DE1541005C3 - Elektronenentladungsvorrichtung - Google Patents

Description

messen sind, daß die Zungen jeweils zwischen ein Lippenpaar einschiebbar sind und dadurch die Elektrode am Isolator festlegbar ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist eine das elektrische Potential zur Elektrode führende Zuleitung, die durch ein Loch im Isolator und ein Loch in der Hülle verläuft und an der Außenseite der Hülle mittels eines Abstandsisolators befestigt ist, derart an der Elektrode befestigt, daß sie zugleich die Elektrode gegen Drehung sichert.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich ein einfacher und raumsparender Aufbau, der eine achssymmetrische Ausbildung und Anordnung der einzelnen Teile erlaubt und die Montage der Teile erleichtert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Klystron gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fi g. 2 einen Schnitt in der Ebene II/II der Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen abgewandelten Abstandsisolator, der in einem Klystron benutzt werden kann.

Das in F i g. 1 dargestellte Klystron enthält einen Kathodenstrahlerzeuger 1 mit einer thermischen Kathode, vier Resonanzkammern 2, 3, 4 und 5 und eine Sammelelektrode 6, die in dieser Reihenfolge entlang der Achse des Klystrons angeordnet sind. Jede der Resonanzkammern wird durch zwei transversale Kupferwände 7 und 8 und durch einen Teil des als Hülle dienenden Kupfermantels 9 des Klystrons gebildet. Die Kupferwände 7 und 8 sind mit Laufzeitröhren 10 und 11 in der bekannten Art versehen und besitzen koaxiale Zentralöffnungen. Alle Resonanzkammern besitzen Stempel 12, die zum Abstimmen innerhalb der Kammern radial bewegt werden können. Die Resonanzkammer 2 ist die Eingangskammer, und Hochfrequenzsignale werden über einen Kupplungsbügel 13 in die Kammer eingespeist. Die Resonanzkammer 5 auf der anderen Seite ist die Ausgangskammer und durch ein dielektrisches Fenster 15 mit einem Ausgangswellenleiter 14 verbunden.

Zwischen jedem Paar Resonanzkammern sind elektrostatische Fokussierelektroden 16, 17 und 18 angebracht, um den vom Kathodenstrahlerzeuger emittierten Kathodenstrahl gebündelt durch die Resonanzkammern 2, 3, 4 und 5 zu führen, bevor er schließlich von der Sammelelektrode 6 aufgefangen wird. Während des Betriebs des Klystrons liegt gegenüber den Kupferwänden 7 und 8 und dem Kupfermantel 9 an den Fokussierelektroden 16, 17 und 18 eine relativ hohe Spannung an, wobei die Fokussierelektroden 16, 17 und 18 mit den geöffneten Kupferwänden 7 und 8 konvergierende elektrostatische Linsen bilden. Jede der Fokussierelektroden 16, 17 und 18 wird durch einen keramischen Isolator 19 in einem bestimmten Abstand zu den entsprechenden Kupferwänden 7 und 8 der beiden benachbarten Resonanzkammern gehalten. Die Fokussierelektroden und Isolatoren sind gleich konstruiert, so daß die folgende Beschreibung der Fokussierelektrode 17 und ihres entsprehenden Isolators für alle anderen anwendbar ist. Wie aus F i g. 1 und 2 hervorgeht, besitzt die Fokussierelektrode 17 eine ebene Form und ist mit einer Zentralöffnung ausgestattet, durch die der Strahl hindurchgeht. An beiden Seiten der Fokussierelektrode 17 sind in vier rechtwinklig zueinanderstehenden Stellungen Lippen 21 und 22 (in Fig.2 gestrichelt dargestellt) angebracht. Dadurch bilden die Lippen 21 und 22 vier gebogene Aussparungen, die mit gleichen Winkeln rund um den Umfang der Fokussierelektrode 17 angeordnet sind, wobei das Winkelmaß jeder Aussparung weniger als 45° beträgt.

Der Isolator 19 hat eine Mittelöffnung, in der mit gleichen Winkelabständen vier Zungen 23 angeordnet sind, ergänzend zu den vier Aussparungen, die durch die Lippen 21 und 22 gebildet werden. Die Abmessung der Fokussierelektrode 17 in bezug auf die Öffnung in dem Isolator 19 ist so, daß die Fokussierelektrode 17 in axialer Richtung in die Öffnung eingesetzt werden kann, wobei die umgebenden Aussparungen zwischen den Zungen 23 liegen. Die Fokussierelektrode 17 kann um annähernd 90° gedreht werden, so daß die Zungen 23 in die Aussparungen eingreifen und die Fokussierelektrode 17 gegen axiale Bewegung absichern. Die Fokussierelektrode 17 ist so in der Öffnung des Isolators 19 angebracht, daß eine konische Radialbohrung 51 in der Fokussierelektrode 17 mit einer Radialbohrung 52 in dem Isolator 19 übereinstimmt. Die Zuleitung verläuft durch die Radialbohrung 52 und durch eine angereihte Mantelbohrung 53 in dem Kupfermantel 9 und endet in einem Verschlußdeckel 54. Die Zuleitung ist zwischen dem Isolator und dem Verschlußdeckel 54 von einer Keramikhülse 55 umgeben, die eine Hülsenspitze 56 mit reduziertem Durchmesser besitzt, die in die Radialbohrung 52 in dem Isolator 19 hineinragt. Um den Verschlußdeckel 54 gegen den Kupfermantel 9 zu isolieren, ist er an einem Ende eines Distanzisolators 57 befestigt, dessen anderes Ende an einem flanschartigen Metallansatz 58 befestigt ist. Der Metallansatz 58 ist mit einem anderen flanschartigen Metallansatz 59 verschweißt, dessen inneres Ende mit dem Kupfermantel 9 in der Kante der Mantelbohrung 53 rundherum verschweißt ist. Der Verschlußdeckel 54 und der flanschartige Metallansatz 58 sind mittels eines Vielschritthartlötverfahrens an dem Isolator 57 befestigt. Dieses Verfahren ist z. B. in der britischen Patentschrift 891705 beschrieben.

Der Isolator 57 besitzt eine geriefte, zylindrische Form und ist auf der Innenseite mit drei ringförmigen Auskehlungen versehen, die mit ihren Rändern in Richtung auf den Kupfermantel 9 weisen, wie aus Fig.2 ersichtlich ist. Es hat sich herausgestellt, daß diese Konstruktion des Isolators die Gefahr von leitenden Partikeln verringert, die sich auf der Innenseite des Isolators befinden und dadurch einen elektrischen Nebenschluß von dem Kupfermantel 9 zu dem Verschlußdeckel 54 bewirken.

Der Isolator 19, der die Fokussierungselektrode 17 hält, ist aus einem Stück hochwertiger Keramik hergestellt, und der mit der Öffnung versehene Mittelteil hat drei Bögen 33, die wellen- oder zick-zack-förmig ausgebildet sind. Das Außenende eines jeden Bogens 33 ist erweitert und bildet einen Fuß 34, der, in axialer Richtung gemessen, stärker ist als der Rest des Isolators 19. Nachdem der Keramikisolator gebrannt worden ist, werden die Umfangs- und die Seitenflächen der Füße 34 bezüglich der Mittelöffnung des Isolators 19 und den Zungen 23 genau zugeschliffen. Die Seitenflächen der Füße 34 liegen an den Kupferwänden? und 8 der angrenzenden Resonanzkammern an, während die Umfangsfläche der Füße 34 an

der Innenfläche des Kupfermantels 9 anliegt. Dadurch ist die Stellung der Foküssierüngselektrode genau bestimmt. Ferner führt, wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, nicht der kürzeste Weg auf der Oberfläche des Isolators 19 von der Foküssierüngselektrode 17 zu einer der angrenzenden Kupferwände 7 und 8 oder dem Kupfermantel 9. Jeder Weg auf der Oberfläche des Isolators 19 ist relativ lang, verglichen mit dem kürzfesten Abstand von einem Berührungspunkt mit der Foküssierüngselektrode 17 und einem Berührungspunkt mit den leitenden Flächen der Kupferwände 7 und 8 und des Kupfermantels 9. Diese Eigenschaft dient dazu, die Gefahr zu verringern, daß das Klystron durch Leitendwerden der Oberfläche des Isolators unwirksam wird. Andere Mäanderformen des Isolators 17 können ein ähnliches Ergebnis erzielen wie die dargestellte Ausführungsform.
Der Isolator 57 kann auch eine andere Form haben als die in F i g. 2 dargestellte, und die Hohlräume 60 können eine abweichende Form aufweisen, so daß sie in Richtung auf den Mantel der Röhre weisen. Ferner kann die Anzahl der Hohlräume 60 von der dargestellten abweichen, und bei dem in Fig.3 dargestellten Isolator ist die Anzahl der Hohlräume 60 auf neun angewachsen.

Obwohl die Erfindung als Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Klystron beschrieben wurde, ist sie auch für andere Hochleistungsröhren, z. B. für Lauffeldröhren, anwendbar.

Hierzu Ϊ Blatt Zeichnungen

Claims (3)

I 2 über den Isolator langer ist als der kürzeste Abstand Patentansprüche: zwischen der Elektrode und dem leitenden Teil. In einem Klystron, auf das sich die Erfindung be-

1. Elektronenentladungsvorrichtung mit einer sonders, aber nicht ausschließlich bezieht, verläuft evakuierten Hülle, in der sich eine Quelle zur 5 der Elektronenstrahl von der Kathode durch mehrere Emission eines Elektronenstrahls, ein Elektro- aufeinanderfolgende Kammern und wird von einer nenstrahlkollektor und elektrostatische Fokussie- Sammelelektrode aufgefangen. Die Fokussiervorrichrungsmittel zur gebündelten Führung des Elek- tungen sind gewöhnlich elektromagnetisch, jedoch tronenstrahls längs einer Wechselwirkungsstrecke wird dadurch das Klystron schwer und unhandlich, befinden, wobei die Fokussierungsmittel wenig- io Diesen Nachteil vermeiden elektrostatische Fokusstens eine Elektrode mit einem Loch zum Durch- siervorrichtungen, jedoch ergeben sich hierbei Isolalaß des Elektronenstrahls enthalten, die gegen- tionsprobleme dadurch, daß zwischen den Elektroüber einem die Elektrode umgebenden an der den, die die elektrostatische Fokussierung bewirken, Hülle befestigten oder die Hülle bildenden elek- hohe. Potentialunterschiede erforderlich sind. Das trisch leitenden Teil isoliert ist, und wobei die 15 Isolationsproblem besteht z.B. darin, die Fokussier-Elektrode mittels eines so ausgebildeten Isolators elektroden in eine genaue isolierte Stellung zu den befestigt ist, daß der Nebenschlußweg zwischen Wänden der Kammern zu bringen, wobei ein hoher der Elektrode und dem leitenden Teil über den Pötentialunterschied zwischen der Fokussierelek-Isolator länger, ist als der kürzeste Abstand zwi- trode und den Kammerwänden erforderlich ist. Dieschen der Elektrode und dem leitenden Teil, 20 ser. Potentialunterschied besteht auch zwischen der dadurch gekennzeichnet, daß der Iso- . Zuleitung zur Fokussierelektrode und den Kammerlator (19) räumlich zwischen Elektrode und elek- wänden.

trisch leitendem Teil angeordnet ist und einen Es hat sich herausgestellt, daß leitende Teilchen

mittleren Bereich zur Aufnahme und Halterung auf der Oberfläche des Isolators innerhalb des Man-

der Elektrode (z.B. 17) enthält, von dem sich 25 tels des Klystrons haften können und einen Neben-

nach außen in Richtung auf das leitende Teil (9) Schluß über den Isolator hervorrufen. Eine solche

mehrere Arme (33) erstrecken, die wellen- oder Ablagerung von Teilchen tritt insbesondere während

zickzackförmig ausgebildet sind. des Entgasungs- und Sinterungsvorgangs auf, der bei

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- der Herstellung der Röhre die letzte Phase bildet. Es kennzeichnet, daß der mittlere Bereich des Isola- 30 hat sich ferner herausgestellt, daß ein Nebenschluß tors (19) eine Öffnung mit mehreren Zungen (23) auch auf der isolierenden Oberfläche an der Außen-

" aufweist, daß die Elektrode (17) an ihrem seite des Klystrons auftreten kann. Die Verwendung Außenrand mit mehreren Lippenpaaren (21, 22) von scheiben- bzw. ringförmigen Isolatoren ist daher versehen ist und daß die Zungen und Lippen so für die Praxis ungünstig, weil hierdurch die Qualität angeordnet und bemessen sind, daß die Zungen 35 und Lebensdauer des Klystrons leidet. . jeweils zwischen ein Lippenpaar einschiebbar Es ist auch bekannt, die Elektrode außerhalb des

sind und dadurch die Elektrode am Isolator fest- Wechselwirkungsraumes mittels eines bogenförmig legbar ist. ausgebildeten Keramikisolators zu haltern. Hier-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- durch wird zwar der Gleichtrom-Nebenschlußweg kennzeichnet, daß eine das elektrische Potential 40 verlängert, weil der Nebenschlußweg zwischen der zur Elektrode führende Zuleitung (50), die durch Elektrode und dem leitenden Teil der Röhre, an dem ein Loch (52) im Isolator (19) und ein Loch (53) der Isolator befestigt ist, langer ist als der kürzeste in der Hülle (9) verläuft und an der Außenseite Abstand zwischen der Elektrode und dem leitenden der Hülle mittels eines Abstandsisolators (57) be- Teil. Hierbei handelt es sich jedoch um einen verfestigt ist, derart an der Elektrode befestigt ist, 45 hältnismäßig komplizierten Aufbau, der auf Grund daß sie zugleich die Elektrode gegen Drehung si- der Anordnung und Ausbildung des Isolators verchert. ■ hältnismäßig viel Raum erfordert.

. . . . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

■.'■■■■'■■ Elektronenentladungsvorrichtung der eingangs ge-

. ' ' 50 nannten Art im Bereich der Wechselwirkungsstrecke

:■.——: ·..'.■■..-" kompakter als bei bisher bekannten Laufzeitröhren

auszubilden, wobei jedoch der Vorteil des möglichst

• langen Nebenschlußweges zwischen der Elektrode

- und dem den Wechselwirkungsraum umgebenden--lei-

Die Erfindung betrifft eine Elektronenentladungs- 55 tenden Teil erhalten bleiben soll.

vorrichtung mit einer evakuierten Hülle, in der sich Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung

eine Quelle zur Emission eines Elektronenstrahls, ein dadurch gelöst, daß der Isolator räumlich zwischen

Elektronenstrahlkollektor und elektrostatische Fo- Elektrode und elektrisch leitendem Teil angeordnet

kussierungsmittel zur gebündelten Führung des Elek- ist und einen mittleren Bereich zur Aufnahme und

tronenstrahls längs einer Wechselwirkungsstrecke be- 60 Halterung der Elektrode enthält, von dem sich nach

finden, wobei die Fokussierungsmittel wenigstens außen in Richtung auf das leitende Teil mehrere

eine Elektrode mit einem Loch zum Durchlaß des Arme erstrecken, die wellen- oder zick-zack-förmig

Elektronenstrahls enthalten, die gegenüber einem die ausgebildet sind.

Elektrode umgebenden, an der Hülle befestigten oder In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist

die Hülle bildenden elektrisch leitenden Teil isoliert 65 der mittlere Bereich des Isolators eine öffnung mit

ist, und wobei die Elektrode mittels eines so ausge- mehreren Zungen auf, und die Elektrode ist an ihrem

bildeten Isolators befestigt ist, daß der Nebenschluß- Außenrand mit mehreren Lippenpaaren versehen,

weg zwischen der Elektrode und dem leitenden Teil wobei die Zungen und Lippen so angeordnet und be-