DE1491536C - Permanentmagnetische Fokussierungseinrichtung für Lauffeldröhren - Google Patents
Permanentmagnetische Fokussierungseinrichtung für LauffeldröhrenInfo
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Description
1 2
Die Erfindung .betrifft eine permanentmagnetische zugsweise eine Wendel 8 gemäß F i g. 2, bis zu einem
Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung nicht dargestellten Elektronenstrahlkollektor, der mit
des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, insbesondere einem Absaugrohr 9 abgeschlossen ist. Elektromagne-
Rückwärtswellenröhre, mit zwei koaxial zur Elek- tische Schwingungsenergie wird über einen Ausgang 10
tronenstrahlachse · polarisierten Permanentmagneten, 5 abgenommen.
die — in Strahlrichtung gesehen — vor und nach dem Die Fokussierungseinrichtung der dargestellten
Strahlweg in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugungs- Röhre ist allgemein mit 11 bezeichnet und weist zwei
systems bzw. des Elektronenstrahlkollektors der Lauf- schüsseiförmig ausgebildete Abschirmungen 12 und 13
feldröhre angeordnet sind und an deren dem Elek- auf, die bei 14 vereinigt sind.
tronenstrahl zugewandten Stirnseiten koaxial zu io Zwei axial polarisierte Permanentmagnete 18 und 19
diesen angeordnete Polkappen tragen, die an den zum sind jenseits der beiden Enden der Röhre 6 angeordnet.
Elektronenstrahl zugewandten Stirnseiten jeweils eine Die Permanentmagnete 18 und 19 sind Ringzylinder,
sich in Richtung der Elektronenstrahlachse erstreckende wie dargestellt, und sind mit einem Abschnitt 20 ver-
und koaxial zu ihr angeordnete ringförmige Verlange- sehen, in dem der Außeruiurchmesser sich verringert,
rung aufweisen. Bei einer bekannten Fokussierungs- 15 Jeder geeignete Klebstoff kann dazu verwendet werden,
einrichtung dieser Art (USÄ.-Patentschrift 2 991 391) die Magnete 18 und 19 dauernd an den Abschirmungen
waren die Permanentmagnete schüsseiförmig aus- 12 bzw. 13 zu befestigen, und zwar mit den Außengebildet
und bildeten gleichzeitig eine Abschirmung flächen 21 bzw. 22. Die inneren Endflächen 23, 24 der
gegen magnetische Streufelder und waren die Pol- beiden Permanentmagnete 18 bzw. 19 sind mit Polkappenverlängerungen
von den Polkappen getrennte 30 kappen 25 bzw. 26 versehen, die mit einem geeigneten
und an diesen befestigte Büchsen. Gemäß einem Klebstoff permanent befestigt sind. Zwei dielektrische
älteren Vorschlag wurden bei einer Fokussierungs- Zwischenlagen 29, 30, beispielsweise aus Teflon, sind
einrichtung der eingangs genannten Art ringförmige in abgestuften Teilen der Polkappen 25 und 16 anPermanentmagnete
verwendet und ein weichmagne- geordnet und sorgen für einen stabilen Paßsitz der
tisches Abschirmgehäuse, und die Verlängerungen der 25 Wanderfeldröhre in der Fokussierungseinrichtung.
Polkappen waren an diese angeformt (deutsches In F i g. 2 sind schematisch die Polkappen 25, 26 Patent 1 491 519). dargestellt, die vorzugsweise aus einem Werkstoff
Polkappen waren an diese angeformt (deutsches In F i g. 2 sind schematisch die Polkappen 25, 26 Patent 1 491 519). dargestellt, die vorzugsweise aus einem Werkstoff
Aufgabe der Erfindung ist es, eine permanent- hoher Permeabilität und niedriger Reluktanz bestehen,
magnetische Fokussierungseinrichtung der eingangs wie Weicheisen, zusammen mit einem Längsschnitt
genannten Art so auszubilden, daß die Stärke des er- 30 durch die Verzögerungsleitung 8, einer üblichen Wenzeugtcn
Fokussierungsfeldes in Richtung des Elek- del. Ein linearer hohler Elektronenstrahl 35, koaxial
,tronenstrahls abnimmt. Wird nämlich ein solches mit der Strahlachse Z, durchquert die Verzögerungs-Fokussierungsfeld
verwendet, bewirken die üblichen leitung in axialer Richtung zwischen den Polkappen.
Raumladungskräfte im Strahl eine Expansion des Wie durch die divergierenden unterbrochenen Linien
Strahls, so daß die Strahlelektronen auf die Verzöge- 35 dargestellt ist, die Elektronen im Strahl darstellen
rungsleitung der Lauffeldröhre auf deren ganzer sollen, treffen dauernd Elektronen auf die Verzögerungsaxialer
Länge aufprallen. Dadurch wird wiederum leitung auf. Um den elektronischen Wirkungsgrad in
der Abstand zwischen dem Außenumfang eines bei- einem Rückwärtswellenoszillator auf ein Maximum
spielsweise hohlen Elektronenstrahls und dem Innen- zu bringen, sollen erfindungsgemäß 50 bis 100 °/0 des
umfang der Verzögerungsleitung verringert, und da- 40 Strahls längs der Wendel zwischen deren beiden Enden
durch wird wiederum ein besserer elektronischer Wir- auftreffen. Wenn ein in diesem Bereich liegender
kungsgrad erreicht. Prozentsatz des Strahls auf die Verzögerungsleitung
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten per- aufprallt, ergibt sich ein verbesserter elektronischer
manentmagnetischen Fokussierungseinrichtung da- Wirkungsgrad, wobei unter elektronischem Wirkungsdurch
gelöst, daß der Innendurchmesser des freien 45 grad das Verhältnis der H F-Ausgangsleistung zur
Endes der ringförmigen Verlängerung der in der Nähe Gleichstrom-Eingangsleistung des Rückwärtswellendes
Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe Oszillators verstanden wird.
gegenüber dem Innendurchmesser des freien Endes Um ein solches Aufprallen des Strahls längs der
der ringförmigen Verlängerung der in der Nähe des axialen Ausdehnung der Verzögerungsleitung 8 zu er-Elektronenstrahlerzeugersystems
angeordneten Pol- 50 halten, wird ein Magnetfeld mit abnehmender Stärke, kappe derart größer ausgebildet ist, daß das magne- wie durch die Kurve B in F i g. 2 dargestellt ist, vertische
Fokussierfeld in Richtung des Elektronenstrahls wendet. Die Kurven B, C und D in F i g. 2 sind Darabnimmt.
Stellungen der Magnetfeldstärke H längs der Elek-
Besonders günstige Werte für das Verhältnis der tronenstrahlachse Z zwischen den Polkappen. Die
Innendurchmesser zueinander und zum Abstand der 55 Kurve C stellt die Magnetfeldstärke längs der Achse Z
freien Enden voneinander ergeben sich aus den Unter- dar, wenn die Polkappen zusammen mit zwei an-
ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung in gepaßten Permanentmagneten keine geometrischen
Verbindung mit der Zeichnung; es zeigt Verformungen aufweisen. Mit anderen Worten, wenn
F i g. 1 einen Schnitt durch eine Lauffeldröhre und identische Magnete und identische Polkappen ver-
F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Wen- 60 wendet werden, ergibt sich die Kurve C mit einer Ein-
del-Verzögerungsleitung und Polkappen für die Röhre Senkung in der Mittelebene, die durch M' dargestellt
nach F i g. 1 und grafisch den Verlauf der Stärke des ist und die unerwünscht ist.
Fokussierfeldes. Wenn die Polkappe 26 in der Nähe des Elektronen-
In F i g. 1 ist eine Lauffeldröhre 6 mit linearem Strahlerzeugersystems mit einer axialen Verlängerung
Strahl, nämlich ein Rückwärtswellenoszillator (BWO) 65 37 versehen ist, wird der Feldstärkenverlauf gegenüber
dargestellt. Ein vorzugsweise hohler Elektronenstrahl Kurve C verzerrt, so daß sich ein Magnetfeldverlauf
wird mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem 7 er- gemäß Kurve D längs der Achse Z ergibt. Es ist damit
zeugt und durchquert eine Verzögerungsleitung, vor- zwar ein Magnetfeld veränderlicher Stärke erreicht
worden, es bleibt aber immer noch eine Einsenkung
der Feldstärke im Bereich zwischep den beiden Enden,
die unerwünscht ist. Um diese Einsenkung des Magnetfeldes zu beseitigen und gleichzeitig die Magnetfeldstarke
am kollektorseitigen Ende der Verzögerungsleitung, ist die Polkappe 25 in der Nähe des Elektronenstrahlkollcitors
mit einer axialen Verlängerung 38 gemäß F i g. 2 versehen. Die sich dadurch ergebende
Feldstärkenkurve zwischen den Polkappen längs der Achse Z wird jetzt durch die Kurve B dargestellt, d. h.,
die Feldstärke nimmt praktisch linear in Richtung der Achse Z ab. Der Neigungsgrad dieser Abnahme ist
selbstverständlich eine Konstruktionsgröße und kann je nach dem gewünschten Auffangen des Strahls variiert
werden. Es wurde festgestellt, daß das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser A6 der Polkappenverlängerung
37 in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems, dem Innendurchmesser/I4 der Polschuhverlängerung
38 in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors und dem axialen Abstand L zwischen
den Verlängerungen in folgenden Grenzen liegen soll:
A6: Ax : L = 1 ± 20%: 2 ± 20°/0: 2 ± 50%.
Die Möglichkeit, die Neigung der Magnetfeldstärke durch Veränderung des Querabstandes der innendurchmesser
der Verlängerungen der Polkappen von der Zentralachse zu regeln, ermöglicht eine vereinfachte
Konstruktion und eine Neigungsregelung, ohne daß komplizierte Techniken angewandt werden müssen,
wie Verwendung von gesättigten Polkappen, bei denen eine kritische Beherrschung der physikalischen und
elektrischen Parameter der Fokussiereinrichtung erforderlich ist. Die erwähnten Abmessungen Ax, A6 und L
werden genauer wie folgt definiert:
Ax = Durchmesser der zentralen öffnung in der
Polkappe 25 in der Nähe des Kollektors am dem Elektronenstrahlerzeugersystem zugewandten
Teil der Verlängerung 38;
A6 = Durchmesser der zentralen Öffnung in der
Polkappe 26 in der Nähe des Elektronen-
strahlerzeugungssystems im dem Kollektor
zugewandten Teil der Verlängerung 37 und
L = axialer Abstand zwischen den Polkappen.
Es ist zu erwähnen, daß die Außenumfangsform der
Verlängerungen 37, 38 der Polkappen vorzugsweise ähnlich der Außenform der Permanentmagnete selbst
gewählt wird. Wenn also rechteckige oder nicht kreisförmige Formen der Permanentmagnete verwendet
werden, sind ähnliche Formen für die Polkappen zu verwenden. Das durch die Kurve B dargestellte Magnetfeld
mit abnehmender Stärke zwischen den beiden Enden des Rückwärtswellenoszillators 6 sorgt im notwendigen
Grade für ein Auftreffen des Strahls längs der Verzögerungsleitung, um den elektronischen Wirkungsgrad
des Oszillators zu verbessern. Wenn die Leistungsanforderungen bei Rückwärtswellenoszillatoren
vergrößert werden, muß der Grad, in dem der Strahl auftrifft, entsprechend geändert werden, und
zwar entsprechend der zulässigen Größe der Stromaufnahme
bei einer bestimmten Verzögerungsleitung. Es wurde festgestellt, daß ein 100%iges Abfangen des
Strahls längs der Achse der Verzögerungsleitung zwischen
den beidenEnden einen maximalen elektronischen Wirkungsgrad ergibt und daß der elektronische Wirkungsgrad
entsprechend abweicht, wenn ein geringerer Teil des Strahls aufprallt
IO
Claims (3)
1. Permanentmagnetische Fokussierungseinrich-
tung zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, insbesondere Rückwärtswellenröhre,
mit zwei koaxial zur Elektronenstrahlachse polarisierten Permanentmagneten, die
— in Strahlrichtung gesehen — vor und nach dem
ao Strahlweg in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems
bzw. des Elektfonenstrahlkollektors der Lauffeldröhre angeordnet sind und an
deren dem Elektronenstrahl zugewandten Stirn- ' Seiten koaxial zu diesen angeordnete Polkappen
as ' tragen, die an den zum Elektronenstrahl zugewandten
Stirnseiten jeweils eine sich in Richtung der Elektronenstrahlachse erstreckende und koaxial
zu ihr angeordnete ringförmige Verlängerung aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser (Ax) des freien Endes
der ringförmigen Verlängerung (38) der in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe
(25) gegenüber dem Innendurchmesser (A6) des freien Endes der ringförmigen Verlängerung (37)
der in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems(7) angeordneten Polkappe (26) derart
größer ausgebildet ist, daß das magnetische Fokussierfeld in Richtung des Elektronenstrahls (35)
abnimmt
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Innendurchmesser
der freien Enden der ringförmigen Verlängerungen
in folgenden Grenzen liegt:
A6: Ax = (I ±20%): (2 ±20%)
wenn Ax der Innendurchmesser de* freien Endes der
ringförmigen Verlängerung (38) der in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe
(25) und A6 der Innendurchmesser des
freien Endes der ringförmigen Verlängerung (37) des in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems
(7) angeordneten Polkappe (26) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Durchmesser
zum Abstand der beiden Polkappen yoneinander in folgenden Grenzen liegt: A6: Ax: L = (I ± 20%): (2 ± 20%): (2 ± 50%),
wenn L der axiale Abstand der beiden freien Enden der ringförmigen Verlängerungen (37, 38) ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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