektroden auftrifft. Eine der prinzipiellen Beschränkungen, denen solche Einrichtungen unterliegen, besteht in der mässigen Stärke des über den Elektronenstrahl erzielbaren Stromes. Ferner sind bei solchen Einrichtungen verhältnismässig komplizierte Bauteile und Geräte erforderlich, um die Konzentration und die Fokusierung des Elektronenstrahles auf die Auffangelektroden zu gewährleisten. Schliesslich haben diese Einrichtungen grosse Abmessungen und komplizierten Aufbau.
Der Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, die Steuerung einer Vielzahl von Schaltkreisen in Anlagen für die Signalübertragung zu erleichtern. Im besonderen befasst sich die Erfindung damit, die Leistungsfähigkeit von elektronischen Schaltern und Verteilern zu erhöhen, die Fokusierung des Elektronenstrahles in Entladungseinrichtungen mit Elektronenstrahlen zu erleichtern und zu verbessern, den Aufbau von elektronischen Schaltern und Verteilern zu vereinfachen, die verschiedenen Auffangelektroden oder Anoden in solchen Einrichtungen wirksam voneinander zu trennen und schliesslich eine sehr wirkungsvolle Modulation bei elektronischen Entladungseinrichtungen mit mehreren Auffangelektroden zu erzielen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in einem elektronischen Verteiler oder Schalter eine langgestreckte Kathode und eine Mehrzahl von Auffangelektroden oder Anoden verwendet, die auf einer die Kathode umschliessenden und koaxial mit dieser verlaufenden zylindrischen Fläche liegen.
Nach einem Merkmal der Erfindung wird zwischen der Kathode und den Auffangelektroden oder Anoden ein sich bewegendes, insbesondere rotierendes magnetisches Feld erzeugt, dessen
Kraftlinien stets senkrecht zur Längsachse der
Kathode verlaufen. Dieses Feld sammelt die von der Kathode austretenden Elektronen in zwei Strahlen, die derart fokusiert werden, dass sie auf zwei in Richtung der magnetischen
Kraftlinien diametral gegenüberliegenden Auffangelektroden oder Anoden eine elektronische Abbildung der Kathode hervorrufen.
Wenn sich das Feld dreht, dann werden diese Abbildungen verschoben und die Elektronenstrahlen treffen also nacheinander auf die verschiedenen Anoden auf.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden zwischen den benachbarten Anoden Abschirmungen vorgesehen, die verhindern, dass
Sekundärelektronen, welche an einer Anode ausgelöst werden, zu den benachbarten Anoden übergehen. Diese Abschirmungen können gruppenweise miteinander verbunden und derart gespeist werden, dass sie ein synchron mit dem magnetischen Drehfeld rotierendes elektrostatisches Feld mit solcher Drehphase erzeugen, dass der elektrische Feldvektor stets parallel zu den magnetischen Kraftlinien liegt. Auf diese Weise wird einer der beiden radialen Elektronenstrahlen unterdrückt und es verbleibt nur noch ein einziger rotierender Strahl, der nacheinander auf die einzelnen Anoden auftrifft.
Die Ströme über die Anoden können mit Hilfe eines der Kathode benachbarten und diese umschliessenden Gitters moduliert werden.
Ein solches Gitter bewirkt eine Modulation durch einen echten Raumladungseffekt über die gesamte aktive Kathodenfläche und ermöglicht es daher, eine hohe Wirksamkeit zu erzielen.
Die Erfindung soll nun mit den erwähnten und noch weiteren Merkmalen zum besseren Verständnis an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Ausführungsform einer elektronischen Entladungseinrichtung mit dem eigentlichen Entladungsgefäss und mit Spulen zur Erzeugung eines
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magnetischen Feldes ; ein Teil der Hülle des Entladungsgefässes ist weggelassen, um dessen inneren Aufbau erkennen zu lassen. Fig. 2 ist eine vorwiegend im Schnitt dargestellte
Seitenansicht der elektronischen Entladungseinrichtung nach Fig. 1. Fig. 3 ist ein Schnittbild in der Ebene 3-3 der Fig. 2. Fig. 4 ist ein der Fig. 3 ähnlicher Schnitt durch eine Modifikation der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer Kathode und einer zugeordneten Anode, in der verschiedene Achsen angegeben sind, die zur Erläuterung der Wirkung des magnetischen Feldes auf die von der Kathode austretenden Elektronen dienen.
Fig. 6 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht und Fig. 7 eine Seitenansicht eines zweiphasigen Felderregersystems, das sich für die Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes bei der in Fig. 1 dargestellten elektronischen Entladungseinrichtung eignet. Fig. 8 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf ein magnetisches Felderregersystem mit mehrphasiger Erregung. Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, welche die elektrische Zuordnung der Abschirmungen oder Trennwände in der Einrichtung nach Fig. 1 für die Erzeugung eines
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Quetschfuss 12 vorgesehenen Einführungs- drähte 21 erfolgen.
Selbstverständlich können auch andere Kathodenarten, beispielsweise direkt geheizte Kathoden, Anwendung finden.
Zwischen den isolierenden Gliedern 16 und 17 sind auf einer zylindrischen, koaxial mit der
Kathode 19 verlaufenden Fläche mehrere einander ähnliche Auffangelektroden oder Anoden aus gekrümmtem Metallblech angeordnet. Diese
Anoden 22 können. an den isolierenden Gliedern anliegen und durch kurze Drähte oder Stifte 35, die mit den Anodenblechen beispielsweise durch
Schweissung verbunden sind und mit ihren Enden in Öffnungen der isolierenden Glieder 16 und 17 passen, in gleichen gegenseitigen Abständen gehalten werden. Die einzelnen elektrischen Verbindungen mit den Anoden können mittels der Drähte 24 hergestellt werden, welche an die im Flansch 13 vorgesehenen Einführungsdrähte 25 angeschlossen sind.
Zwischen den benachbarten Anoden 22 sind in radialer Richtung metallische Abschirmungen oder Trennwände 26 angeordnet, die in radiale Schlitze der isolierenden Glieder 16 und 17 passen. Diese Abschirmungen 26 können über Sammeldrähte 27 insgesamt oder gruppenweise zusammengeschaltet sein, wobei einer dieser Drähte an einen im Quetschfuss 12 gelagerten Einführungsdraht 28 angeschlossen ist. Bei der besonderen dargestellten Ausführungsform sind alle Abschirmungen miteinander verbunden, doch kann diese Verbindung, wie bereits erwähnt wurde und später noch genauer erläutert werden soll, auch in einzelnen Gruppen erfolgen.
Beim Betrieb der Einrichtung wird an die Anoden 22 eine mässig hohe, gegenüber der Kathode 19 positive Spannung gelegt, beispielsweise in der Grösse von 135 Volt ; an die Anoden werden die einzelnen Ausgangskreise angeschlossen. Die Abschirmungen 26 können an einer in bezug auf die Kathode positiven Spannung von 75 Volt liegen ; es kann aber an diese Abschirmungen, wie noch beschrieben werden soll, auch eine Wechselspannung gelegt werden. Ferner sind Mittel vorgesehen, um zwischen der Kathode 19 und den Anoden 23 ein homogenes magnetisches Feld zu erzeugen, dessen Kraftlinien senkrecht zur Längsachse der Kathode verlaufen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführungsbeispiel besteht das Felderregersystem aus einem Paar seriengeschalteter
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Der Einfluss des magnetischen Feldes wird aus den folgenden Überlegungen verständlich :
Im allgemeinen wird ein Elektron, das sich in einem magnetischen Feld bewegt, einer Krafteinwirkung durch das Feld unterworfen, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elektrons und zur Feldrichtung verläuft. Die Grösse dieser Kraft wird durch das Produkt H. e. v. angegeben, wobei H die Stärke des homogenen Magnetfeldes, e die Ladung des Elektrons und v die Geschwindigkeit desselben in Richtung senkrecht
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zum Magnetfeld ist. Die resultierende Bahn des Elektrons ist gekrümmt.
Wenn das Elektron eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Magnetfeldes hat, dann beschreibt es eine spiralförmige Bahn um die Kraftlinien des Feldes.
Bei der in Fig. 5 schematisch dargestellten Einrichtung, die aus einer zylindrischen Kathode K
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koaxial mit der Kathode angeordnet ist, werden verschiedenartige Elektronenbahnen erhalten, wenn die Anode ein positives Potential V hat, um ein radiales elektrostatisches Feld zu bilden, während parallel zur X-Achse ein homogenes Magnetfeld erzeugt wird. Ein Elektron, das von der Kathode in einem Punkt des Schnittes mit der Ebene Y = 0 in radialer Richtung austritt, wandert auf einer geraden Linie parallel zur X-Achse zur Anode, da seine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Feld H Null ist.
Für alle Elektronen, die im rechten Winkel zu dieser Richtung austreten, also in der Ebene X = 0, ist bei allen über einem kritischen Wert liegenden Feldstärken die Krümmung der Elektronenbahn so stark, dass die Elektronen nicht auf die Anode auftreffen, sondern in die Nähe der Kathode zurückkehren.
Elektronen, die in irgendeinem anderen Punkt aus der Kathode K austreten, beschreiben infolge des Magnetfeldes spiralförmige Bahnen in der
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gelangen zu der Anode. Die Spiralen sind an den beiden von der X-Ebene durchsetzten Seiten der Kathode gegensinnig.
Auf diese Weise werden zwei diametral entgegengesetzte, radial und parallel zu den magnetischen Kraftlinien verlaufende Elektronenstrahlen erhalten. Unter gewissen Bedingungen können diese Elektronenstrahlen auf die Anode fokusiert werden, so dass auf der Anode zwei elektronische Abbildungen der Kathode entstehen. Eine allgemeine Bedingung für eine solche Fokusierung besteht darin, dass der Krümmungsradius einer jeden Elekronenbahn klein im Vergleich zum Radius der Kathode sein muss. Eine speziellere Bedingung besagt, dass jedes Elektron während seiner Laufzeit zur Anode gerade eine oder mehrere Halbwindungen um die magnetischen Kraftlinien vollenden muss.
Es hat sich gezeigt, dass im letzteren Fall verhältnismässig schwache Magnetfelder angewendet werden können, um eine für die meisten praktischen Zwecke hinreichende Fokusierung zu erhalten, wobei der Radius der Elektronenbahn im wesentlichen ebenso gross wie oder grösser als der Radius der Kathode ist. Die zur Erzielung einer solchen Fokusierung erforderlichen Parameter können aus folgenden Überlegungen bestimmt werden :
Die Krümmung einer Elektronenbahn wird so verlaufen, dass die auf das Elektron wirkende Zentrifugalkraft gerade durch die vom Magnetfeld bewirkte Zentripetalkraft ins Gleichgewicht gesetzt wird. Dieses Kräftegleichgewicht wird unter der Bedingung
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erhalten, wobei m die Elektronenmasse und r der Krümmungsradius ist, während die übrigen Grössen die bereits erläuterte Bedeutung haben.
Setzt man
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dann kann man den Krümmungsradius auch durch
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ausdrücken, oder in praktischen Einheiten durch
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hiebei ist r in cm, V in Volt und H in Gauss einzusetzen.
Die Winkelgeschwindigkeit m des Elektrons um die Kraftlinien des magnetischen Feldes kann durch
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dargestellt werden. Soweit H konstant ist, bewegen sich also alle Elektronen um die Kraftlinien mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.
Die Geschwindigkeitskomponente der Elektronen in der Z-Richtung bestimmt sich nach der Gleichung
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worin t die Zeit und Yo der Ordinatenwert Y desjenigen Punktes auf der Kathode ist, in dem das Elektron austritt. Aus dieser Gleichung erkennt man, dass die Geschwindigkeitskomponente in der Z-Richtung für den Fall Y-Yo den Wert Null hat. Wenn das Elektron die Yo-Ebene kreuzt, dann ist die elektrostatische Kraft in der Y-Richtung fast Null und das Elektron bewegt sich daher, ungeachtet der X-Komponente, in einem im wesentlichen feldfreien Raum. Der Wert von 00 kann dann in diesem Punkt durch Vergleich der Richtung des Elektrons in diesem Punkt mit seiner ursprünglichen Richtung ermittelt werden.
Auf diese Weise erkennt man, dass jedes Elektron die Y-Ebene durchsetzt, wenn wu = nr : ist, wobei n eine ganze Zahl ist. Mit anderen Worten durchsetzen alle Elektronen, wenn man Laufzeitunterschiede infolge der Krümmung der Kathodenoberfläche vernachlässigt, die YO-Ebene nach gleichen Zeitintervallen und man erreicht
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wendig ist, dann wird der Elektronenstrahl auf die Anode fokusiert und die resultierende
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elektronische Abbildung ist aufrechtstehend und hat gleiche Grösse wie der Elektronen emittierende Teil der Kathode.
Es lässt sich zeigen, dass unter Voraussetzung eines kleinen Verhältnisses von
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die Laufzeit ? i oder T2 für die von der Kathode zur Anode wandernden Elektronen aus den Beziehungen
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bei Vernachlässigung der Raumladung bzw.
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unter Berücksichtigung der Raumladung bestimmt werden kann. Kl und K2 sind Variable, die in Abhängigkeit vom Verhältnis der Elektroden-
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<tb>
<tb> R2 <SEP> K1 <SEP> K2
<tb> R.
<tb>
R,
<tb> 5 <SEP> 0-61 <SEP> 0-88
<tb> 10 <SEP> 0-65 <SEP> 0-88
<tb> 20 <SEP> 0-63 <SEP> 0-87
<tb> 40 <SEP> 0-61 <SEP> 0-84
<tb> 60 <SEP> 0. <SEP> 60 <SEP> 0. <SEP> 82
<tb> 100 <SEP> 0#58 <SEP> 0#79
<tb>
Wenn man für die Laufzeit den Wert einsetzt, der für eine Umdrehung erforderlich ist, dann erhält man folgende Beziehung für die Fokusierungsbedingungen
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einzusetzen ; K ist aus der obenstehenden Tabelle zu entnehmen und hat für raumladungsfreie Bedingung den Wert K1, bei Vorhandensein einer Raumladung den Wert K2.
Man erkennt, dass in Gleichung (7) die ursprünglichen Elektronengeschwindigkeiten und die Einflüsse des Magnetfeldes auf die Raumladung vernachlässigt sind. Der Einfluss der ursprünglichen Elektronengeschwindigkeiten ist ziemlich gering. Das magnetische Feld erhöht die Raumladung etwas und vergrössert dadurch die Laufzeit. Berücksichtigt man jedoch die Tatsache, dass die Elektronen spiralförmige Bahnen beschreiben, dann erkennt man, dass das Magnetfeld die Grössenordnung der Stärke des Fokusierungsfeldes nach Gleichung (7) nicht stark beeinflusst. Man erkennt ferner aus Glei- chung (7), dass der Einfluss der Krümmung der
Kathode vernachlässigt ist und die Gleichung daher nur für Regionen gilt, innerhalb deren der Winkel zwischen der Normalen auf die
Kathodenfläche und der Richtung des Magnet- feldes nicht gross ist.
Für praktische Zwecke gibt jedoch die Gleichung (7) mit hinreichender
Näherung die magnetische Feldstärke an, die zur Fokusierung des Strahles auf die Anode erforderlich ist. In manchen Fällen kann die für eine gute Fokusierung erforderliche Feld- stärke allerdings beträchtlich grösser, beispiels- weise um den Faktor 1'5-3 grösser als der aus Gleichung (7) gerechnete Wert sein.
Die Lage der elektronischen Abbildungen wird ausschliesslich durch die Richtung des magnetischen Feldes bestimmt. Es ist daher bei einer Anordnung der in Fig. 1 dargestellten
Art möglich, durch Änderung der Feldrichtung den Elektronenstrahl von einer Anode zur anderen zu bewegen. Wenn das Feld kontinuierlich rotiert, dann drehen sich auch die Elektronenstrahlen in gleicher Weise und treffen nacheinander auf die verschiedenen Anoden auf, wobei die Kreise, die zwischen jeder Anode und der Kathode angeschlossen sind, aufeinanderfolgend geschlossen und geöffnet werden.
In den Fig. 6,7 und 8 sind zwei Ausführungsformen von Felderregersystemen zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes dargestellt. Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Anordnung befindet sich das elektronische Entladungsgefäss 10 innerhalb eines magnetischen Kernes 30, der beispielsweise aus Eisen besteht und vier gleichmässig gegeneinander versetzte Pole 31 aufweist, von denen jeder eine Spule 32 trägt. Die Höhe des Kernes 30 kann im wesentlichen mit der Bauhöhe des Elektrodensystems übereinstimmen. Die diametral gegenüberliegenden Spulen 32 sind paarweise derart miteinander verbunden, dass die gegenüberliegenden Pole 31 entgegengesetzte Polarität haben. Wie Fig. 6 zeigt, können die Spulen zur Erregung mit Zweiphasenstrom beispielsweise an einen Zweiphasengenerator 50 angeschlossen werden.
In ähnlicher Weise kann man für die Erregung auch mehrphasige Ströme anwenden.
In Fig. 8 ist beispielsweise ein Kern mit den Spulanschlüssen für die Erregung mit Dreiphasenstrom wiedergegeben, wobei die Spulen wie in Fig. 6 wieder derart gepolt sind, dass diametral gegenüberliegende Pole 31 entgegengesetzte Polarität haben.
Unter Umständen, beispielsweise wenn mehrphasiger Strom nicht vorhanden ist, kann das rotierende Magnetfeld unter Anwendung eines Kernes 30 mit vier Polen 31 und vier Spulen 32 gemäss Fig. 6 auch von einem Einphasenstrom abgeleitet werden. Die Schaltungsweise für einphasigen Erregerstrom ist in Fig. 10 wiedergegeben, in der jede Spule 32 zwei diametral gegenüberliegende Spulen der Anordnung nach Fig. 6 bedeutet. Wie Fig. 10 zeigt, ist im Kreis einer jeden Spule 32 ein Kondensator 40 vor-
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gesehen ; die Impedanzen der Spulen und Kondensatoren sind so gewählt, dass die Ströme durch die Spulen 32 (in Fig. 10) gegeneinander um 90 phasenverschoben sind.
Es ist zu erkennen, dass es durch die Erfindung möglich ist, fokusierte Elektronenstrahlen in einfacher Weise und mit einfachem Aufbau zu erzielen. Ferner ist zu erkennen, dass man auf diese Weise verhältnismässig starke Entladungsströme erzielen kann, da es die magnetische Fokusierung ermöglicht, Elektronen zu fokusieren, welche die Kathode in einem weiten Richtungsbereich verlassen, so dass elektronische Schalter und Verteiler mit hoher Leistungsfähigkeit erhalten werden. Darüber hinaus sammelt die magnetische Fokusierung die Elektronen nur im tatsächlichen Brennpunkt, so dass die zerstreuende Wirkung der Raumladung der Elektronen weitgehend herabgesetzt wird.
Das rotierende homogene Feld erzeugt, wie dargelegt wurde, Elektronenstrahlen in zwei diametral entgegengesetzten Richtungen. Bei einigen Anwendungen ist jedoch nur ein einziger rotierender Strahl erwünscht. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken lässt sich eine solche Einrichtung erhalten, indem man ein elektrostatisches Feld anwendet, das sich mit dem Azimut um die Längsachse des Elektrodenaufbaues ändert. Bei einer besonderen Ausführungsform dieses Erfindungsgedankens werden in der Nähe der die Elektronen aufnehmenden Oberfläche der Anoden 22 Mittel zur Erzeugung eines Potentiales vorgesehen, das synchron mit dem magnetischen Drehfeld rotiert und um die Längsachse des Elektrodenaufbaues sinusförmig verläuft.
Demnach soll sich also das Potential Ve in einem beliebigen Punkt der zylindrischen Fläche, auf der sich die Anoden befinden, nach der Beziehung
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ändern, wobei ci, den Drehwinkel einer senkrecht zur Richtung des magnetischen Feldes orientierten Achse bedeutet.
Bei einer solchen Potentialverteilung ist der elektrische Vektor in der elektronischen Entladungseinrichtung stets parallel zum magnetischen Feld und das elektrische Feld stimmt mit demjenigen Feld überein, das von Parallelebenen erzeugt werden würde, in deren physikalischer und elektrischer Mitte die Kathode liegt. Das elektrische Feld hat konstante Stärke und gleichförmige Drehgeschwindigkeit. In einem beliebigen Zeitpunkt ist das elektrische Feld auf der einen Seite der Kathode positiv und es bildet sich daher in dieser Richtung ein Elektronenstrahl ES aus. Auf der diametral entgegengesetzten Seite der Kathode ist das elektrische Feld hingegen negativ und verhindert daher die Ausbildung eines Elektronenstrahles in der diametral entgegengesetzten Richtung.
Das elektrische Feld beeinflusst natürlich die Laufzeit der Elektronen und es ist daher erforderlich, für die Fokusierung des Strahles auf die Anoden eine andere magnetische Feldstärke als sonst anzuwenden. Die Stärke des erforderlichen magnetischen Feldes kann unter Vernachlässigung der Krümmung der Kathode und der Einflüsse des magnetischen Feldes auf die Raumladung näherungsweise durch die Beziehung
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bei Vernachlässigung der Raumladung oder durch die Beziehung
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unter Berücksichtigung der Raumladung angegeben werden.
Eine Möglichkeit zur Erzeugung des gewünschten elektrischen Feldes ist in Fig. 9 dargestellt, wo die Abschirmungen oder Trennwände 26 in vier Gruppen zusammengefasst sind und von einem Zweiphasengenerator, ähnlich dem Generator 50 in Fig. 6, derart gespeist werden, dass diametral gegenüberliegende Gruppen jeweils gegensinnige Polung haben. In dieser Figur sind die Trennwände in solcher räumlichen Beziehung zusammengefasst, dass sie in Verbindung mit einem Felderregersystem der in Fig. 6 dargestellten Art für-das Entladungsgefäss 10 verwendet werden können, wobei die Achse X-X die angedeutete Richtung hat.
Es ist ohne weiteres einzusehen, dass zur Speisung der Trennwände auch eine Stromquelle mit mehr als zwei Phasen verwendet werden kann. Beispielsweise kann man für diesen Zweck eine dreiphasige Stromquelle benutzen, wobei dann die Abschirmungen oder Trennwände in sechs Gruppen zusammengefasst werden müssen. Die Anzahl der Gruppen bei einer mehrphasigen Speisung ist immer doppelt so gross wie die Phasenzahl.
Selbstverständlich können die Spulen 32 und die Abschirmungen oder Trennwände 26 von der gleichen Wechselstromquelle gespeist werden.
So werden beispielsweise im Falle eines Zweiphasennetzes bei einer elektronischen Entladungseinrichtung, bei der die Trennwände gemäss Fig. 9 zusammengefasst und bezüglich des Kernes 30 in Fig. 6 in der durch die Bezugsachse X-X angedeuteten Weise angeordnet sind, übereinstimmend bezeichnete Leitungen (PH1 bzw. PH2) miteinander verbunden.
Die Abschirmungen oder Trennwände 26 setzen sich, wie an Fig. 3 deutlich zu erkennen ist, über die die Elektronen aufnehmenden Anodenflächen nach innen fort und verhindern dadurch, dass Sekundärelektronen, die an einer beliebigen Anode 22 ausgelöst werden, zu den benachbarten Anoden übergehen.
Bei einigen Anwendungen ist es erwünscht, den Elektronenstrahl bzw. die Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von einem einfachen oder zusammengesetzten Signal zu modulieren. Das kann mit Hilfe des in Fig. 4 wiedergegebenen zylindrischen Gitters 33 erreicht werden, das in
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der Nähe der Kathode liegt, gleiche Ausdehnung wie diese hat und sie koaxial umgibt. Das
Gitter 33 ist zweckmässig freitragend und als geflochtene Korb mit groben Maschen aus dünnem Draht aufgebaut, um eine Verminderung des Stromes zu den Anoden durch Auffangen der Elektronen seitens der Gitterdrähte zu vermeiden.
Man erkennt, dass die magnetische Fokusierung vom Standpunkt der Modulation einen bemerkenswerten Vorteil ergibt, da hiebei die Modulation durch eine echte Raumladungswirkung über die gesamte aktive Kathodenfläche erreicht wird, während bei Einrichtungen mit elektrostatischer Fokusierung die Modulation auf einer Änderung der Kathodenfläche beruht, von der die Elektronen austreten.
Ein typisches Schaltbild, das eine Anwendung eines elektronischen Schalters oder Verteilers gemäss der Erfindung zeigt, ist in Fig. 11 schematisch wiedergegeben. Die Anoden 22 werden in bezug auf die Kathode 19 durch eine Spannungsquelle, etwa eine Batterie 34, auf positivem Potential gehalten. Jeder Anoden-KathodenKreis enthält ein Ausgangselement, wie etwa die Primärwicklung eines Übertragers 35. Das Steüergitter 33 kann in bezug auf die Kathode, beispielsweise durch eine Batterie 36, vorgespannt und über einen Eingangsübertrager 37 mit einer einfachen oder zusammengesetzten Signalspannung beaufschlagt werden.
Die Abschirmungen oder Trennwände 26 können an eine positive Anzapfung der Batterie 34 angeschlossen sein, wenn ein zweistrahliger Betrieb gewünscht ist, oder aber mit Wechselspannungen gespeist werden, um in der an Hand der Fig. 9 beschriebenen Weise einen einzigen rotierenden Elektronenstrahl ES zu erzeugen.
Elektronische Entladungseinrichtungen der erfindungsgemässen Bauart können beispielsweise gemäss Fig. 12 in Anlagen für die Vielfachtelephonie oder Vielfachtelegraphie benutzt werden. Die in dieser Figur dargestellten elektronischen Entladungseinrichtungen haben im allgemeinen ähnlichen Aufbau wie die früher beschriebenen. Jede Entladungseinrichtung ist jedoch an Stelle der Trennwände 26 mit einer Beschleunigungselektrode 41 ausgerüstet, die eine Vielzahl von Schlitzen 42 aufweist, von denen jeder einer der Anoden zugeordnet ist.
Der links in Fig. 12 dargestellte sendeseitige Verteiler enthält ferner eine Mehrzahl von Platten 23, die je einer Anode 22 gegenüberliegen und eine Öffnung 44 aufweisen, welche gleiche Grösse wie die projizierte Fläche des emittierenden Kathodenteiles 19 hat und in gleicher radialer Richtung wie die entsprechende Öffnung in der Beschleunigungselektrode 41 liegt. Der rechts in Fig. 12 dargestellte empfangsseitige Verteiler enthält ein Gitter 33.
In den Verteilern werden in der beschriebenen
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sendeseitigen Verteiler werden die Elektronenströme zu den einzelnen Anoden durch Spannungen moduliert, die den Platten 43 über die Eingangsübertrager 37 aufgedrückt werden. Die Anoden 22 sind miteinander beispielsweise über den Leiter 45 verbunden und werden in bezug auf Kathode auf positivem Potential, etwa in der Grössenordnung von 100 Volt, gehalten.
Die Beschleunigungselektrode 41 kann beispielsweise etwa 75 Volt bezüglich der Kathode positiv sein und die Platten 33 werden etwa 45 Volt in bezug auf die Kathode negativ vorgespannt.
Es ist zu erkennen, dass der im Ausgangswiderstand 46 fliessende Strom aus den zusammengesetzten Strömen der verschiedenen Anoden besteht. Über einen entsprechenden Übertragungskanal 48 werden dem Eingangswiderstand 47 des empfangsseitigen Verteilers Spannungen aufgedrückt, die diesem zusammengesetzten Strom entsprechen. Dadurch werden die Elektronenströme zu den Anoden 22 des empfangsseitigen Verteilers moduliert und sofern die Strahlen Z, i und L2 synchron rotieren, entspricht der im Ausgangskreis einer jeden Anode des empfangsseitigen Verteilers fliessende Strom dem Strom im Eingang des zugeordneten Plattensystems 43 beim sendeseitigen Verteiler.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronenstrahlschalter mit einem Gefäss, das eine Kathode und eine Mehrzahl von Anoden umschliesst, welche auf einer zylindrischen, die Kathode umgebenden Fläche angeordnet sind, gekennzeichnet durch ein magnetisches Erreger- system (29) zur Erzeugung eines homogenen magnetischen Drehfeldes, dessen Kraftlinien senkrecht zur Längsachse der Kathode (19) verlaufen, so dass die von der Kathode emittierten Elektronen in wenigstens einem rotierenden Strahl gesammelt werden, der nacheinander auf die Anoden (22) auftrifft.
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