DE1099090B - Wanderfeldroehre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern, bei der die nicht in sich geschlossene, durchgehende Verzögerungsleitung einer glatten Elektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) gegenüberliegt und die mindestens zwei in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgende Elektronenquellen aufweist, die in gleicher Richtung längs der Verzögerungsleitung sich fortpflanzende und mit der Verzögerungsleitung gekoppelte Elektronenstrahlen aussenden.

Derartige Röhren, die auch als Wanderfeldmagnetrons bezeichnet werden, sind bekannt. Dabei wird zwischen der Verzögerungsleitung und der im allgemeinen parallel dazu angeordneten Leitelektrode ein elektrisches Gleichfeld erzeugt (indem an die Verzögerungsleitung ein bezüglich der Leitelektrode positives Potential angelegt wird), und in dem Raum zwischen der Verzögerungsleitung und der Leitelektrode herrscht außerdem ein konstantes Magnetfeld, das im wesentlichen senkrecht zum elektrischen Feld verläuft. Bei Abwesenheit des Hochfrequenzfeldes läuft ein Elektronenstrahl, der in den Raum zwischen den beiden Elektroden eingeführt ist, parallel zur Verzögerungsleitung und senkrecht zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern durch diesen Raum hindurch.

Es ist ferner bekannt, daß bei Anwesenheit eines Hochfrequenzfeldes die Elektronen des im Raum zwischen Verzögerungsleitung und Leitelektrode laufenden Strahles allmählich von der Verzögerungsleitung abgefangen werden, d. h., während der Elektronenstrahl sich im Raum zwischen diesen Elektroden fortpflanzt, trifft ein Teil der Elektronen auf die Verzögerungsleitung auf. Dies hat eine Erwärmung der Verzögerungsleitung und eine Verringerung der Intensität des Elektronenstrahles, somit also eine Minderung der Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden elektromagnetischen Welle zur Folge.

Es sind bereits Röhren der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen längs der Verzögerungsleitung mehrere im Abstand voneinander befindliche Kathoden angeordnet sind, damit eine gleichmäßigere Wechselwirkung längs der Verzögerungsleitung erzielt und diese dadurch besser ausgenutzt wird. Die bekannte Lösung bewirkt aber, daß der von einer Kathode kommende Elektronenstrahl über die benachbarte Kathode hinwegläuft, so daß die von diesen Kathoden kommenden Elektronenstrahlen wechselseitig gekoppelt sind, miteinander interferieren können und hierdurch den Betrieb der Röhre stören.

Es sind auch Röhren bekannt, die mehrere Elek-Wanderfeldröhre

mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

Mündien-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 20. Februar 1956

Georges Guilbaud und Andre Dubois, Paris, sind als Erfinder genannt worden

tronenstrahlerzeuger und ebenso viele ringförmige Verzögerungsleitungen aufweisen. Die Verzögerungsleitungen sind in Serie geschaltet und in verschiedenen Ebenen rings um einen gemeinsamen Zylinder angeordnet; die von den Strahlerzeugern gelieferten Elektronenstrahlen verlaufen in Umfangsrichtung des genannten Zylinders. Bei diesen Röhren erwärmt sich jede der Verzögerungsleitungen in gleichem Maße wie bei den gewöhnlichen Röhren mit einer einzigen Verzögerungsleitung, und die Wechselwirkung ist ebenfalls schlecht verteilt.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einer Röhre der eingangs erwähnten Art dadurch beseitigt, daß die in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgenden Elektronenstrahlen gegenseitig vollständig entkoppelt sind.

Die erfindungsgemäße Wanderfeldröhre ist bei gegebenen Abmessungen imstande, höhere Leistungen abzugeben als die bisher bekannten Röhren. Sie kann entweder als Verstärker oder als Schwingungserzeuger Verwendung finden. Die Elektronenstrahlen üben dabei keine Wechselwirkung aufeinander aus.

Vorzugsweise ist zur Entkopplung der Elektronenstrahlen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektronenquellen je eine Auffangelektrode vorgesehen, die auf dem gleichen Gleichpotential liegt wie die Verzögerungsleitung. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Auffangelektrode der-

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art ausgebildet und mit der Leitelektrode fluchtend angeordnet, daß die Fortpflanzung der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Wellen nicht gestört wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin ist

Fig. 1 ein Schnitt einer erfindungsgemäßen Röhre längs 1-1 in Fig. 2 und

Fig. 2 ein Achsenschnitt derselben Röhre längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Röhre ist eine kreisförmige Rückwärtswellen-Oszillatorröhre (eingetragenes Warenzeichen »Carcinotron«). Die Röhre besitzt einen evakuierten zylindrischen Kolben 1, der eine durchgehende Verzögerungsleitung 2 und eine Gegenelektrode (Leitelektrode) enthält. Die Verzögerungsleitung 2 ist koaxial mit dem Kolben, an welchem sie befestigt ist, während die kreisförmige Leitelektrode 3 von Isolierstiften oder Muffen 4 gehaten wird. Die Verzögerungsleitung 2, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann, ist am strahlaufwärts gelegenen Ende mit einer Ausgangsleitung 5 gekoppelt, während ihr anderes Ende mit einer Dämpfung 6 versehen ist. Die Elektrode 2 ist ebenso wie der Kolben 1 und der positive Pol der Spannungsquelle 7 geerdet. Die Spannungsquelle 7 liefert mit mehreren einstellbaren Anzapfungen die nötigen Gleichspannungen. Eine Anzapfung erzeugt über den Anschluß 22 das radial gerichtete elektrische Gleichfeld zwischen den Elektroden 2 und 3. Ferner erzeugen die Polschuhe 8 (Fig. 2) eines entsprechenden Magneten das axial gerichtete Magnetfeld. Bis hierher handelt es sich um eine bekannte Röhrenkonstruktion.

Erfindungsgemäß enthält die Röhre eine erste Elektronenquelle 9 und eine erste Auffangelektrode 10. Die Quelle 9 ist an sich bekannt und, wie bei Rückwärtswellenröhren üblich, am Ende der Verzögerungsleitung 2 in der Nähe der Ausgangsleitung 5 angeordnet. Die Elektronenquelle 9 umfaßt eine Kathode 16, die in einer Ausnehmung der Fokussierplatte 15 untergebracht ist, und eine weitere Fokussierplatte 17. Diese beiden Platten verlaufen im wesentlichen parallel zur allgemeinen Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls zwischen den Elektroden 2 und 3. Der Innenraum 18 der Elektronenquelle 9 stellt also im wesentlichen eine Fortsetzung des von der Verzögerungsleitung 2 und der Leitelektrode 3 begrenzten Raumes dar. Die Platten 17 und 15 erhalten ihre Vorspannungen über die Anschlüsse 23 und 24. Die Auffangelektrode 10 ist in einer Ausnehmung der Leitelektrode 3 befestigt und wird durch entsprechende Anschlüsse (nicht dargestellt) auf das Potential der Verzögerungsleitung 2 gebracht. Die Oberfläche der Auffangelektrode setzt (räumlich gesehen) die Leitelektrode 3 fort, so daß sie die Ausbreitung der Hochfrequenzwelle in der Verzögerungsleitung 2 nicht stört. Gegebenenfalls kann die Auffangelektrode auch in bekannter Weise oberflächenbehandelt sein, um eine Sekundäremission zu verhindern.

Die erfindungsgemäße Röhre enthält zusätzlich eine zweite Elektronenquelle 11 und eine zweite Auffangelektrode 12. Die Elektronenquelle 11 befindet sich unmittelbar hinter der Auffangelektrode 10 (in Richtung des Elektronenstrahls gesehen) und ist identisch mit der Elektronenquelle 9. Die Elektroden 15', 16' und 17' entsprechen den Elektroden 15 bis 17 der Elektronenquelle 9. Der Innenraum 18' der Elektronenquelle 11 ist jedoch zur Hauptrichtung der Elektroden 2 und 3 geneigt, um der Störwirkung der Auffangelektrode 10 auf das elektrische Feld Rechnung zu tragen und hierdurch dieselbe im wesentlichen zu kompensieren. Die verschiedenen Elektroden der Elektronenquelle 11 befinden sich auf den gleichen Potentialen wie die entsprechenden Elektroden der Elektronenquelle 9. Die Kathode 16' der Quelle 11 ist aber mit einem separaten Anschluß versehen, der unabhängig vom Anschluß 20 der Kathode 16 der

ίο Quelle 9 ist, damit die beiden Kathoden auf Wunsch an verschiedene Potentiale gelegt werden können.

Die erfindungsgemäße Röhre arbeitet folgendermaßen: Der von der Elektronenquelle 9 ausgesandte Elektronenstrahl 25 verläuft durch den Raum zwisehen den Elektroden 2 und 3 quer zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern und dann durch den Bereich der Auffangelektrode 10. Hier existiert kein elektrisches Feld, weil die Verzögerungsleitung 2 und die Elektrode 10 auf geichem Potential liegen.

Die Elektronen des Elektronenstrahls 25, die während der Ausbreitung längs der Verzögerungsleitung 2 nicht von derselben abgefangen wurden, werden dann durch das Magnetfeld gegen die Auffangelektrode 10 abgelenkt, so daß der Elektronenstrahl 25 vollständig abgefangen wird, bevor er die Elektronenquelle 11 erreichen kann. Der Elektronenstrahl 26, der von der Elektronenquelle 11 ausgesandt wird, verläuft unter den gleichen Bedingungen entlang demjenigen Teil der Verzögerungsleitung 2, der jenseits der Auffangelektrode 10 gelegen ist. Die Elektronen des Elektronenstrahls 26, die auf ihrer Bahn noch nicht von der Verzögerungsleitung 2 abgefangen wurden, werden dann am Ende derselben von einer Auffangelektrode 12 bekannter Art, die mit dem Kolben 1 aus einem Stück besteht, aufgenommen. Wie durch die Erfahrung bestätigt wird, wird durch eine Neigung der Elektronenquelle 11 in der beschriebenen Weise eine korrekte Fortpflanzung des Elektronenstrahls 26 im Raum zwischen den Elektroden 2 und 3 gewährleistet, trotz der durch die Auffangelektrode 10 bewirkten Störung des elektrischen Feldes.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z. B. mehr als zwei aufeinanderfolgende Elektronenstrahlen längs der durchgehenden Verzögerungsleitung Verwendung finden. Ferner ist die Erfindung auf jede Röhre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern anwendbar, ob dieselbe kreisförmig oder geradlinig, als Schwingungserzeuger oder Verstärker gebaut ist.

. Wenn die erfindungsgemäße Röhre als Verstärker Verwendung finden soll, dient die Leitung 5 in Fig. 1 als Eingangsleitung, während am anderen Ende der Verzögerungsleitung eine Ausgangsleitung angekoppelt wird. In diesem Falle können die Dämpfungsglieder 6 weggelassen werden. Ferner kann die Dämpfung auch außerhalb der Röhre angebracht sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wanderfeldröhre · mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern, bei der die nicht in sich geschlossene, durchgehende Verzögerungsleitung einer glatten Elektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) gegenüber-Hegt und die mindestens zwei in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgende Elektronenquellen aufweist, die in gleicher Richtung längs der Verzögerungsleitung sich fortpflanzende und mit der Verzögerungsleitung gekoppelte Elektronenstrahlen aussenden,

dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgenden Elektronenstrahlen gegenseitig vollständig entkoppelt sind.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Entkopplung der Elektronenstrahlen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektronenquellen je eine Auffangelektrode vorgesehen ist, die auf dem gleichen Gleichpotential liegt wie die Verzögerungsleitung.

3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode derart ausgebildet und mit der Leitelektrode fluchtend angeordnet ist, daß die Fortpflanzung der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Wellen nicht gestört wird.

4. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode in einer Ausnehmung der Leitelektrode untergebracht ist.

5. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsfläche (n) der der Verzögerungsleitung in deren mittleren Bereich gegenüberliegenden Elektronenquelle(n) in bezug auf die Verzögerungsleitung ίο und die zu ihr parallele Leitelektrode geneigt angeordnet ist (sind).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Zusatzpatentschrift Nr. 61 021 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 940 063) ;
USA.-Patentschrift Nr. 2 687 777.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen