DE1491540A1 - Method and device for focusing an electron beam - Google Patents

Method and device for focusing an electron beam

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DE1491540A1 DE19631491540 DE1491540A DE1491540A1 DE 1491540 A1 DE1491540 A1 DE 1491540A1 DE 19631491540 DE19631491540 DE 19631491540 DE 1491540 A DE1491540 A DE 1491540A DE 1491540 A1 DE1491540 A1 DE 1491540A1
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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Fokussieren einea'n Elektronenstrahles, Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Fokussiersysteme, insbesondere auf solche Systeme, bei denen ein Strahl geladener Partikel über eine grössere Weg-strecke hinweg fokussiert wird. Method and device for focusing an electron beam. The invention relates to magnetic focusing systems, in particular to systems in which a beam of charged particles is focused over a relatively large distance.

Bei einer Iiaufzeitrdhre wird beispielsweise ein Blektronenstrahl längs einer ausgedehnten Wegstrecke, die benachbart einer Wechselwirkungsschaltung liegt, fokussiert. Die Wechselwirkungsschaltung ist üblicherweise als Wendel ausgebildet, längs derer eine Welle fortsohreitet,mit der der Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt. Für einen wirksamsten Betrieb ist es wichtig, den Elektronen- strahl zylindrisch und im allgemeinen innerhalb der Wendel begrenzt zu halten. BHin bekanntes System zum Erzeugen und Halten eine Elektronenstrahles in zylindrischer Form ist in dem Brillouin'echen Pokuesierprinzip zu erblicken, das-sich innbesondere bei Elektronenstrahlen hoher Dichte bewährt at, Bei einer derartigen Anordnung ist die Blektronenkanone vom Fokus ier-Magnetfeld abgeschirmt und die Elektronen, wenn@sie in das Magnetfeld eintreten, werden auf eine Spiralbahn in einer Weise gezwungen, eo loser die einwärts gerichtete, vom Magnetfeld ausgeübte Kraft im Gleichgewicht mit den nach aussen gerichteten, Kräften innerhalb den Elektronenstrahlen steht ; die nach aüsaen gerichteten, auf den Blektroneastrahi einwirkenden Kräfte netzen sich aus Coulombeschen Abstossungskräften und eue Zentrifugalkräften zusammen, Bei ein.:r Blektronenrtrahlrorrohtung, z.B. einer laufzeitrährtg nehmen. mit zunehmender Frequenz, bei der die Yorrohtubetrirben werden soll,- die verschiedenen Elemente oder Bauteile der Rühre und insbesondere der -laufwellenschaltung oder Wendel, in der Grösse ab. In the case of a time-of- flight tube , for example, a metal electron beam is focused along an extended path that is adjacent to an interaction circuit. The interaction circuit is usually designed as a helix along which a wave rides along with which the electron beam interacts. For an efficient operation it is important to keep the electron beam is cylindrical and generally limited within the helix. BHin known system for generating and holding an electron beam in a cylindrical shape is to be seen in the Brillouin'echen Pokuesierprinzip that-is at innbesondere proven to electron beams of high density, In such an arrangement the Blektronenkanone from the focus ier magnetic field is shielded and the electrons, when they enter the magnetic field, they are forced into a spiral path in a way that more loosely the inward force exerted by the magnetic field is in equilibrium with the outward force within the electron beams ; the outward aüsaen, acting on the Blektroneastrahi forces networks composed of Coulombeschen Abstossungskräften eue and centrifugal forces, a take laufzeitrährtg In ein.:r Blektronenrtrahlrorrohtung, for example. with increasing frequency at which the Yorrohtubirben is to be, - the various elements or components of the stirrer and in particular the -laufwellenschaltung or helix, in size.

Dies äussert sich insbesondere im Durchmesser der laufwellenschaltung. Als Folge hiervon ist es üblich, eine Elektronenkanone des konvergierenden Typs zum -Erzeugen eines einen genügend kleinen Durchmesser aufweisenden Elektronenstrahles zu verwenden, eo dass dieser die Laufwellen- oder Wechselwirkungsschaltung ohne Auftreffen hierauf passieren kann. Für.den Betrag der erreichbaren Konvergenz des Elektronenstrahles und 'damit auch der Elektronenstrahldichte bestehen,jedoch gewisse Grenzen. Insofern als der Leietungsausgang einer Laufzeit-Wellenröhre proportional der Dichte den.Elektronenstrahles ist, ist-bei extrem hohen Frequenzen bisher ehhr schwierig gewesen, die gewünschte Elektronenstrahldichte und folglich auch die gewünschte Auegangsleistung-bei einer üblicheh elekgroetatiechen Konvergenz-Elektronenkanone zu erreichen. Um die gewünschte Kompression des Elektronenstrahles, d.h die Elektronendichte, oder die Reduktion des Elektronen-strahlquerschnittes im Vergleich zu dem Querschnitt der emittierenden Kathodenoberfläche zu erreichen, war es bisher notwendig, Elektronenkanonen komplizierten Aufbaues zu konstruieren, bei denen sowohl elektromagnetische als auch elektrostatische Fokussiereinrichtungen vorgesehen waren. Derartige Ano-_-dnungen sind recht kompliziert und schwierig in der Herstellung und erfordern darüber hinaus einen grossen Aufwand während des Betriebes zur Sicherstellung der richtigen Arbeitsbedin-Bunge n: Zusätzlich zum Voretahenden ist en in den Fällen not- wendig, in denen hohe. Strahldichten Verwendung finden, viel stärkere Pokus:termagnetfelder,als es normaler- weise der Fall ist, zu erzeugen. Dies bddeutet, dass der Pokussiermagnet selbst ziemlich grose und schwer wird. Biehor war es in vielen Fällen üblich, zu pex°odiech arbeitenddn Fokuesieranordnungen Zuflucht zu neh-:aen , so dass eine Verringerung der Grösse und des Gewichtes eines Magneten erreicht werden kann. periodische Fokussieranordnungen bringen aber gewisse Nachteile mit sich, so unter anderem Schwierigkeiten in der Herstellung und in der Erzeugung von Sperr- und Durehlassbereichen (stop and paes-bands), in denen, der Elektronenstrahl fokussiert bzw. defokuesiert wird. Durch Inkaufnehmen eines Kompromissen hinsichtlich der Periodizität des Magnetfeldeng.- d.h. durch Reduzierung der Anzahl von Magnetfeldumkehrungen, wurde es möglich, eine gewisse Reduzierung von Grösse und Gewicht,verbunden mit einer einfacheren Herstellung, zu erreichen. In allen Fällen jedoch, wo derartige Umkehrengen des Magnetfeldesvorhanden waren, nimmt die Stärke des Xagnetfelden a im Umkehrt'- oder Ubergangebereioh von einem Maximum aus Ruf Null ab- und anschliessend auf ein Maximum in entgegengerichteter Richtung zu. In dieser Umlm hrzone ist daher das Magnetfeld nicht mehr von gnügender Stärke, um -einen Elektronen strahl zylindrisch zu halten mit der Folge, dass ein Auffächern des Blektronenstrahls resultiert. Ist aber einmal der Elektronenstrahl aufgefächert. so fährt er mit dem Auffächern fort ungeachtet des nachfolgenden Zunehme ns.der Magnetfeldstärke auf einen Wert, der an sich für 3inhalten des Strahles in Form ausreichen wiede. Ein derartiges Auffächern des Blektronenstrahlee: hat verschiedene ernsthafte Folgen. Nimmt das Auffächern eine hinreichende Grösse an, so trifft der Elektronenstrahl auf die Wechselwirkungsschaltung aufg wodurch. ein Elektronenverluat, ein Verlut in. der Wirksamkeit und eine infolge der Absorption auftretende Erwärmung der Wechselwirkungeechaltung in. Kauf. genommen werden müenen. Zusätzlich hierzu bewirkt ein Auffächern des Strahles eine Abnahme der Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und der Laufwelle- Es ist daher eine Aufgabe der Erfindutlg,Elektronenstrahlen hoher Kompression unter Verwendung einer üblichen elektro- statischen Konvergenz-Elektronankanone zu erzeugen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Elektronenetrahl hoher Dichte über den Hauptteil der Veohselwirkungezone in einem Fokuasiereystem zylindrisch zu halten, indem eine Anzahl von Umkehrungen der Feldeiohtung zum Erzeugen der Pokussierwirkung vorhanden sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zunahme der Wirksamkeit und des Leintungsausganges bei einer Laufzeitwellenröhre zu erzeugen, bei der Peldu=kehrfokussierung und eine elektrostatische Elektronenkanone verwendet wird. Diese und andere Aufgabenrind gemäss der Erfindung bei einem illustrativen Ausführungsbeispiel Soldat worden, bei dem eine übliche Elektronenkanone in einer Laufzeit -wellenrdhre zum Erzeugen eines Elektronenstrahlen ver- wendet worden ist. Genäse den Prinzipien der 1?rillouin# aohen Pokuaaierung wird die hlektrouenkanone in dem Bereich von einet Magnet- feld umgeben, in des der Strahl auf den gewünschten Durohesser durch Konvergenz gebracht wird. e Ein permanent magnetisches Pokussiersystem wird zum Fokussieren des Elektronenstrahles verwendet, wobei der Strahl in das Magnetteld eingefiihrt wird, nachdem er elektrostatiooh auf einen geeigneten Durchmesser konvergiert worden ist. Bei der Brillouin'sohen Fokussierung wird, wie oben darge- legt, die notwendige Stärke des Yokussiertag»tfeldet durch die Otrahldiohte im gewünschten Strahlduroisesser bestimmt und wenn richtig gewählt, der Strahl in zylindrie roher Form gehalten, d.he dass die Coulomb'sohen Abetoseunge# kräfte und Zentrifugalkräfte in Gleichgewicht mit den Magnetfeldkräften stehen. Jede Änderung einer dieser Kräfte kann das Gleichgewicht stören und ein Auffächern des Elektronenstrahles erzeugen. Bei einer lusfUhr unge- form der Erfindung ist die Elektronenkanone so asgebildet, dass der Strahl auf den kleinstmöglichen Durchmesser konvergiert wird, der im Fale der meisten elektrostati- sehen Elektronenkanonen etwa ein Fünftel des Durchmessern der emittierenden Kathodenoberfläche beträgt. Die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung ist so ausgelegt, dann hiermit ein Magnetfeld erzeugt werden kann, das nicht 893p für eine Brillouin'sohe Fokussierung erforderliche Stärke aufweist, sondern eine vier bis sechs mal grössere Stärke als die Brillouin-Foldstö,rke, wodurch ein Kräfteun- gleichgewicht erzeugt wird. Ale Folge hiervon beginnt der . Elektronenstrahl unmittelbar nach seinem Eintritt in das Magnetfeld auf einen Durchmuaser sufzufäeehern, der den Brillouin-Durchnesser eines Magnetfeldes dieser Stärke entspricht. Insofern als das Magnetfeld eine höhere Stärke, als normalerweise erforderlich ist, aufweist, beginnt das Auffächern den Strahles mit einer Kompression den Strahles auf einen kleineren Durchmesser, der normalerv:eise eine Expansion den Strahles auf einen grösseren Durchmesser folgen würde, wobei der durchsehnittlicibe Durchmesser den Brillouin-Durch=esser für die tatsächliche magneti- sche Feldstärke entspricht. Die alternierend auftretenden Kontratktionen und Expansionen den Elektronenstrahles neigen dazu, in e regelmässigen Intervallen aufzutreten, so dann ein Zyklus, ausgehend von einem Minimalduroh- messer, über einen l-zaximaldurohnesser und zurück zu eines Minimsldurühnesser als eine Auffäoherungswellenlänge de- finiert werden kann. Diese tJelanlängeigängt naturgemäss von einen Anzahl von Faktoren ab, so $.B. Ton der.Strahl- diohte, der ätrarrlgesohwindigkeit und der Magnetfeldstärke. Die Wellenlänge kann in allen Fällen leicht bestimmt werden. Gemäss den Prinzipien der Erfindung wird das Aüff'Ke'h%4r'n" des Strahles effektiv aufgehalten, wenn dieser den Brillouin-Durchmesser für die tatsächliche Magnetfeld -stärke erreicht hat, und zwar durch eine Einrichtung zum Wiederherstellen des Kräftegleichgewichtes. Diese Einrichtung ist bei einem illustrativen AusführungebeisFIel der Erfindung als eine eine Störung im Magnetfeld erzeugender Ring aus magnetischem Material ausgebil;et, der den Elektronenstrahl innerhalb des Magnetfeldes um- gibt. Wie n:iehetehend noch im einzelnen erklärt werden wird, erzeugt diever Ring eine Abnahme oder Senke im Magnetfeld längs einer kurzen Entfernung, die kleiner ist als die Hälfte einer Auffächerungs-Wellenlänge. Diese Feldabnahme oder Feldsenke gibt Anlass, ein Auffäeehern im Strahl in entge":engesetzter Phase zu erzeugen mit der Folge, dass der Strahl mit dem Auffächern aufhört und zylindrisch wird. Der sich hierbei einstellende Durchmesser ist in wesentlichen gleich dem entsprechenden Brillouin-Durchmesser, der um ein Vielfaches kleiner ist als. der Konvergens-Durchmesser, der von der Elektronenkanone er- zeugt wird. Das Magnetfeld ausserhalb der Feldsenke weist eine genügend hohe Stärke auf, um den Coulomb'eohen Abetossunge- und Zentrifugalkräften, die im Strahl auf-treten, entgegenzuwirken, mit der Folge, dass ein Brillouinl scher Fluse hoher Strah ldiohte erzeugt wird. Vorteilhafter-weise wird im Hinblick auf die grösstmögliche Strahlkompression der Peldstörungering in einem Abstand hinter dem Punkt des Auffäeherungebeginnes, d.h. dem Punkt des 5trahleintrittes in das Feld, angeordnet , der einen zwischen einer viertel und einer halben AuffäoIaungewellenlänge oder zwischen fünf viertel und drei halbe Auffäoherungswellenlängen liegenden y'ert hat. This is particularly evident in the diameter of the drive shaft circuit. As a result, it is common practice to use a converging type electron gun to generate an electron beam of a sufficiently small diameter that it can pass through the traveling wave or interaction circuit without hitting it. For the amount of the achievable convergence of the electron beam and thus also the electron beam density, there are, however, certain limits. Insofar as the line output of a time-of-flight wave tube is proportional to the density of the electron beam, it has hitherto been very difficult at extremely high frequencies to achieve the desired electron beam density and consequently also the desired output power with a conventional electrical convergence electron gun. The desired compression of the electron beam, ie the electron density, or achieve the reduction of the electron beam cross section compared to the cross section of the emitting cathode surface, it has been necessary to design electron guns complicated structure in which both electromagnetic and electrostatic focusing provided were . Such Ano -_- dnungen are quite complicated and difficult to manufacture and also require a lot of effort during operation to ensure proper Arbeitsbedin-Bunge n: In addition to Voretahenden en emergency is manoeuvrable in the cases in which high. Radiation densities are used to generate much stronger focus magnetic fields than is normally the case. This means that the focusing magnet itself becomes quite large and heavy. In many cases it was common practice for Biehor to resort to focusing arrangements that work at the same time, so that a reduction in the size and weight of a magnet can be achieved. Periodic focusing arrangements, however, have certain disadvantages, including difficulties in the production and in the generation of blocking and pass-band areas (stop and paes-bands) in which the electron beam is focused or defocused. By accepting a compromise in terms of the periodicity of the magnetic field - that is, by reducing the number of magnetic field reversals, it has become possible to achieve some reduction in size and weight, combined with simpler manufacture. In all cases, however, where such reversals of the magnetic field were present, the strength of the magnetic field a in the reversal or transition area decreases from a maximum of call zero and then increases to a maximum in the opposite direction. In this surrounding area, the magnetic field is therefore no longer of sufficient strength to keep an electron beam cylindrical, with the result that the tin electron beam is fanned out. But once the electron beam has fanned out. so he continues with the fanning out regardless of the subsequent increase in the magnetic field strength to a value which in itself is sufficient for the content of the beam in form. Such a fanning out of the electron beam: has several serious consequences. Takes fanning a sufficient size, so the electron beam strikes the interaction circuit aufg so. a loss of electrons, a loss of effectiveness and a heating of the interaction circuit in purchase that occurs as a result of absorption. must be taken. In addition, this causes a spreading of the beam a decrease in the interaction between electron beam and the Laufwelle- It is therefore to create an object of the Erfindutlg, electron high compression using a conventional electro-static convergence Elektronankanone. Furthermore, it is an object of the invention to keep a high density electron beam cylindrical over the major part of the focus zone in a focusing system by having a number of reversals of the field direction to produce the focus effect . Another object of the invention is to provide an increase in efficiency and line output in a time- of- flight wave tube using reverse focusing and an electrostatic electron gun . Has been These and other objects have been beef according to the invention in an illustrative embodiment, a soldier in which a conventional electron gun in a runtime -wellenrdhre for generating an electron beam turns comparable. Genäse the principles of 1? Rillouin # aohen Pokuaaierung the hlektrouenkanone in the range of Ainet magnetic field is surrounded, is brought into the beam to the desired Durohesser by convergence. e A permanent magnetic Pokussiersystem is used for focusing the electron beam, wherein the beam is in the eingefiihrt Magnetteld, after it has been elektrostatiooh converges to an appropriate diameter. With Brillouin's focus, as explained above , the necessary strength of the Yokussiertag is determined by the Otrahldiohte in the desired beam Duro eater and, if chosen correctly, the beam is kept in a cylindrically raw form , that is, the Coulomb's abetosung # forces and centrifugal forces in equilibrium with the Magnetic field forces. Any change to any of these Forces can upset the balance and fan out of the electron beam. At a fun clock of the invention is the electron gun so as ebildet g, that the beam to the smallest possible diameter is converged, which in the case of most electrostatic see electron guns about a fifth of the diameter of the emitting cathode surface. The the Magnetic field generating device is designed then with this a magnetic field can be generated that is not 893p required for Brillouin close focus Strength, but four to six times greater Strength than the Brillouin Foldstocks, whereby a force equilibrium is created. The sequence of this begins . Electron beam immediately after entering the Magnetic field to a diameter that the Brillouin diameter of a magnetic field of this strength is equivalent to. Insofar as the magnetic field has a higher strength, than is normally required, the Fan out the beam with a compression of the beam to a smaller diameter, the normal nerve: also one Expansion of the beam to a larger diameter would follow, with the average diameter the Brillouin diameter for the actual magnetic cal field strength. The alternating Contractions and expansions of the electron beam tend to occur at regular intervals, so then a cycle, starting from a minimum duration knife, over a l-zaximaldurohnesser and back to one Minimsldurühnesser as a demonstration wavelength of can be fined. This length extends naturally on a number of factors, such as $ .B. Sound of the beam diohte, the external speed and the magnetic field strength. The wavelength can easily be determined in all cases will. According to the principles of the invention, the Aüff'Ke'h% 4r'n "of the beam is effectively stopped, has reached when this Brillouin the diameter of the actual magnetic starch, by means for restoring the balance of power. This device is . ausgebil in an illustrative AusführungebeisFIel the invention as a disturbance in the magnetic field generating ring of magnetic material; et, which gives the electron beam within the magnetic field environmentally as n: will be explained iehetehend in detail, diever ring produces a decrease or sink in Magnetic field along a short distance that is less than half a fanning wavelength. This field decrease or field sinking gives rise to a deflection in the beam in the opposite phase, with the result that the beam ceases to fan out and becomes cylindrical . Which in this case adjusting diameter is substantially equal to the corresponding Brillouin diameter which is smaller by a multiple than. the Konvergens diameter, which is testament ER from the electron gun. The magnetic field outside the sink has a sufficiently high strength in order to Coulomb'eohen Abetossunge- and centrifugal forces which occur in the beam up to counteract, with the result that a shearing Brillouinl Fluse ldiohte high Strah is generated. Vorteilhafter- example, in view of the greatest beam compression of Peldstörungering at a distance behind the point of Auffäeherungebeginnes, ie the point of 5trahleintrittes in the field, arranged, which lie one between a quarter and a half AuffäoIaungewellenlänge or between one and a quarter and three half Auffäoherungswellenlängen y'ert has.

Bei dem illustrativen Aueführungebeispiel wird, da das Magnetfeld viel grösser ist als es für ein normales Brillouin'sohes Fokussieren bei der anfänglichen Strahlkospreseion erforderlich wäre, im Hinblick auf eine Reduzierung des erforderlichen Magnetgewiohtee eine Pokuseieranordnung mit einer W Mehrzahl von Umkehretellen der Feldriehtung verwendet. In einem herausgegriffenen Fall ist für einen einzelnen Magneten ein Gewicht von annäherungsweise 13,5 kg (30 pounde) notwendig,, um unter Verwendung der z.Zt. verfügbaren Magnetwerkstoffe das erforderliche Feld zu erzeugen. In der Auaführungefarm der Erfindung wird ein drei Um#"äehrstellen aufweisenden Feld verwendet, und das hierfür insgesamt erforderliche Nagnetgewicht liegt bei etwa zwei drittel Kiligramm (1,5 pounda). Wie vorstehend erwähnt neigen die Peldumkehretellungen bei periodisch fokussierenden Systemen dazu, ein Auffächern des Strahlen zu erzeugen, gem=iss der Erfindung werden Magnetfeld-Störringe geeigneter Dimensionen auf jeder W Seite der Polflächen an jeder Ialdumkehretelle angeordnet, um eine Senke in Magnetfeld auf jeder Seite der Folstüoke zu erzeugen. Diese Störringe bewirken ein Auffächern des Elektronenstrenls, das wenn es mit Bezug auf das dunh die Feldunkehretelle erzeugte Auffächern in der richtigen Phasenbeziehung stent, diesen letzteren Autfäche rn entge- genwirkt mit der Folge, daea die innerhalb des Elektronenstrahles wirkenden Kräfte im Gleichgewicht stehen und der Strahl in zylindrischer Form aus der Feldumkehrsone aus- tritt. Dsa optimale Anordnen dieser Feldstörringe hängt von einer Anzahl Faktoren ab. Durch Versuche wurde ge- funden, dass die besten Ergebnisse dann erhalten werden, wenn die Störringe innerhalb einer halben Auffäoherungswellenlänge des Polstückes, gemessen von Zentrum zu Zentrum, aber mehr als ein Viertel der Auffäoherungswellenlänge von dem Polstück entfernt angeordnet werden. Unter Anwendung der Torstehend erwähnten Prinzipien der Erfindung erhält man daher einen hochkomprimierten sylindrisohen Strahl, der die Zylinderform während des durch die Laufwellensohaltung beibehält. Im Ausführungsbeispiel ist die Laufwellensohaltung als eine Wendel ausgebildet, ändere als bei den bekannten üblichen periodischen Fokussiarsystemen, die sich durch regelmäsnig auftretende Umkehretdlen aus$eichnen,und als Folge hiervon durch Sperr- und Durchlassbereiche,kehrt bei der Erfindung der Strahl nach jeder Feldumkehrung in einen Zustand laainaren Fliessenn zurü-k" Dias bedeutet, dass die Länge jeder Periode willkürlich gewählt werden. kann und jeder Periode unabhängig von den übrigen ist. Hierdurch wird es möglich, Sperrbereiche völlig aus {iem Betriebebereieh der Vorrich- tung zu eliminieren. Ferner wird hier-durch die Verwendung verschieden starker hIagnetJ elder in versohiederien Be- reichen gestattet, so sass ein Strahlauffäohern, $.?. infolge r-f-Kräften verhindert werden kann. , Der Aus- druek"periodischee Fokuesic-ren'', wie er hierin verwendet wird, soll alle diese Varianten umfassen. ja folgenden ist die Erfindung anhand eines in der "Zeichnung dargestellten Ausführungebeierielc im einzelnen beaohr ieben. Da :eigens Fig. 1 eine Sehnittaneieht einer hsufwellenröhre mit einen magnetischen Pokuseiereysten, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2.-2 der rig. 1 , Fig. 3A eine schematische Ansicht des Elektronen- strahler, Fig.3 B eine schematische Darstellung des Elektronen- strahlverhaltens bei seinen Eintritt in das Fokusaiersystem der Pig. 1, Pig. 4A - Es Diagramme der Magnetfeldkohfiguration und des Elektrons nstrahlverhaltens in Feld, und Fig. 5 eine Teilansicht in Schnitt eines abgewandelten Ausgangsenden der Laufwellenröhre und dem magnetischen Fƒktiseiersystens der Zig. 1 In der lig. 1 ist eine Bohnittansioht einer Laufwellhe- röhre 11 und einer Pokussier-Magnetanordnung 12 deirge- stellt, uie die Prinzipian der Erfindung verkörpert. Die Laufwellenröhre 11, die in;,ierhalb der Fokusse r- anordnung-12 durch geeignete, nicht gezeigte Mittel be- festigt ist, weint eine Glasumhüllung 13 auf, ferner eine Elektronenkanone 14, eine haufwellensohaltung 16, die wie gezeichnet, als Wendel ausgebildet nein kann und die innerhalb der Glasumhüllung 13 auf irgendeine Weine befestigt ist, sowie einen Blektronenstrahlkollektor 17, der aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann, Zusätzlich hierzu sind Eingangs- und Aus- gangasohaltungen zum Einführen von zu verstärkenden Signalen an dis Wendel 16 bzw. zum Abnehmen des ver- stärkten Signalen vorgesehen. In der 71g. 2 ist eine Auseführungsform einer Eingengs- sohaltung dargestellt# die eine Wellenführung 19 auf- weist, die mit einem abstimmbaren koaxialen Hohlraum 21 gekoppelt ist. Zwar ist in der Zeichnung eine besondere Art einer Eingangsanordnung gezeigt, aber es können auch verschiedene andere Eingangs-. und Ausgangseohaltungen verwendet werden. Die Elektronenkanone 14, die vom elektrostatisch konver- gierenden Typ ist, weist eine Kathode 23 mit einer kon- kaven Blektronenesiseionsoberfläohe 24 auf, ferner eine den Elektronenstrahl formende Elektrode 26 und e=ine Besohleuni4ungsanode 27. Der Einfachheit halber sind die verschiedenen Opannuagequellen und die elektrischen Zuleitungen zu den Elektroden der Kanone nicht dargestellt. Zusätzlich hierzu sind aua dem gleichen Grunde die Halte- mittel für die verschiedenen Elektroden nicht eingeaeiohnet. Die Elektronenkanone 14 in Verbindung mit den Elektroden 26 und 27 ist für eine Erzeugung eines hochkonvergenten Elektroneastrahlea ausgelegt, dessen Querschnitt nach dem Austreten aus der Besohleuniguagsanode 27 etwa der fü@ttusä»auslsate Seil des Gebietes der emittierendem Oberlldehe 24 ist. Die Magnetanordnung 12 weist eine Mehrzahl blockförmig ausgebildeter p Permanentmagnete 28 auf, die durch eine Mehrzahl identischer Polstücke 29 hochpermeablen Materials, voneinander getrennt sind. Ein räumlich alternierenden Magnetfeld wird durch Umkehrung des Magnetsinnes benach- barter Magnete erreicht, vgl. Fig. 1. Die Magnetanordnung wird durch Endpoletüoke 31 und 32 begrenzt. Vom Polatüok 31 erstreckt sich eine magnetische Abschirmung 33 über. die Elektronenkanone 14 hinweg und dient $ur.Absehirmung des Gebietes der Elektronenkanone 14, in de :i der Strahl auf einen minimalen Durchmesser konvergiert wird"vom Magnetfeld. Eine Mehrzahl von Feldbegradigern 24 sind zur Sicherstellung eines axial ausgerichteten Magnetfeldes längs des Pokussiergebietea angeordnet. Der von der Elektronenkanone 14 herrührende ElektronenstrahÜtritt in das Magnetfeld durch eine Ösfnung 36 im Polstück 31 ein. Wie vorstehend erwähnt weist das durch die Magneten 28 erzeugte Magnetfeld &'1& eine wesentlich grössere Stärke auf, als es für eine Brioullin'sehe Fokussierung notwendig ist. Als Folge hiervon beginnt der Strahl, nachdem er die Öffnung 36 passiert hat, anfänglich einwärts aufzufächern und wenn dieses Auffächern nicht korrigiert würde, würde der Strahl längs seines Weges mit der Auffächerung fortfahren. Zur Vermeidung der Strahlauffäeherung und zum Erzielen einer hohen Strahlkompression ist ein Störring 38 aus magnetischem Material,benaehbart den Polstück 31,angeordne t. Der Ring 38 ist inr:erhalb einer nicht magnetischen Hülse 39, vorzugsweise axial verstellbar und feststellbar, angeordnet. Benachbart jeden Polstück 29 und auf beiden Seiten hiervon sind identische Magnetfeldstörringe 41 angeordnet, die innerhalb eines Halategliedes 42 aus Kupfer oder anderem nicht magnetisches Material be- festigt sind. Die Halteglieder 42 sind ihrerseits an Polstück 29 befestigt. Wie nachstehend noch in einsagen erläutert werden wird, verhindern diese Ringe 41 das Auffächern des Strahles, das normalerweise infolge der bei den Polstücken 29 vorhandenen Feldumkehrung auf- treten würde. Hierdurch wird erreicht, dass der Strahl, der zu einem zylindrischen Strahl hoher Dichte komprimiert worden ist,' seine zylindrische Porm im wesentlichen über seinen gesamten Weg hinweg bis zum Kollektor infolge der Wirkung der Ringe 38 beibehält. Zum vollständigen Verständnis der Wirkung der Ringe 38 und 41 sei nun auf die Pig. 3 und 4 Bezug genommen. In der Fig. 3A ist eine sohematisohd Ansicht des Elek- tronenstrahles in dem Bereich dargestellt, in dem dieser durch die Elektronenkanone 14 konvergiert worden ist und in das Magnetfeld durch die Öfdnung 36 des PolstUohes 31 hindurch sintrittl, und die Pig. 3B zeigt eine Dar- etellung des Magnetfeldes, dem der Elektronenstrahl ausgesetzt wird, wobei die Kurve A den Feldverlauf ohne den Ring 38 und die Kurve B den Feldverlauf mit richtig angeordnet« Ring 38 darstellen. Die älektronenkanone 14 konvergiert den Strahl elektro- statisch auf den kleinstmöglichen Durchmesser d1, der mit einer derartigen Anordnung erreicht werden kann. Bei diese' Durchmesser hat der Strahl einen Quereohnitt, der etwa gleich 1/25 des Querschnittes der emittierenden Oberfläche 24,ist. Bei diesem Durohveseer kann der Strahl mylindrisoh gehalten werden, und zwar mittels eines Magnetfeldes der "Brllouin-Stärke"e des ent- spreohend4n Durchmessers. Wie jedoch ersichtlich ist, schafft der Durchmesser tts d1 eine obere Grenze für die Betriebsfrequenz der Röhre insofern als die Lauf- wellensohaltung für einen wirksamsten Betrieb einen Innendurchmesser aufweisen muss, der etwas grösser ist als d1. Zusätzlich hierzu existiert eine Begrenzung.-. den Leistungsausgang es der Röhre insofern,als die Strahl- dichte vom Betrag der Konvergenz bestimmt wird. Gesäss den Prinzipien der Erfindung hat jedoch das Magnetfeld eine Stärke, die vier bis sechs mal grösser ist als die für einen Brillouinfluss bei einem Durchmesser d1 er- forderliche Feld stärke. Als Folge hiervon beginnt der Strahl, nachdem er das Magnetfeld durch die Öffnung 36 den Polstückes 31 hindurch erreicht hat, auf den Brillouin- Durchmesser d2 dieses grösseren Magnetfeldes aufzufächern. Dieses Strahlverhalten ist in der fig. 3A durch wellen- förmige Linien dargestellt. Zum Unterbinden dieses Auf- fächerns und zum e Erreichen einer grösseren Strahlkon- preseion ist der Magnetring 38 in einer Entfernung von annähernd 1/2 h 0c, wobei Ä so die AuffKoherungswellen- länge bedeutet, von dem Eintrittspunkt den Strahles in das Magnetfeld (fig. 3A). Der Ring 38 erzeugt in dieser Anordnung ein Magnetfeld, wie es durch die gestrichelte Linie B der Fig. 3B dargestellt ist, Die von Ring 38 im Magnetfeld erzeugte Senke bewirkt ein zusätzliches Iuffäohern des Strahles. Eine richtige Anordnung den Ringes 38 trägt dieser Auffäoherungstendenn eine Phase auf, die der Ton den Strahleintrittsbedingungen verur- sachten Auffächerung entgegenwirkt mit der Folge, dass der Strahl bei einem Brillouindurohnesser d2 zylindrisch wird, was in der Pig. 3A durch die gestrichelte Linie veranschaulicht ist. Die tatsächliche Anordnung des Ringes 38 hängt von einer Anzahl Faktoren ab, so z.B. von der Rinabreiteg die eine Störung im Magnetteld in einer Länge erzeugen soll, die kleiner ist als 1/2 Ä so' ferner von den Betrag oder der Tiefe der erzeugten Senke uat naturgenäse von der AuffäoherunsswellenläaWo Äse, dis durch die ßtärke den Magnetfeldes besti«t ist. Um optiule Ergebnisse zu erhaltet, auss@der Ring 38 1a einer swisohea 1/4 J% so uad 1/Z A so liegeadea salterawm vom lintrittspunkt angeordnet werden, die wiederum von dos oben erwfiäatea takie»a abhängt. Aua dies« Qr»de ist wie oben in Zurmeahaas mit der Besohreibuag der l14. 1 eflutt worden ist, der ltag 3! innerhalb seiur Halterung 39 verstellbar angeordnet. Ist bei einer gegebenen Röhre die richtige Entfernung einmal bestimmt worden, so kann der Ring 38 durch geeignete Befestigungs- mittel in dieser Zage festgehalten werden. Wie oben erwähnt,ist es im allgemeinen wünschenswert, den Ring 38 innerhalb einer zwischen 1/4 @o und 1/2 Aß, liegenden Entfernung vom Eintrittspunkt anzuordnen. Jedoch kann in gewisesn Fällen eine derartige Anordnung infolge der kleinen Abmessungen schwierig reealisieren sein, so dass in diesen Fällen in Hinblick auf eine erleichterte Her-®tellurg der Ring 38 auch in einer zwischen 1 1/4 Äso und 1 1/2 A so liegenden Entfernung vom Eintrittspunkt angeordnet werden, obgleich die vorstehend erwähnte kürzere Entfernung die wünschenswertere ist, Mit einem derart geeignet angeordneten Ring 38 ist es möglich, mit e'r:er elektrostatisch konvergierenden Elektronen- kanone Strahlkompreseionen von über 200 zu erhalten, während die erreichbare Kompr®seion ohne den Ring 38 nur bei 25 liegt. Dieser mehr als achtfache Zuwachs der Kompression ist höchst wünschenswert, insbesondere bei Röhren, die bei höheren Frequenzen eingesetzt werden sollen, da hierdurch kleinere Wendeldimensi:,nen ermög- licht und weit grösnere Ausg¢ngsleistungen erhalten werden. Derartig hohe Kompres.ionen wurden bisher nur durch die Verwendung hochkomplizierter Elektronenkanonen und Fokusniersystime erreicht g während dasiielbe Ergebnis gemäss der Erfindung nunmehr mit sehr einfachen Mitteln erreicht werden kann. In den Big. 4A - B sind eine Anzahl Kurven dargestellt, die die Wirkung der Störringe 41 und der Peldunkehretelle an jeden der PolstUoke 29 auf dem Strahl veranedhauliohen. In der Pig. 4L ist die Magnetfeldkonfiguration unter der Wirkung der Störglieder 41 bei einer Feldumkehrstel,le dargestellt. Die P1«. 48 demonstriert die Wirkung des Störliedes 41, das vor der Yeldumhehrstelle liegt, des sogenannten "Torstörers" auf den $lektsonenstrahl. Die !1g. 4C zeigt die Wirkung der Peldumkehretelle auf den Strahl. Die Pig. 4D zeigt die Wirkung des hinter der feldumkehretelle liegenden Störgli:des 41, des s «enannten "Raohatörera" auf den Strahl,una die Big. 4: zeigt die Gesamtwirkung der Magnetfeldkonfiguration der äig. 4A auf Dien strahl. htir ein bes: eres Ver-atKndnie ist jede der Figuren klar bezeichnet und identifiziert. Aue den Biguren 4B bis 4D ist ersichtlich, daue jeder der Störer 41 und die Poldunkehrstelle ein Auffächern des Strahles orse,rgt. Aus der- Fig. 4" ist ereiohtliah, daso wenn de Gtürer 41 in einer Entfernung von 1r2 so auf jeder Seite der Peldumkehretelle angeordnet sind, wobei die Entfernung vorn Zentrum zu Zentrum bemessen ist, die x1asen der ver- sohiedenen AuffUoherungen au zueinander liegen, dann der Strahl - obgleich er einigen ." eformationen innerhalb der Zone, die durch die finge 41 und die eldumkehratelle definiert ist, unterliegt - zylindrisch bleibt, wenn er ausmem die ser Zone austritt. Während die t'eldetörungen in der Figur in einer Enttern14ng von 1/2 so auf jeder Seite der Peldumkehrstelle dargeste »t sind, können in gewissen Fällen Vnriationun dieser Entfernung im Hinblick auf optimal&@ r -ebnisse notwendig - erden. Auf alle Fälle s .llten jer:oah die Finge 41 und damit auch die Störungen in einer Entfernung von :Mittelpunkt der Peldumkehretelle anCeordnet werden, die nicht kleiner 3at als 1/4 so, aber° auch nicht grösser ist als 1/2 so. In der ?i4, 1 sind zwei Ringe 41 benachbart jeder Poldunkehu steile angeordnet. .'e ist zwar otlglioh, den Strahl mit eir:en einzigen Störring zylindrisch zu halten, aber eine derartige Anordnung gestattet zu groskie Strahlabweiohungen innerhalb der ümb hr sonn, wodurch ein Auf t-treff .tn des Strahles auf die Wendel verursacht wird. Bei der Verwendung zweier Bin4e ist die Strahlauswanderung ziemlich begrenzt mit der Bade, dann eine Strahltibertragung mit einen Wir- kungsgrad von besser als 99,9% erreicht worden ist. Derart hohe übertrsgungsrirkmgagradewaren bisher in einen periodisch fokuat terenden Syatat nicht erreichbar. Insofern als der Ring 41 ein Auffäobrn in Strahl erzeugt nanns eine ben=eere Kopplung an die Lautweilensohaltung, d.h. die Wendel, am Ausgang durch Anordnen eines Stör- ringen in einer Entfernung von a(iniLhernd 1/A , n0 vor des Ausgangsteil erzeugt werden. Lei einer derartigen Anord- nung hat der Blektronenntratel einen osaimslen Au.fäohe- rungedurolausc.er im Aueeangsteil und liegt daher dichter an de, Wendel mit der Folge, daet: eine Zunahme in der Kopplung und damit eine erdseere Aueganirdleistung er- ste lbar tote Aus des Vorhergehenden ist ersiohtlioh, iie durch die Erfindung das Auffächern den Elektronenstrahles ver- hindert und gleichseitig hohe btrahlkomprenaionen er- reicht werden. Bei Verwendung dienjr Prinzipien ist es möglich, sogar noch einen höheren Wirkungsgrad zu er:,elohen, uni zwar durch Einfangen alter Elektronen des Strar:lse.gewöhnlioh ist en zum Einfangen aller Elektronen notwendig, einen Kol_ektor hoher :-pannung zu verwenden, eine Tatsache also, die sunätsli he Leistung verbraucht. In der Zig. 5 ist eine Ano.-daung gezeigt, bei der die Prinsi:ien der 4;rfindung verwendet worden sind und die die Verwendung niedrigerer Kollektorspannungen nun Ein- jangen alle Elektronen gestattet. Die Zig. 5 ist eine Sohnittannioht den Aungangnenden der Anordnung der Zig. 1, bei der dao Nagnetnyeten zur Erhöhung der Kollektorwirkeadkeit moditisiert lote Der Eiataohbait halber sind die sletohen Besugaseiehen verwendet worden. Aun der Zig. 5 ist ereiohtiioh, daue eine abrupte Zunahme den gagerettoldes direkt hinter den Ausgangsteil vorgesehen ist, wobei dieser Suvaoöa durch einen verg"eeerten Pokuaeier%sgaot 51 erzeugt wird. DiensrYeldsuvaoho erzeugt eine t«preasico des Btrahl«, wodurob die Conl«b#nehen Abatossuuagskrbtte innerhalb den Utrattien werigrönserl mg d' e ßooohv>@äigteitnrer- teileng der Elektronen verkleinert wird. Kin Magnetfeld- etörring r:2, de:- durch irgendwelche geeignete 1= lterungen, die nicht geseiuhnet sind, in der Leseichneten Ie4e fixiert ist, befindet sich annäherungsweise 1j2 -. 9o von AM Feld- enstiegei:unkt entfernt, und vor diesem angeordnet. Der Ring 52 hat die gleiche Wirkung wie die Rinde 41, ruitrlioh die Verhinderung einer 8-trahlaultgcberung, wenn der Strahl in die Zone h::herer Feldstärke eintritt. Der Ring 52 könnte auch hinter de® tunkt den Feldzuwachses in der gleichen Entfernung angeordnet werden,oder es können auch zwei fange vcr und hinter dem 1'eldsuwaohspunkt verwendet werden. Ale : olge der- Wirkung des Ringes 52 werden die Hadial- komponenten der Elektroas::@geuohwindigkeit weitgehend eliminiert, da diese einen hinlangen des Blektronenstrahlos hindernd entgegenstehen. Die leichten l.nderungen, die in der Längege: chwindigkeit des Strahles auftret#n, machen sich insofern niotrt bemerkbar, als die vergrösserten Coulomb'sohen Abstosaungakrgfte eiaheretellen, dann alle Elektronen in den Koliektur "gewobbelt" werden. Daher kann der Kollektor bei e' her niedrigeren Spannung betrieben werden. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, hängt ein laminarer oder nicht at°fgo-:ernder atrahlfluse ab von richtigen Ausgleich der coulomb'sohen Abstoeeungskräfte, der Zentritugalkräfte und der aagna tischen Kräfte. irgend eir4a@v'irkung zur Ynderung einer dieser Ärtifte erzeugt unabhgu gig von den anderen Kräften ein Auffächern und eine ge- eignete :nderung irgendeiner dieser Irritte kann zur Eliminierung des AuaKaeherne und wiederheratelen des Gleichgewiohtee verwe;-:det werden. Die Prinzijlen der Erfiaduos wurden vorstehend anhand von Einwirkungen auf die aagm tischen Kräfte zur äteueraeg den Elektronen- strahles und dessen Halten in einen laniaaren rims erläutert. Ir gewisses 1-rll«, s.8. bei ein« Erklotron- Imufseileretfksr, kann es 'edooä unter verteilkf oeia, *im dtrableteuorw4 über die ob*. . trisoh« 2rM1 au b«i*ea. L dien« Mlea 1a .s der Blektronenatrahl durch elektronische Zinsen gesteuert werden, die - wenn sie geeignet angeordnet sind und an geeigneter Spannung liegen - Ezpanaionen oder Kontrak- tionen des Strahles in der ridtigen Phaaenbeziehung zur Wiederherstellung des Kräftegleichgewichtes erzeugen. Um niedrigere Spannungen an den elektronischen Lineen verwenden zu können, werden eine Anzahl, von Linsen hinter- einander in asär Serie angecrdnet, und zwar in einem räumlichen Abstand von je 1/2 Ä so und mit verschiedenen Spannungen an aufeinander folgenden Linsen und mit gleichen Spannungen an jeder anderen Zinse. Vorzugsweise sind dabei die Spann'ngen grösser und kleine, als die Spannung an der Driftröhre oder Wendel bei gleichem Inkrement. Mit einer derartigen /Brdnung wird das Auffächern des Strahlen abhängig von der Strahlspannung gemacht,und ein iaminarer Flus:, kann erhalten werden. Eine Strahlkompraesion kann gl.eiohfalls durch geeignete Anordnung der Zinsen auf eine analoge Weise wie bei der Pig. 1 gesteuert werden. In the illustrative Aueführungebeispiel, since the magnetic field is much greater than would be required for a normal Brillouin'sohes focusing at the initial Strahlkospreseion, used with regard to a reduction in the required Magnetgewiohtee a Pokuseieranordnung W with a plurality of Umkehretellen the Feldriehtung. In one particular case, a single magnet requires a weight of approximately 13.5 kg (30 pounds) in order to be able to use the current available magnetic materials to generate the required field. In the Auaführungefarm the invention, a three order # "äehrstellen having field is used, and that this total required Nagnetgewicht is about two-thirds Kiligramm (1.5 Pounda). As mentioned above, the Peldumkehretellungen tend at periodically focusing systems to a spreading of the to generate radiation, acc = iss of the invention, magnetic-interfering rings of suitable dimensions are arranged on each W side of the pole faces at each Ialdumkehretelle to produce a dip in the magnetic field on each side of Folstüoke. This interfering rings cause spreading of the Elektronenstrenls which when with respect to the Dunh the Feldunkehretelle generated fanning out in the proper phase relationship stent, the latter Autfäche rn entge- counteracts with the consequence DAEA acting within the electron beam forces are in equilibrium and occurs exclusively from the Feldumkehrsone the beam in a cylindrical shape. Dsa optimal arrangement of these field interference rings t depends on a number of factors. Through experiments, was have found that this that the best results are obtained when the interfering rings within half Auffäoherungswellenlänge the pole piece, measured from center to center, but arranged more than a quarter of Auffäoherungswellenlänge from the pole piece. Is therefore using the Torstehend mentioned principles of the invention obtains a highly compressed sylindrisohen beam that maintains the cylindrical shape during the by Laufwellensohaltung. In the exemplary embodiment , the running shaft holding device is designed as a helix, change than with the known usual periodic Focus systems, which are characterized by regularly occurring Reversal from $ calibrate, and as a result of this Blocking and transmission areas , the invention of the Laain the ray into a state after each field reversal Flowing back-k "slides means the length of each Period to be chosen arbitrarily. can and every period is independent of the rest. This makes it possible Restricted areas completely from the plant area of the device elimination. Furthermore, here-through the use Magnetic elder of different strengths in Versohiederien enough allowed, so sat a jet flare, $.?. can be prevented as a result of rf forces. , The Aus druek "periodischee Fokuesic-ren" as used herein is intended to include all of these variants. yes following is the invention based on one in the "Drawing illustrated execution beierielc in detail beaohr ieben. There : specially Fig. 1 is a sectional view of a wave tube with a magnetic Pokuseiereysten, Fig. 2 is a section along the line 2.-2 of rig. 1 , 3A is a schematic view of the electron spotlights, Fig. 3 B a schematic representation of the electron radiation behavior when entering the Pig focus system. 1, Pig. 4A - It diagrams of the magnetic field configuration and the electron beam behavior in the field, and Fig. 5 is a partial sectional view of a modified one Output ends of the drive shaft tube and the Magnetic Fƒktiseiersystens the Zig. 1 In the lig. 1 is a Bohnittansioht of a Laufwel lhe - tube 11 and a focusing magnet assembly 12 deirge- represents how the principles of the invention are embodied. The drive shaft tube 11, which is in;, ierhalb the foci arrangement-12 by suitable means not shown is solidified, a glass envelope 13 weeps, furthermore an electron gun 14, a haufwellensohaltung 16, which as drawn, designed as a helix, can no and those within the glass envelope 13 to any Wines is attached, as well as a tin electron beam collector 17, made of copper or other suitable material can exist, In addition to this, input and output ganga postures to introduce reinforcements Signals to the helix 16 or to remove the strong signals are provided. In the 71g. 2 is an embodiment of an input as shown # which has a wave guide 19 having a tunable coaxial cavity 21 is coupled. It is true that there is a special one in the drawing Kind of an input arrangement shown, but it can too various other input. and starting attitudes be used. The electron gun 14, which is generated by the electrostatically convertible yawing type, has a cathode 23 with a con- kaven sheet metal resonance surface 24 , furthermore a the electron beam forming electrode 26 and e = ine Acceleration sanode 27. For the sake of simplicity the various sources of opannuation and the electrical ones Supply lines to the electrodes of the cannon not shown. In addition, for the same reason, the holding Means for the different electrodes not included. The electron gun 14 in communication with the electrodes 26 and 27 is for a highly convergent generation Elektroneastrahlea designed, the cross section of which according to the exit from the Besohioxidiguagsanode 27 about the fü @ ttusä » auslsate rope of the area of the emitting Oberlldehe 24 is. The magnet assembly 12 comprises a plurality of block-shaped design p permanent magnets 28, the pole pieces 29 by a plurality of identical high permeability material are separated from each other. A spatially alternating magnetic field is achieved by reversal of the magnetic sense of adjacent magnets. See Fig. 1. The magnet assembly is limited by Endpoletüoke 31 and 32. A magnetic shield 33 extends over from the Polatüok 31. the electron gun 14 away and serves $ ur.Absehirmung of the area of the electron gun 14, en:.. "is converged i of the beam to a minimum diameter on the magnetic field A plurality of Feldbegradigern 24 are disposed of Pokussiergebietea to ensure an axially aligned magnetic field along the Electron beam originating from the electron gun 14 enters the magnetic field through an opening 36 in the pole piece 31. As mentioned above , the magnetic field &'1& generated by the magnets 28 is of a substantially greater strength than is necessary for Brioullin's focus thereof due to the jet begins after it has passed the opening 36, initially drill inwardly and when this fanning would not corrected, the beam would along continue its path to the fan-out. to avoid the Strahlauffäeherung and to obtain a high beam compression, a Störring 38 made of magnetic material, close to the Pole piece 31, arranged t. The ring 38 is arranged inside a non- magnetic sleeve 39, preferably axially adjustable and lockable. Adjacent each pole piece 29 and on both sides thereof are arranged identical Magnetfeldstörringe 41 which are solidifies within a Halategliedes 42 of copper or other non-magnetic material loading. The holding members 42 are in turn attached to the pole piece 29. As will still recite one will be explained, these rings 41 prevent the Fan out the beam, which is normally due to the up with the pole pieces 29 existing field reversal would kick. This ensures that the beam, which compresses into a cylindrical, high density beam has been, 'its essentially cylindrical shape all the way to the collector as a result the action of the rings 38 maintains. To fully understand the action of the rings 38 and 41 now be on the pig. 3 and 4 are referred to. In Fig. 3A is a sohematisohd view of the elec- tronenstrahles shown in the area in which this has been converged by the electron gun 14 and into the magnetic field through the opening 36 of the pole tube 31 passes through l, and the pig. 3B shows a diagram setting of the magnetic field to which the electron beam is suspended, curve A showing the field course without the ring 38 and the curve B the field course with correct arranged «ring 38 represent. The electron gun 14 converges the beam electro- statically to the smallest possible diameter d1, the can be achieved with such an arrangement. With this diameter the beam has a transverse opening, which is approximately equal to 1/25 of the cross section of the emitting Surface 24 is. With this Durohveseer he can Beam mylindrisoh be held, namely by means of a magnetic field of the "Brllouin strength" e of the spreohend4n diameter. However, as can be seen the diameter tts d1 creates an upper limit for the operating frequency of the tube insofar as the running shaft maintenance for a most efficient operation Must have inner diameter that is slightly larger as d1. In addition to this, there is a limitation. the power output of the tube insofar as the beam density is determined by the amount of convergence. Buttocks however, the magnetic field has the principles of the invention a strength that is four to six times greater than that for a Brillouin flow at a diameter d1 Required field strength. As a result, the Beam after passing the magnetic field through opening 36 has reached the pole piece 31 through, on the Brillouin To fan out diameter d2 of this larger magnetic field. This beam behavior is shown in fig. 3A by wave Shaped lines shown. To prevent this fan out and to achieve a larger beam con- preseion is the magnetic ring 38 at a distance of approximately 1/2 h 0c, where Ä is the AuffKoherungswellen- length means from the point of entry the beam in the magnetic field (fig. 3A). The ring 38 generates in this Arrangement a magnetic field as shown by the dashed line Line B of FIG. 3B is shown by ring 38 The sink generated in the magnetic field causes an additional Luffa coming of the ray. A correct arrangement den Ring 38 carries this Auffäoherungstendenn a phase that the sound causes the beam entry conditions gentle fanning counteracts with the result that the beam on a Brillouindurohn eater d2 is cylindrical becomes what's in the pig. 3A by the dashed line is illustrated. The actual arrangement of the Ring 38 depends on a number of factors such as: von der Rinabreiteg the one disturbance in the magnetic field in a length that is less than 1/2 Ä so ' also on the amount or the depth of the depression created uat naturgenäse from the Auffäoherunsswellenläa W o Äse, this is determined by the strength of the magnetic field. In order to obtain optimal results , also @ the ring 38 1a a swisohea 1/4 J% so uad 1 / ZA so liegeadea salteraw m from the entry point, which in turn are arranged by dos above erwfiäatea takie »a depends. Also this «Qr» de is like above in Zurmeahaas with the Besohreibuag der l14. 1 has been flooded, day 3! within seiur Bracket 39 adjustable. Has been determined for a given tube, the right distance, the ring 38 may by means of suitable fastening means are held in this Zage. As mentioned above, it is generally desirable to arrange the ring 38 within a @o between 1/4 and 1/2 Aß, distance lying from the entry point. However, in certain cases such an arrangement can be difficult to implement due to the small dimensions , so that in these cases the ring 38 also lies between 1 1/4 Å and 1 1/2 Å in order to facilitate manufacture Distance from the entry point , although the above-mentioned shorter distance is the more desirable . With such a suitably arranged ring 38 it is possible to obtain beam compressions of over 200 with e'r: er electrostatically converging electron gun, while the achievable Kompr® seion without the ring 38 is only 25. This more than eightfold increase in compression is highly desirable, especially in the case of tubes that are to be used at higher frequencies, since this enables smaller helical dimensions and far greater outputs are obtained. Such high compressions have hitherto only been achieved through the use of highly complicated electron guns and focusing kidney systems, while the same result can now be achieved according to the invention with very simple means . In the big. 4A - B are a number of curves illustrated, the veranedhauliohen the effect of interfering rings 41 and the Peldunkehretelle to each of the PolstUoke 29 on the beam. In the pig. 4L shows the magnetic field configuration under the action of the perturbation elements 41 at a field reversal point, le. The P1 «. 48 demonstrates the effect of the disturbance song 41, which lies in front of the Yeldumhehrstelle , the so-called "gate disturbance" on the lektsonenstrahl. The ! 1g. 4C shows the effect of the Peld reversal point on the beam. The Pig. 4D shows the effect of the behind the Field reversal lying Störgli: the 41, the s «named "Raohatörera" on the beam, una the big ones. 4: shows the Overall effect of the magnetic field configuration of the Äig. 4A on service. Everyone has a better relationship the figures clearly labeled and identified. Aue the Biguren 4B to 4D can be seen, each of the interferers last 41 and the pold reversal point a fanning out of the beam orse, rgt. From the- Fig. 4 " is ereiohtliah, daso when de Gtürer 41 at a distance of 1r2 so on each side the Peldumkehretelle are arranged, with the distance is measured from the center to the center , the x1ases of the so that the two statements lie on each other, then the Ray - although he some. "Eformations within the zone through the finge 41 and the eldumkehratelle is defined, subject to - remains cylindrical when he exits this zone. While the alarm disruptions in the figure at a distance of 1/2 so on each Side of the field reversal point can be shown in in certain cases variation in this distance for optimal & @ r results necessary - ground. In any case, they should: oah the fingers 41 and with it also the disturbances at a distance of: center of the reverse position, which are not smaller 3at as 1/4 so, but ° is also not greater than 1/2 so. In Fig. 14, 1 , two rings 41 are adjacent to each poldunkehu steeply arranged. .'e is indeed otlglioh, the beam with To keep a single sturgeon ring cylindrical , but one such an arrangement permits excessive beam deflections within the r ümb hr sun, whereby a meeting .tn des Beam is caused on the filament. When using two Bin4e, the beam migration is quite limited with the bath, then a beam transfer with a efficiency of better than 99.9% has been achieved. Like that high transfer rates were previously in one Periodically focused Syatat cannot be reached. In so far as the ring 41 creates a color in the beam nanns a similar coupling to the Lautweiler attitude, i.e. the helix, at the exit by arranging an interfering wrestle at a distance of a (iniLhernd 1 / A , n0 in front of des Output part can be generated. Lei of such an arrangement the Blektronenntratel has an osaimslen look. rungedurolausc.er in the Aueeangteil and is therefore closer an de, Wendel with the result that daet: an increase in the Coupling and thus a terrestrial aueganird service adjustable dead From the foregoing is ersiohtlioh, iie through the Invention to fan out the electron beam prevents and at the same time high beam compensation be enough. Is when using dienjr principles it possible to get even higher efficiency er:, elohen, un i by capturing old electrons of the Strar: lse.gewöhnlioh is en to capture all electrons necessary to use a high voltage collector, a fact that consumes a lot of power. In the Zig. 5 shows an illustration in which the Principles of the 4th invention have been used and the the use of lower collector voltages is now Jangen all electrons are allowed. The Zig. 5 is a son of the uninitiated the arrangement of the Zig. 1, at the dao Nagnetnyeten to increase the collector efficiency modified solder For the sake of Eiataohbait, the hotels are Besuga pullers been used. Aun the Zig. 5 is ereiohtiioh, last an abrupt increase in the gagerettoldes just behind the Output part is provided, this Suvaoöa through a fermented Pokuaeier% sgaot 51 is generated. DiensrYeldsuvaoho creates a t «preasico des Btrahl«, where the Conl «b # nn abatosuuagkrbtte within den Utrattien werigrönserl mg d 'e ßooohv> @ äigteitnrer- parts of the electrons are reduced. Kin magnetic field etörring r: 2, de: - by any suitable 1 = iterations, those who are not sanctified are fixed in the reading line Ie4e is located approximately 1j2 -. 9o from AM field enstiegei: just removed, and arranged in front of it. The ring 52 has the same effect as the bark 41, ruitrlioh the Prevention of 8-eye ulceration when the jet enters the zone of higher field strength. The ring 52 could also behind de® dots the field growth in the same Distance can be arranged, or two start vcr and be used after the 1'eldsuwaoh point. Ale: owing to the effect of the ring 52 , the hadial components of Elektroas :: @ geuoh Speed to a large extent eliminated, as this one reaches the tin electron beam obstructively oppose. The slight changes made in the length: speed of the beam occurs insofar not noticeable as the enlarged Coulomb's same repositories, then all of them Electrons are "wobbled" into the coliecture. Hence can the collector operated at a lower voltage will. As can be seen from the above, there is a hang laminar or not at ° fgo-: ernder atstrahlfluse from correct balance of the coulomb's repulsive forces, the centrifugal forces and the agna table forces. any eir4a @ v'irkung to change one of these Ärtifte generates independent from the other forces a fanning out and a suited: change any of these errands can be to Elimination of the Au a Kaeherne and restoration of the Equal tea used -: be used. The principles of Erfiaduos were based on actions on the aagmatic forces to the extreme value of the electron ray and holding it in a laniaar rims explained. Ir certain 1-rll «, p.8. with an «declarotron I m ufseileretfksr, it can 'edooä under verteilkf oeia, * in the dtrableteuorw4 via the ob *. . trisoh « 2rM 1 au b« i * ea. L serve «Mlea 1a .s the Blektronenatrahl are controlled by electronic interest, which - if they are suitably arranged and are at a suitable voltage - Ezpanaionen or contraction functions of the beam in the ridtigen Phaaenbeziehung to restore the balance of power generated. In order to be able to use lower voltages on the electronic lines, a number of lenses are attached one behind the other in an asar series , namely at a spatial distance of 1/2 Ä so and with different voltages on successive lenses and with the same voltages at any other rate. Preferably, the Spann'ngen are larger and smaller than the voltage at the drift tube or coil for the same increment. With such an / Brdnung the fanning of the beam is made dependent on the beam voltage, and a iaminarer river :, can be obtained. A beam compression can also be achieved by a suitable arrangement of the interests in a manner analogous to that of the Pig. 1 can be controlled.

Zwar wurden die Prinzipien der Erfindung im Zuna.n:.ienhang mit einer Laufwellenröhre erläutert, aber diese Prinzipien sind auch bei anderen Blektronenatrahlröhrentypen anwend- bar, bei denen zylindriaohe Elektronenstrahlen hoher Dichte gewünscht Bind, ohne dann hierzu hochkomplizierte Fokusaiereinriohtungen erforderlich wären. Ferner sind im gezeichneten Aueführungabeispiel die Magnetfeldstörer zwar als Ringe gungebildet, aber en können auch andere geometrische Abmessungen verwendet werden, we4n dies im Einzelfall zweokmgaeig oder erforderlich ist. Although the principles of the invention were explained in connection with a shaft tube , these principles can also be used with other types of electron beam tube in which high-density cylindrical electron beams are desired without the need for highly complicated focus devices. Furthermore, in the example shown, the magnetic field interferers are formed as rings , but other geometric dimensions can also be used if this is two-fold or necessary in the individual case.

Claims (1)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Fokussiej-en eines Elek-1:ronenstrahles in eine zylindrische Form, wobei der Strahl von einer magnetisch abgeschirmten Kathode herrührt und längs des Hauptteiles seines "Weges magnetisch fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl zu dessen Kompri- nieren und nachfolgendem Auffdehern 4 einem Magnetfeld einer höheren Stärke als der für eirE Erillouin-Fokussierung erforderlichen ausgesetzt wird,und dasss zum :erzeugen eines den Brillouih-Durchmesser aufweisenden zylindrischen Strahles dem Auffächern entgegengesteuert wird. 2. Elektronenentladungevorriehtung mit einer Elektronen- kanone zum Erzugen eines konvergenten Elektronenstrahles, mit eirar magnetischen Pokus-:iereinrichtung zum Erzeugen eines der Strahlfokussierung dienenden Magnetfeldes, mit einer Kollektorelektrode für den Strahl, mit einer Ab- schirmung zum Abschirmen der Elektronenkanone und des Strahles vom _Iaghetfeld und mit einer Einrichtung zum Einführen des Strahles in das Magnetfeld,/dass die magnetische Fokussiereinrichtung eine Feldstärke aufweist, die zum Erzeugen eines den Strahlfluss bestimmenden Kräfte- ungleichgewichten und einer Strahlauffäoherung ausreichend ist, und dass zum Unterdrücken der vom Magnetfeld bewirkten Auffächerung ein Feldstörungsglied (38) benachbart der Strahleinführungseinrichtung (36) angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Peldstörungsglied in einer zwischen 1/4 und 1/2 der luffKoherungewellenlänge liegenden Entfernung von der Strahleinfübrungseinrichtung angaordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass das l'eldettirungeglied als ein die Magnetfeldstärke im Bereich des kleinsten Strahldurehmeseere absinkendes Glied ausgebildet ist. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4, bei der die Pokueeiereinriehtung eine Aehr zahl von Feldumkehrstellen zur Strahlfokuesierung aufweist, dadurch ge- kennzeichnet, dass mindestens ein Feldetörungeglied (41) benae'bart jeder Feldumkehretelle (29) angeordnet ist.
Claims 1. Method for focusing an electron beam into a cylindrical shape with the beam from a magnetically shielded cathode and along the Main part of its "path is magnetically focused, characterized in that the beam for its compression kidneys and subsequent expansion 4 a magnetic field a higher strength than that for Eire Erillouin focusing required is exposed, and thats to: generate a cylindrical one having the Brillouih diameter Beam is counteracted the fanning. 2. Electron discharge device with an electron cannon for generating a convergent electron beam, with a magnetic focus device for generating one of the beam focusing serving magnetic field, with a collector electrode for the beam, with an outlet shielding for shielding the electron gun and the Beam from the _Iaghetfeld and with a device to Introducing the beam into the magnetic field / that the magnetic focusing device has a field strength, the force required to generate a jet flow imbalances and a beam expansion are sufficient , and that the induced for suppressing the magnetic field Fanning out a field perturbation element (38) adjacent to the Beam introduction device (36) is arranged . 3. Device according to claim 2, characterized in that that the field disruption link is between 1/4 and 1/2 the luff / Koherun wavelength distance of the jet introduction device is arranged.
4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the l'eldetting member is designed as a member which sinks the magnetic field strength in the area of the smallest beam length lake. 5. Device according to claims 2-4, wherein the Pokueeiereinriehtung Aehr having a plurality of field reversal points for Strahlfokuesierung, characterized denotes Ge, that at least one Feldetörungeglied (41) is benae'bart each Feldumkehretelle (29) is arranged.
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