DE1189206B - Magnetisches Fokussierungssystem zur gebuendelten Fuehrung des Elektronenstrahls einer Wanderfeldroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/17

Nummer: 1189 206

Aktenzeichen: E17281IX d/21 g

Anmeldetag: 11. März 1959

Auslegetag: 18. März 1965

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Fokussierungssystem zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Wanderfeldröhre, das aus einer periodischen Folge von wenigstens angenähert gleichen, längs dem Wechselwirkungsbereich (Verzögerungsleitungsbereich) der Wanderfeldröhre angeordneten Permanentmagneten besteht, die in axialer Richtung abwechselnd entgegengesetzt gepolt und jeweils zwischen zwei die Wanderfeldröhre koaxial umschließenden Polschuhen angeordnet sind, so daß ein zur Verzögerungsleitung koaxiales, in der Richtung alternierendes magnetisches Längsfeld entsteht, das wenigstens angenähert einen sinusförmigen Verlauf zeigt (periodisches Permanentmagnetsystem), und das des weiteren ein permanentmagnetisches System aufweist, welches das Elektronenstrahlerzeugungssystem der Wanderfeldröhre koaxial umgibt und im Bereich des Elektronenstrahlerzeugungssystems ein wenigstens angenähert gleichförmiges (homogenes) magnetisches Längsfeld erzeugt.

Der Verlauf des für eine korrekte Fokussierung erforderlichen magnetischen Feldes ist in Fig. 1 durch die ausgezogene Kurvet in üblicher Weise dargestellt. Das magnetische Feld im Bereich des Elektronenstrahlerzeugungssystems (Bereich G in Fig. 1) ist räumlich gleichförmig, das magnetische Feld entlang der Verzögerungsleitung (Bereich H in Fig. 1) ist periodisch, d.h. räumlich in der Richtung wechselnd. Durch ein sogenanntes Anpassungsfeld im Bereich M wird das gleichförmige Längsfeld allmählich in das periodische Längsfeld übergeführt. Im Rahmen der bekannten Technik wird beispielsweise das periodische Feld durch eine periodische Folge in axialer Richtung abwechselnd entgegengesetzt gepolter permanenter Ringmagnete erzeugt, von denen jeder zwischen zwei Polschuhen angeordnet ist, welche die Verzögerungsleitung einer in das Fokussierungssystem eingesetzten Wanderfeldröhre koaxial umgeben, wobei alle Polschuhe und alle Magnete jeweils gleich sind. Die Magnete und Polschuhe würden, wenn sie allein wirkten, einen Feldverlauf erzeugen, der dem Verlauf der Kurve A im BereichH von Fig. 1 entspricht. Praktisch hat jedoch das zur Erzeugung des gleichförmigen magnetischen Feldes im Bereich G der F i g. 1 benutzte permanentmagnetische System ein beträchtliches Streufeld, und diese beeinflußt das Feld in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt des periodischen Permanentmagnetsystems. Das Ergebnis ist in F i g. 1 durch die gestrichelte Kurve angedeutet. Das Streufeld des für die Erzeugung des gleichförmigen Feldes im Bereich G verwen-Magnetisches Fokussierungssystem zur
gebündelten Führung des Elektronenstrahls
einer Wanderfeldröhre

Anmelder:

English Electric Valve Company Limited,

London

ίο Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Francis James Weaver, Great Baddow, Essex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. März 1958 (7938),
vom 11. Dezember 1958

deten permanentmagnetischen Systems ändert die ausgezogene Sinuskurve etwa in die Form der gestrichelt gezeichneten verzerrten Sinuskurve ab, was eine starke Abweichung von der gewünschten Fokussierung zur Folge hat. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Fokussierungsfehler in einer einfachen und praktisch befriedigenden Weise zu vermeiden.

Bei einem magnetischen Fokussierungssystem der eingangs erwähnten Art sind gemäß der Erfindung in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt des periodischen Permanentmagnetsystems die aufeinanderfolgenden Polschuhe derart unterschiedlich, insbesondere auch hinsichtlich der Innendurchmesser, bemessen, daß der das alternierende magnetische Längsfeld verzerrende Streufeldeinfluß des das Elektronenstrahlerzeugungssystem umgebenden permanentmagnetischen Systems im wesentlichen kompensiert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das das Elektronenstrahlerzeugungssystem umgebende permanentmagnetische System von einem hohlzylindrischen Permanentmagneten gebildet, und die Permanentmagnete des periodischen Permanentmagnetsystems sind ringförmig ausgebildet.

509 519/324

Die Polschuhe des periodischen Permanentmagnetsystems bestehen vorzugsweise aus Ringscheiben, die jeweils in ihrem zentralen Abschnitt beidseitig je ein ringförmiges Teilstück aufweisen.

Theoretisch sollten die Durchmesser der ringförmigen Polschuhteilstücke in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt des periodischen Permanentmagnetsystems kontinuierlich abgestuft sein. Eine praktisch genügende Annäherung an den theoretischen Idealfall, die den Vorzug wirtschaftlicher Fertigung besitzt, wird dadurch erreicht, daß die Abstufung so gewählt ist, daß die einander zugekehrten ringförmigen Polschuhteilstücke benachbarter Polschuhe abwechselnd einander gleich sind und abwechselnd den einen oder den anderen von zwei verschiedenen Innendurchmessern aufweisen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist im Längsschnitt schematisch in F i g. 2 dargestellt. Diese zeigt ein magnetisches Fokussierungssystem gemäß der Erfindung, in das eine rauscharme Wanderfeldröhre 1 bekannter Bauart mit einer wendeiförmigen Verzögerungsleitung 3 eingesetzt ist. Von der Wanderfeldröhre ist im wesentlichen nur ihre Hülle 2 a, 2 b dargestellt. Innerhalb des Hüllenteiles 2 α befindet sich das Elektronenstrahlerzeugungssystem, das einen Elektronenstrahl axial durch die wendeiförmige Verzögerungsleitung 3 hindurch zur Auffangelektrode am (nicht dargestellten) rechten Ende der Röhre schickt. Die Verzögerungsleitung 3 erstreckt sich praktisch über fast die ganze Länge des Röhrenteiles 2 b.

Das im Bereich des Elektronenstrahlerzeugungssystems erforderliche axiale, gleichförmige, magnetische Feld (wie bei G in Fig. 1 dargestellt) wird durch einen hohlzylindrischen Permanentmagneten 4 erzeugt, der in axialer Richtung magnetisiert ist. Das im Bereich der Verzögerungsleitung benötigte, räumlich in der Richtung wechselnde magnetische Feld wird durch eine Folge von permanenten Ringmagneten 5, 6, 7, 8, 9, 10 ... Λ-4, /i-3, n-2 ... erzeugt, von denen jeder ebenfalls in axialer Richtung magnetisiert ist. Aufeinanderfolgende Ringmagnete sind dabei entgegengesetzt gepolt, d. h., es sind einander Nordpole, dann Südpole, dann wieder Nordpole usw. benachbart. Zwischen aufeinanderfolgenden Ringmagneten sowie an den äußeren Enden des periodischen Permanentmagnetsystems ist jeweils ein ringscheibenförmiger Polschuh 11 aus magnetisch weichem Material angebracht. Die Polschuhe 11 weisen jeweils in ihrem zentralen Abschnitt beidseitig je ein ringförmiges Teilstück auf (in F i g. 2 sind diese Teilstücke mit 12, 13,14,15,16 ... P, P, P ... bezeichnet). Auf diese Weise hat jeder zwischen zwei Ringmagneten der Folge angebrachte Polschuh 11 ein Teilstück, das dem einen, und ein Teilstück, das dem anderen der beiden anliegenden Ringmagnete zugeordnet ist. In vergleichbaren magnetischen Fokussierungssystemen der bisher bekannten Art sind alle Polschuhe gleich, d. h. beispielsweise so, wie sie im rechten Teil von F i g. 2 dargestellt sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch die aufeinanderfolgenden Polschuhe in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt unterschiedlich bemessen. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das zum Magneten 5 gehörige Teilstückpaar 12 einen größeren Durchmesser als das zum Magneten 6 gehörige Teilstückpaar 13. Die Teilstückpaare 14 und 16 haben den gleichen Durchmesser wie das Paar 12, während das Teilstückpaar 15 mit dem Paar 13 übereinstimmt. Die verschiedenen Durchmesser der Polschuhteilstücke sind nach bekannten Prinzipien ausgewählt, um den Streufeldeinfluß des Magneten 4 zu kompensieren.

Im übrigen Fokussierungsbereich des periodischen Permanentmagnetsystems, d. h. in dem Bereich, der durch das Streufeld des Magneten 4 nicht erreicht

ίο wird, entsprechen die Polschuhteilstücke den bisher üblichen, d. h., sie sind alle gleich, wie die in F i g. 2 mit P bezeichneten Polschuhteilstücke, die zu den Magneten n-4, n-3 und n-2 gehören, erkennen lassen.

Theoretisch sollten die Durchmesser der Polschuhteilstücke in dem vom Streufeld des Magneten 4 beeinflußten Bereich des periodischen Permanentmagnetsystems zwar kontinuierlich abgestuft sein. Eine derartige Abstufung ist jedoch teuer, und das Experiment hat gezeigt, daß man eine genügend gute Annäherung an die idealen Verhältnisse auch mit einer Anordnung erreicht, wie sie vorstehend beschrieben und in F i g. 2 dargestellt ist, wo die Teilstückpaare in dem vom Streufeld des Magneten 4 beeinflußten Bereich abwechselnd einander gleich sind und abwechselnd den einen oder den anderen von zwei verschiedenen Innendurchmessern besitzen.

In Fig. 2 hat auch der erste, dem Magneten4 benachbarte Polschuh 11 auf jeder Seite ein ringförmiges Teilstück. Das dem Magneten 4 zugekehrte Teilstück mit dem kleineren Durchmesser ist an sich nicht notwendig. Es ist in der dargestellten Anordnung nur deswegen vorhanden, weil es aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft ist, möglichst einheitliche Polschuhe zu verwenden.

In F i g. 2 sind keine Vorrichtungen für die Erzeugung eines Anpassungsfeldes (RaumM in Fig. 1) vorgesehen. Derartige Vorrichtungen, die als solche bekannt sind, können, wenn notwendig, vorgesehen werden, jedoch ist im allgemeinen ein besonderes Anpassungsfeld nicht erforderlich, da das periodische Permanentmagnetsystem so konstruiert werden kann, daß eine gute Anpassung zwischen dem gleichförmigen Feld des Magneten 4 und dem sich anschließenden Feld des periodischen Permanentmagnetsystems von selbst erreicht wird. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß der Durchmesser der Polschuhteilstücke 12 so gewählt wird, daß das dem Magneten 5 zugeordnete Fokussierungsfeld auf den erforderlichen Wert angehoben wird und daß der Abstand M (Fig. 1) durch entsprechende Wahl des Durchmessers des Magneten 4 passend bemessen wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Fokussierungssystem zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Wanderfeldröhre, das aus einer periodischen Folge von wenigstens angenähert gleichen, längs dem Wechselwirkungsbereich (Verzögerungsleitungsbereich) der Wanderfeldröhre angeordneten Permanentmagneten besteht, die in axialer Richtung abwechselnd entgegengesetzt gepolt und jeweils zwischen zwei die Wanderfeldröhre koaxial umschließenden Polschuhen angeordnet sind, so daß ein zur Verzögerungsleitung koaxiales, in der Richtung alternierendes magnetisches Längsfeld entsteht, das wenigstens angenähert einen sinusförmigen Verlauf zeigt (periodisches Permanentmagnetsystem), und das

des weiteren ein permanentmagnetisches System aufweist, welches das Elektronenstrahlerzeugungssystem der Wanderfeldröhre koaxial umgibt und im Bereich desElektronenstrahlerzeugungssystems ein wenigstens angenähert gleichförmiges (homogenes) magnetisches Längsfeld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt des periodischen Permanentmagnetsystems die aufeinanderfolgenden Polschuhe derart unterschiedlich, insbesondere auch hinsichtlich der Innendurchmesser, bemessen sind, daß der das alternierende magnetische Längsfeld verzerrende Streufeldeinfluß des das Elektronenstrahlerzeugungssystem umgebenden permanentmagnetischen Systems im wesentlichen kompensiert ist.

2. Magnetisches Fokussierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Elektronenstrahlerzeugungssystem umgebende permanentmagnetische System von einem hohlzylindrischen Permanentmagneten gebildet wird und die Permanentmagnete des periodischen Permanentmagnetsystems ringförmig ausgebildet sind.

3. Magnetisches Fokussierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe des periodischen Permanentmagnetsystems aus Ringscheiben bestehen, die jeweils in ihrem zentralen Abschnitt beidseitig je ein ringförmiges Teilstück aufweisen.

4. Magnetisches Fokussierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbarten Abschnitt des periodischen Permanentmagnetsystems die Durchmesser der ringförmigen Polschuhteilstücke abgestuft sind.

5. Magnetisches Fokussierungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufung so gewählt ist, daß die einander zugekehrten ringförmigen Polschuhteilstücke benachbarter Polschuhe abwechselnd einander gleich sind und abwechselnd den einen oder den anderen von zwei verschiedenen Innendurchmessern aufweisen (Fi g. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
»IRE Transactions on Electron Devices«, Januar
1958, S. 35 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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