DE1791224C - Traveling wave tube with crossed electric and magnetic fields. Eliminated from: 1491362 - Google Patents

Description

Kolleklorclektroden von außen ohne Aufhebung y_C(. _ y_s y_cc _ y_n(. Collector electrodes from the outside without lifting y _{C (} . _ Y _s y _cc _ y _{n (} .

des Vakuums. 55 ■--'·-=:—' of the vacuum. 55 ■ - '- =: -'

6. Wanderfeldröhre nach Anspruch 5, gekenn- "' ^a
zeichnet durch eine innerhalb der Röhre befindliche Schraube (29) zur Verschiebung der einen Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Kollcktorelcktrode (20), die über eine Membrane Zeichnung näher erläutert. Hierin ist6. traveling wave tube according to claim 5, marked "' ^a
characterized by a screw (29) located inside the tube for the displacement of the one. The invention is explained in more detail below with reference to the Kollcktorelcktrode (20), which is explained in more detail via a membrane drawing. Is in here

(34) mit einer von au Uc 11 zugänglichen Schraube 60 F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ver-(31) in Verbindung steht. stärkerröhrc bekannter Art mit gekreuzten elektrischen(34) with a screw 60 F i g accessible from au Uc 11. 1 a schematic representation of a ver (31) communicates. Stronger tubes of a known type with crossed electric

und magnetischen Feldern,and magnetic fields,

F i g. 2 eine schcmatischc Darstellung einer anderenF i g. 2 a schematic representation of another

bekannten Verstärkerröhre,known amplifier tube,

65 F i g. 3 ein Längsschnitt des Sammelbereiches einer65 F i g. 3 is a longitudinal section of the collecting area of a

Verstärkerröhre gemäß der Erfindung,Amplifier tube according to the invention,

Die l.rliiuhmj; betrifft eine Wanderfeldröhre mit F i g. 4 und 5 entsprechende SchnittdarstellungenThe l.rliiuhmj; relates to a traveling wave tube with F i g. 4 and 5 corresponding sectional views

gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen weiterer Ausrührungsformen der Erfindung,crossed static electrical and magnetic further embodiments of the invention,

3 43 4

F i g. 6 eine Darstellung der Elektronenbahnen überliegende Kollektorelektrode 20 etwa die Gegen-F i g. 6 shows a representation of the collector electrode 20 overlying the electron trajectories, approximately the opposite

bei einer Anordnung nach F i g. 5 und elektrode 14 fortsetzt, jedoch einen größeren A?stanain an arrangement according to FIG. 5 and electrode 14 continues, but a larger astana

F i g. 7 ein schematischer Längsschnitt einer wei- von der Kollektorelektrode 19 gewinnt, je großer dieF i g. 7 shows a schematic longitudinal section of one of the collector electrodes 19, the larger the electrode

teren Ausführungsform d<-r Erfindung. Entfernung vom Wechselwirkungsraum ist.further embodiment d <-r invention. Distance from interaction space is.

F i g. 1 zeigt schanktisch eine bekannte Ver- S Die Elektrode 19 liegt auf dem Potential der Verstärkerröhre mit gekreuzten elektrischen und magne- zögerungsleitung 14, während die Elektrode ZU ein tischen Feldern in der vorher beschriebenen Art. stärker negatives Potential aufweist. Dadurch nimnu Ein Elektronenstrahlerzeuger, bestehend aus Ka- sie alle Elektronen auf, die eine ausreichende summe thoclel und Anode 2, schickt einen Elektronenstrahl von kinetischer und potentieller Energie aufweisen, in den Wechselwirkungsraum, der durch die Ver- io Die Oberflächen der beiden Elektroden 19Jund zu zögerungsleitung 3 und die Gegenelektrode 4 begrenzt kufen in zunehmender Entfernung vom Wechselist. Ein elektrostatisches Feld E wird mittels der wirkungsraum auseinander. Da beide Elektroden aut Spannungsquellen 5 und 6 zwischen der Verzöge- konstanter Spannung liegen, ergibt dieses Ausemanaerrungsleitung 3 und der Gegenelektrode 4 aufrecht- laufen der Oberflächen eine abnehmende elektrische erhalten. Senkrecht zur Papierebene verläuft ein 15 Feldstärke. Die in den Raum zwischen den Kollektor-Magnetfeld S, das von einem Elektromagneten oder elektroden eintretenden Elektronen durchlaufen also Dauermagneten erzeugt wird. Die Elektronen laufen, ein Feld mit abnehmendem Y · rt EB. Die Elektronen wie erwähnt, durch den Wechselwirkrngsraum mit nähern sich infolgedessen der Oberfläche der blekener Synchrongeschwindigkeit E\B. Bei der dar- trode 20, weil bei abnehmender elektrischer Feldstarke ffstellten Ausführungsform, die ein Vorwärtswellen- 20 die Anziehung der positiven Elektrode 19 abnimmt verstärker ist, wird ein Hochfrequenzsignal dem Ein- und das Magnetfeld B einen stärkeren ablenkenden ging7 zugeführt, durchläuft die Verzögerungslei- Einfluß zur negativen Elektrode 20 erlangt. Bei dieser Hing 3 mit einer Phasengeschwindigkeit, die nahezu Ablenkung wird das Elektron von dem Magnetfeld picich der Elektronengeschwindigkeit ist, und wird gezwungen, gegen den elektrostatischen Feldgradieiuen am Ausgange verstärkt abgenommen. Der Elek- 25 anzulaufen. Da in diesem Bereich das Elektron I nergie ionenstrahl tritt in Wechselwirkung mit der längs weder aufnimmt noch abgibt, muß seine Gesamtckr Verzögerungsleitung 3 fortgepflanzten Welle, ><nd energie konstant bleiben, d. h., die 1 lektronengets ergibt sich im Endergebnis ein Energieübergang schwindigkeit wird verringert, und ein Teil der kine- \(,m Elektronenstrahl zur Welle, wodurch die Ver- tischen Energie verwandelt sich in potentielle Energie. Stärkung bewirkt wird. Nachdem der Elektronenstrahl 30 Alle Elektronen, die ausreichende Gesamtenergie aufdcn ganzen Wechselwirkungsraum durchlaufen hat, weisen, um die negative Elektrode 20 zu erreichen, werden diejenigen Elektronen, die nicht auf der werden schließlich auf dieser Fläche aufgefangen. Die Verzögerungsleitung 3 aufgefangen wurden, von der übrigen Elektroden, die keine ausreichende kinetische Kollektorelektrode 9 aufgenommen. Energie aufweisen, werden nicht oder weniger ab-F i g. 1 shows a well-known counter at the counter. The electrode 19 is at the potential of the amplifier tube with crossed electrical and magnetic delay lines 14, while the electrode at table fields in the manner described above has a stronger negative potential. As a result, an electron beam generator, consisting of all electrons that have a sufficient sum thoclel and anode 2, sends an electron beam of kinetic and potential energy into the interaction space, which is created by the surfaces of the two electrodes 19 and Delay line 3 and the counter electrode 4 limited skids in increasing distance from the change. An electrostatic field E is set apart by means of the action space. Since both electrodes on voltage sources 5 and 6 lie between the constant voltage delay, this results in the maintenance line 3 and the counter electrode 4 maintaining the surfaces upright with a decreasing electrical level. A field strength of 15 runs perpendicular to the plane of the paper. The electrons entering the space between the collector magnetic field S, through which an electromagnet or electrodes pass, so permanent magnets are generated. The electrons run, a field with decreasing Y · rt EB. The electrons, as mentioned, through the interaction space with, consequently approach the surface of the bleken synchronous speed E \ B. In the case of the electrode 20, because with decreasing electric field strength the embodiment, which is a forward wave 20 the attraction of the positive electrode 19 decreases, a high-frequency signal is fed to the input and the magnetic field B is fed to a stronger deflecting one. Influence to the negative electrode 20 is obtained. In this Hing 3 with a phase velocity that is almost deflected, the electron is decreased from the magnetic field picich is the electron velocity, and is forced to increase against the electrostatic field gradients at the exit. The elec- 25 to start up. Since in this area the electron energy ion beam interacts with the longitudinal neither absorbs nor emits, its total delay line 3 propagated wave must remain><and energy constant, i.e. the 1 electron gets results in the end result an energy transfer speed is reduced, and a part of the kine- \ (, m electron beam to the wave, as a result of which the vertical energy is transformed into potential energy. Strengthening is effected To reach negative electrode 20, those electrons that are not collected on the are finally collected on this surface. The delay line 3 was collected by the remaining electrodes, which do not have sufficient kinetic collector electrode 9. Energy is not or less removed.

Nach ^r i g. 1 sind die Verzögerungsleitung 3 und 35 gelenkt und landen deshalb schließlich auf der Oberdie Kollektorelektrode 9 in üblicher Weise elektrisch fläche der positiven Kollektorelektrode 19.
miteinander verbunden und an einem gemeinsamen Wie man sieht, ist die verringerte Geschwindigkeit Bezugspunkt (z.B. Erde) angeschlossen. Die auf der der Elektronen immer noch gleich EjB, d.h., die Verzögerungsleitung 3 und der Kollektorelektrode 9 Elektronengeschwindigkeit an jeder Stelle ist umgegelandeten Elektronen gelangen über die Spannungs- 40 kehrt proportional zum Abstand zwischen den Oberquelle 6 zur Kathode 1 zurück. flächen der Elektrode 19 und 20. Diese Geschwindig-Diese bekannte Einrichtung hat die vorstehend be- keit EjB kann als Synchrongeschwindigkeit eines schriebenen Nachteile einer verhältnismäßig geringen Elektrons in einem gekreuzten Feld bezeichnet werden. Leistungsfähigkeit und einer übermäßigen Aufheizung Wie ohne weiteres ersichtlich ist, werden diejenigen der Kollektorelektrode. F i g. 2 zeigt demgegenüber 45 Elektronen, welche den Wechselwirkungsraum am einen ebenfalls bekannten Vorwärtswellenverstärker, nächsten an der Oberfläche der negativen Elektrode 20 bei dem die oben erläuterten Nachteile teilweise ver- verlassen, fast unmittelbar zu dieser Fläche angelenkt, mieden sind. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem während die Elektronen mit geringerem Potential besteht wieder aus Kathode 10, Anode 11 und Span- immer weiter weg vom Ende des Wechselwirkungsnungsquelle 12, die ein Beschleunigungsfeld zwischen 50 raumes zur Oberfläche der negativen Elektrode 20 Kathode 10 und Anode 11 erzeugt. Der Wechsel- abgelenkt werden. Der Elektronenstrahl wird also wirkungsraum ist wieder von einer Verzögerungs- nach Art eines Potentialspektrums auf die Oberfläche leitung 13 und einer Gegenelektrode 14 begrenzt, wo- der negative 1 Elektrode 20 verteilt, und diese Verbei die Spannungsquellen 15 und 16 ein elektro- teilung der Elektronen verhindert eine unerwünschte statisches Feld E zwischen den beiden Elektroden 13 55 Strahlkonzentration an einer bestimmten Stelle, wound 14 erzeugen. Ein senkrecht zum Feld E verlaufen- durch örtliche überhitzungen vermieden werden,
des Magnetfeld B wird wieder durch einen entsprechen- F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Kollektoraiiden Magneten erzeugt. Die Verzögerungsleitung 13 Ordnung einer schematisch in F i g. 2 dargestellten besitzt den Eing-mg 17 und den Ausgang 18 für die Verstärkerröhre. Wenn die Elektronen den Wechsel-Hochfrequenz. 60 wirkungsraum zwischen der Verzögerungsleitung 13 Hier sind jedoch zwei Kollcktorelektroden am Ende und der Gegenelektrode 14 verlassen, treten sie in acn des Wechselwirkungsraumes angebracht, um alle Raum ein, der durch die positive Kollektoieleklrode Elektronen aufzufangen, die nicht von der Ver- 19 und die negative Kollektorelektrode 20 begrenzt ist. zögerungsleitung 13 aufgenommen wurden. Diese Die Flächen 21 und 22 dieser beiden Elektroden laufen Kollektorelektrodcn 19 und 20 sind derart angebracht, 65 in einem beträchtlichen Teil des Sammelraumes aiisdaß eine auf dem Potential der Verzögerungsleitung 13 einander. Am entfernten Ende des Sammelrauines liegende Kollektorclektrode 19 sich in der Ebene der nähern si.h jedoch die Fläche 23 der positiven l-.lek-Verzögerungsleitimg befindet, während die gegen- trode 19 und die Flache 24 der negativen Elektrode 20After ^r i g. 1, the delay lines 3 and 35 are steered and therefore finally land on the upper collector electrode 9 in the usual electrical surface of the positive collector electrode 19.
connected to each other and at a common As you can see, the reduced speed reference point (e.g. earth) is connected. The electrons that have landed on the electron are still equal to EjB, ie the delay line 3 and the collector electrode 9 electron velocity at each point are returned to the cathode 1 via the voltage 40 returns proportional to the distance between the upper source 6. surfaces of the electrode 19 and 20. This known device has the above speed EjB can be referred to as the synchronous speed of a written disadvantage of a relatively small electron in a crossed field. Efficiency and excessive heating As can be readily seen, those of the collector electrode. F i g. In contrast, FIG. 2 shows 45 electrons, which are avoided in the interaction space on a likewise known forward wave amplifier, next on the surface of the negative electrode 20 in which the disadvantages explained above are partially abandoned, and are almost directly linked to this surface. The electron gun while the electrons are at a lower potential again consists of cathode 10, anode 11 and chip - further and further away from the end of the interaction source 12, which creates an acceleration field between the surface of the negative electrode 20, cathode 10 and anode 11. The change- be distracted. The electron beam is thus effective space is again limited by a delay in the manner of a potential spectrum on the surface line 13 and a counter electrode 14, where the negative 1 electrode 20 is distributed, and this connection between the voltage sources 15 and 16 prevents the electrons from electrically splitting generate an undesirable static field E between the two electrodes 13 55 beam concentration at a certain point, wound 14. A run perpendicular to field E - can be avoided by local overheating,
of the magnetic field B is again by a corresponding- F i g. 3 shows the collectoraiiden magnets according to the invention produced. The delay line 13 order of a schematic in FIG. 2 has the input-mg 17 and the output 18 for the amplifier tube. When the electrons change the high frequency. 60 effective space between the delay line 13 Here, however, two collector electrodes are left at the end and the counter electrode 14, they enter acn of the interaction space in order to enter all the space that collects electrons through the positive collector electrode that are not from the 19 and negative collector electrodes Collector electrode 20 is limited. delay line 13 were added. The surfaces 21 and 22 of these two electrodes run collector electrodes 19 and 20 are attached 65 in a considerable part of the collecting space so that one at the potential of the delay line 13 is mutually exclusive. Collector electrode 19 located at the far end of the collecting roughness is in the plane of the nearer but the surface 23 of the positive 1-leak delay line is located, while the counter electrode 19 and the surface 24 of the negative electrode 20

wieder, damit die elektrische Feldstärke an dieser Stelle zunehmen kann und so die noch nicht aufgefangenen Elektronen von der Fläche 23 angezogen werden. Der Strom von der negativen Sammclelcktrodc 20 fließt über den Leiter 25, der durch den Kolben 26 und den Balgen 27 durchgeführt ist. Auf diese Weise können die negative Elektrode 20 und der Leiter 25 mechanisch verstellt werden, ohne das Vakuum der Röhre aufzuheben.again, so the electric field strength at this Place can increase and so the electrons that have not yet been captured are attracted to the surface 23 will. The current from the negative collector 20 flows through the conductor 25, which passes through the Piston 26 and the bellows 27 is carried out. In this way, the negative electrode 20 and the Conductor 25 can be adjusted mechanically without breaking the vacuum of the tube.

Statt dessen könnte auch die negative Elektrode 20 innerhalb der Röhre mit der Kathode verbunden sein. In diesem Falle kann die Röhre unmittelbar in eine Fassung für normale Röhren eingesetzt werden.Instead, the negative electrode 20 could also be connected to the cathode within the tube. In this case, the tube can be inserted directly into a socket for normal tubes.

Um die Potentialgradicnten zwischen den Kollcktorclektroden 19 und 20 einstellen zu können, ist die negative F.lcktrodc 20 relativ zu der positiven Elektrode 19 verschiebbar. Zu diesem Zweck ist der Elektrodcnträgcr 28 mit einer Druckstange 29 verschraubt, die durch eine Öffnung 35 im Röhrenkolben 30 hindurchgeht. Eine Verschiebung der Druckstangc 29 und damit der Elektrode 20 geschieht mittels Drehung eines Einstellknopfes 31, der über einen Teil 32 mit der Druckstangc 29 verbunden ist. Mittels einer Membran 34 im Gehäuse 33 der Druckstange ist das Vakuum aufrechterhalten.About the potential gradients between the collector electrodes 19 and 20 is the negative F.lcktrodc 20 relative to the positive electrode 19 movable. For this purpose, the electrode carrier is 28 screwed to a push rod 29 which passes through an opening 35 in the tubular piston 30. The push rod 29 and thus the electrode 20 are displaced by means of rotation an adjusting knob 31 which is connected to the push rod 29 via a part 32. By means of a The vacuum is maintained in the membrane 34 in the housing 33 of the push rod.

Da der Abstand zwischen den Elektroden 19 und 20 sehr gering ist, genügt meist eine Verschiebung von wenigen hundertstel Millimetern. Es ist deshalb keine gelenkige Lagerung am entfernten Ende dur Kollektoranordnung erforderlich, weil die Teile 20, 28 und 25 genügend Elastizität aufweisen, um so geringe Verschiebungen zuzulassen.Since the distance between the electrodes 19 and 20 is very small, a shift of is usually sufficient a few hundredths of a millimeter. There is therefore no articulated mounting at the far end due to the collector arrangement required because the parts 20, 28 and 25 have sufficient elasticity to allow for such small displacements to allow.

F i g. 4 zeigt im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem die Ausdehnung in Horizontalrichtung im Verhältnis stark verkürzt ist. Bei dieser Ausführungsform bleibt die Oberfläche 22 der negativen Kollektorelektrodc 20 parallel zu den Flüchen der Verzögerungsleitung 13 und der Gegenelektrode 14, während die Oberfläche 21 der positiven Kollektorclektrode 19 sich von der Fläche 22 entfernt, während die anschließende Fläche 23 der Elektrode 19 sich wieder der Fläche 22 nähen, um die an dieser Stelle noch nicht aufgefangenen Elektronen noch zu sammeln. Bei dieser Anordnung ergibt sich also auch ein abnehmendes Verhältnis £/ß, so daß die größtmögliche Anzahl von Elektronen mit verringerter Geschwindigkeit zu der negativen Elektrode 20 abgelenkt wird.F i g. 4 shows in section another embodiment in which the expansion in the horizontal direction is greatly shortened in proportion. In this embodiment, the surface 22 remains the negative Collector electrode 20 parallel to the surfaces of the delay line 13 and the counter electrode 14, while the surface 21 of the positive collector electrode 19 moves away from the surface 22, while the adjoining surface 23 of the electrode 19 sew again to the surface 22 around the at this point to collect electrons not yet captured. With this arrangement there is also a decreasing ratio £ / ß, so that the largest possible number of electrons at reduced speed to the negative electrode 20 is deflected.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ähnlich F i g. 4, wobei jedoch die positive Kollektorelektrode 19 eine Fläche 40 aufweist, die zwischen der Verzögerungsleitung 13 und der negativen Elektrode 20 sich der Gegenelektrode 14 nähert. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte elektrostatische Feldstärke am Ende des Wechselwirkungsraumes, wodurch der Elektronenstrahl von der Gegenelektrode 14 angelenkt wird und nicht auf die vertikale Fläche 41 der negativen KoHektorelektrode 20 aultreffen kann. Von dieser Stelle an laufen die Flächen 21 der positiven Kollektorelektrode 19 und die Fläche 22 der negativen Kollektorelektrode 20 wieder in der oben beschriebenen Weise auseinander.F i g. 5 shows a further embodiment of the invention similar to FIG. 4, but the positive one Collector electrode 19 has a surface 40 between the delay line 13 and the negative Electrode 20 approaches counter electrode 14. This results in an increased electrostatic Field strength at the end of the interaction space, causing the electron beam from the counter electrode 14 is hinged and does not impinge on the vertical surface 41 of the negative CoHector electrode 20 can. From this point on, the surfaces 21 of the positive collector electrode 19 and the surface 22 run the negative collector electrode 20 apart again in the manner described above.

Die Abstände t/, und d_t in F i g. 5 sind wie in den anderen Figuren so gewählt, dallThe distances t /, and d _t in FIG. 5 are chosen as in the other figures, dall

K-CK-C

IX·IX

Hierbei sind Vcc die Spannung an der positiven Kollcklorelcklrodc 19, Ks die Spannung an der Gegenelektrode 14 und Vnc, die Spannung an der negativen Elektrode 20. Wenn die obige Bedingung eingehalten ist, tritt keine Störung der elektrischen Feldstärke an dieser Stelle ein, und die Elektronen leiden nicht unter einer plötzlichen Diskontinuität des elektrischen Feldes.Here, Vcc is the voltage on the positive Kollcklorelcklrodc 19, Ks is the voltage on the counter electrode 14 and Vnc, the voltage on the negative electrode 20. If the above condition is met, there is no disturbance of the electric field strength at this point, and the electrons do not suffer from a sudden discontinuity in the electric field.

F i g. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt derF i g. 6 shows an enlarged section of FIG

ίο Fig. 5, worin die Elektronenbahnen für verschiedene Elektronen eingezeichnet sind. Die gestricheltenίο Fig. 5, in which the electron trajectories for different Electrons are drawn. The dashed

■Linien bedeuten Äquipolentiallinien. Das Potential nimmt im anfangs angegebenen Sinne von oben nach unten zu. Auf der linken Seite ist ersichtlich, wie die einzelnen Ladungspakete in niedrigere Potentialniveaus fallen, weil sie von der erhöhten Feldstärke wegen der konvergenten Fläche 40 beschleunigt werden, wobei der obere Teil des Elektronenstrahls gemäß den Bahnen α auf der Fläche 40 der positiven Elektrode 19■ Lines mean equipolar lines. The potential increases from top to bottom in the sense indicated at the beginning. On the left you can see how the individual charge packets fall into lower potential levels because they are accelerated by the increased field strength due to the convergent surface 40, the upper part of the electron beam according to the paths α on the surface 40 of the positive electrode 19

ao gesammelt wird. Die Raumladungspakete auf den Bahnen h treten in die Kollektoranordnung ein, die wegen der auseinanderlaufenden Flächen 21 und 22 eine abnehmende elektrische Feldstärke aufweist. Infolgedessen steigen sie zu stärker negativen Potentialwerten und nähern sich der negativen Elektrode 20 mit verringerter Geschwindigkeit. Die Elektronen mit ausreichender Gesamtenergie werden von dieser Elektrode aufgenommen. Die übrigen Elektronen, welche die Elektrode 20 nicht erreichen können, gelangen schließlich zu nicht dargestellten Teilen der positiven KoHektorelektrode 19.ao is collected. The space charge packets on the paths h enter the collector arrangement, which has a decreasing electric field strength because of the diverging surfaces 21 and 22. As a result, they rise to more negative potential values and approach the negative electrode 20 at a reduced speed. The electrons with sufficient total energy are absorbed by this electrode. The remaining electrons, which cannot reach the electrode 20, finally reach parts of the positive co-heater electrode 19, which are not shown.

F i g. 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bisher stets angenommen wurde, daß die Elektrone.v bahnen ausschließlich durch die gekreuzten elektrostatischen und magnetischen Felder beeinflußt werden. In Wirklichkeit aber erzeugen die Elektronen selbst als geladene Teilchen elektrische Felder, und wenn die Elektronendichte an einer bestimmten Stelle hoch genug ist, beeinflussen die Raumladungsfelder die Bewegung der anderen Elektronen an dieser Stelle. Ferner wurde bisher angenommen, daß der den Wechselwirkungsraum verlassende Elektronenstrahl dieselbe gleichmäßige Dichte wie beim Eintritt in den Wechselwirkungsraum aufweist. In Wirklichkeit ist aber bei der Wechselwirkung mit der elektromagnetischen Welle eine Bündelung aufgetreten, wodurch einzelne Elektronenbündel gebildet wurden, deren Achsen parallel zum Magnetfeld verlaufen, wie es in F i g. 7 angedeutet ist. Die Raumladungswirkung innerhalb dieser Elektronenbündel bewirkt im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld, daß die Elektronen innerhalb des Bündels um dessen Achse umlaufen. Verläuft das Magnetfeld wie in F i g. 7 vom Beschauer weg in die Papierebene, so ist der Umlaufsinn im Uhrzeigersinn, wie angegeben.F i g. 7 and 8 show further embodiments of the invention. It should be noted that Up to now it has always been assumed that the electrons orbits exclusively through the crossed electrostatic and magnetic fields are influenced. In reality, however, the electrons generate even as charged particles electric fields, and when the electron density is at a certain point is high enough, the space charge fields influence the movement of the other electrons at this point. Furthermore, it was previously assumed that the electron beam leaving the interaction space has the same uniform density as when entering the interaction space. In reality it is but when interacting with the electromagnetic wave a bundling occurred, whereby individual electron bundles were formed, the axes of which run parallel to the magnetic field, as shown in F i g. 7 is indicated. The space charge effect within these electron bundles works together with the magnetic field that the electrons revolve within the bundle around its axis. If the magnetic field runs as in FIG. 7 away from the viewer into the plane of the paper, that is the sense of circulation clockwise as indicated.

F i g. 7 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei der diese von der Raumladung hervorgerufene Drehung ausgenutzt wird, um die Sammelwirkung auf die Elektronen zu verbessern. Die negative KoHektorelektrode 20 ist mit einer Stufe versehen, die aus den Flächen 42 und 43 besteht, wobei die Fläche 42 senkrecht zur Fläche 22 und Fläche 43 parallel zur Fläche 22 ist. Wenn die Elektronenbündel in den Sammelraum eintreten, wird ihre Fortpflanzungsgeschwindigkeit verringert, und sie nähern sich der Fläche 22. Gelangen sie nun in die Nähe der Stufe, so kommt wegen der Drehun» im Uhrzeigersinn er· größererF i g. 7 shows an electrode arrangement in which this rotation caused by the space charge is used to improve the collecting effect on the electrons. The negative cohector electrode 20 is provided with a step consisting of surfaces 42 and 43, surface 42 being perpendicular is parallel to surface 22 and surface 43 is parallel to surface 22. When the electron bundle in the collecting space enter, their speed of propagation is reduced and they approach surface 22. If you now get near the step, it comes up because of the clockwise rotation

Anteil innerhalb der Bündel auf die Flache 42, so daß diese F.lcktroncn wirksam von der auf höherem Potential liegenden Elektrode 20 aufgefangen werden.Share within the bundle on the area 42, so that these currents are effectively collected by the electrode 20, which is at a higher potential.

Selbstverständlich ist die Zeichnung der I' i g. 7 idcalif^:crt, denn die Bündelung der Elektronen ist nicht so scharf, und es können auch nicht alle lilektroiicn an der Stufe 42 gesammelt werden. Grundsätzlich können nur diejenigen Elcklroncn an der negativen Elektrode 20 entladen werden, deren Gesamtenergie ausreicht, um gegen deren Potential anzulaufen. Alle anderen Elektronen mit geringerer Energie kommen an der Stufe vorbei und landen entweder auf der Fläche 43 oder einer der Flächen 21 und 23 der positiven Elektrode 19, je nach der Gesamtenergie. Of course, the drawing is the I 'i g. 7 idcalif ^: crt, because the bundling of electrons is not so sharp, and not all lilektroiicn can be collected at step 42. In principle, only those electrodes can be discharged at the negative electrode 20 whose total energy is sufficient to run up against its potential. All other electrons with lower energy pass the step and land either on surface 43 or on one of surfaces 21 and 23 of positive electrode 19, depending on the total energy.

Berechnungen des Elektronenslrahlprofils an der Stelle, wo der Strahl den Wechselwirkungsraum verläßt, zeigen, daß die Raumladungsgruppen im wesentlichen in zwei getrennten Bereichen verteilt sind, wobei der eine dieser Bereiche sich ziemlich nahe an der Gegenelektrode befindet, während der andere Bereich etwas näher an der Verzögerungsleitung als an der Gegenelektrode ist. F i g. 8 zeigt eine Kollektoranordnung, die so ausgebildet ist, daß diese Ladungsverteilung ausgenutzt wird. Es ist hier noch eine Sprungelektrode 44 zwischen der Gegenelektrode 14 ι .id der negativen Kollektorelektrode 20 eingefügt, wobei die Fläche 45 der Sprungelektrode 44 in der gleichen Ebene wie diejenige der Gegenelektrode 14 liegt. Die Sprungelektrode 44 befindet sich auf Kathodenpotential, aber da gemäß F i g. 8 der Abstand zwischen der Sprungelektrode 44 und der positiven Kollektorelektrode 19 der gleiche wie zwischen der Gegenelektrode 14 und der Verzögerungsleitung 13 ist, tritt ein plötzlicher Sprung der elektrischen Feldstärke auf, wenn die Elektronen diesen Bereich betreten. Infolgedessen übt das Magnetfeld an dieser Stelle einen größeren Einfluß auf die den Wechselwirkungsraum verlassenden Elektronen aus. und diejenigen Elektronen, die sich nahe der Gegenelektrode befinden, werden bereits zur Sprungclektrodc 44 abgelenkt und damit in der günstigsten Weise bei Kaihodenpotential entladen. Die übrigen Elcklroncn gelangen in die Kollcktoran-5 Ordnung und werden dort in ähnlicher Weise aufgefangen, wie es an Hand der F i g. 4 erklärt wurde. F i g. 9 zeigt einen Schnitt durch die Kollektoranordnung einer Verstärkerröhre mit gekreuzten Feldern, bei der eine keilförmige Kollektorclcktrode 47Calculations of the electron beam profile at the point where the beam leaves the interaction space, show that the space charge groups are essentially distributed in two separate areas, where one of these areas is fairly close to the counter electrode, while the other area is slightly closer to the delay line than to the counter electrode. F i g. 8 shows a collector arrangement, which is designed so that this charge distribution is exploited. There's another one here Jump electrode 44 inserted between the counter electrode 14 ι .id of the negative collector electrode 20, the surface 45 of the jump electrode 44 in the same plane as that of the counter electrode 14 lies. The jump electrode 44 is at cathode potential, but according to that F i g. 8 shows the distance between the jump electrode 44 and the positive collector electrode 19 of FIG same as that between the counter electrode 14 and the delay line 13, a sudden occurs Jump in the electric field strength when the electrons enter this area. As a result, practice the magnetic field at this point has a greater influence on the electrons leaving the interaction space out. and those electrons that are close to the counter electrode already become the Sprungclektrodc 44 distracted and thus in the cheapest Discharged way at Kaihodenpotential. The remaining Elcklroncn get into the Kollcktoran-5 Order and are caught there in a similar way, as shown in FIG. 4 was declared. F i g. 9 shows a section through the collector arrangement an amplifier tube with crossed fields, in which a wedge-shaped collector electrode 47

ίο zwischen einer positiven Elektrode 19 und einer negativen Elektrode 50 angeordnet ist. Letztere kann auf dem Potential der Gegenelektrode liegen. Die Elektrode 47 wird wieder ai.i einem zwischcnliegenden Potential, vorzugsweise auf Kathodenpotential, gets halten. Die Gestalt der Elektroden 19, 47 und 50 ist so gewählt, daß die Flächen 21 und 51 auseinanderlaufen, die Flachen 21 und 48 zusammenlaufen und die Flächen 49 und 51 ebenfalls zusammenlaufen. Im Betrieb wird der Elektronenstrahl nach dem Vcr-ίο between a positive electrode 19 and a negative electrode 50 is arranged. The latter can be at the potential of the counter electrode. the Electrode 47 is again ai.i an intermediate Keep potential, preferably at cathode potential, gets. The shape of the electrodes 19, 47 and 50 is chosen so that the surfaces 21 and 51 diverge, the surfaces 21 and 48 converge and the surfaces 49 and 51 also converge. In operation, the electron beam is

ao lassen des Wechselwirkungsraumes zwischen den auseinanderlaufenden Flächen 21 und 51 durch das überwiegende Magnetfeld zur Fläche 51 in einen Bereich höheren Potentials getrieben, und die Elektronengeschwindigkeit nimmt dementsprechend ab, wie obenao leave the interaction space between the diverging Areas 21 and 51 due to the predominant magnetic field to area 51 in one area higher potential, and the electron speed decreases accordingly, as above

as beschrieben. Es können sogar einige Elektronen auf der Fläche 51 landen, wenn sie aus der elektromagnetischen Welle so viel Energie entnommen haben, daß sie nahezu das Potential der Gegenelektrode erreichen. Nach dem Vorbeigang an der Vorderkante der Kollektorelektrode 47 gelangen die Elektronen dann in Bereiche zunehmender elektrischer Feldstärke wegen der einander sich nähernden Flächen 21 und 48 bzw. 49 und 51. In diesen Bereichen werden die Elektronen nach oben in Zonen niedrigeren Potentials getrieben, wobei die Elektronen oberhalb der Elektrode 47 zur Fläche 21 der positiven Elektrode 19 streben, während die Elektronen unterhalb der Kollektorelektrode 47 nach oben zur Fläche 49 dieser Elektrode getrieben werden und damit die wesentlich günstigere Emladung bei Kathodenpotential erfahren.as described. It can even have some electrons on it land on the surface 51 when they have extracted so much energy from the electromagnetic wave that they almost reach the potential of the counter electrode. After walking past the leading edge of the collector electrode 47 the electrons then reach areas of increasing electrical field strength of the approaching surfaces 21 and 48 or 49 and 51. In these areas the electrons driven upward in zones of lower potential, with the electrons above the electrode 47 to Face 21 of the positive electrode 19 strive, while the electrons are below the collector electrode 47 are driven up to the surface 49 of this electrode and thus the much cheaper charge experienced at cathode potential.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Feldern längs des gesamten Strahlweges, einem EIek- Patentansprüche: tronenstrahlerzeugungssystem am einen uad einei Kollektoranordnung am anderen Röhrenende, beiFields along the entire beam path, an EIek patent claims: electron beam generation system at one and a collector arrangement at the other end of the tube 1. Wanderfeldröhre mit gekreuzten statischen der der Verzögerungsleitung eine Elektrode ohne elektrischen und magnetischen Feldern längs des 5 Verzögerungseigenschaften (Gegenelektrode) parallel gesamten Strahlweges, einem Elektronenstrahl- gegenüberliegt, an die sich strahlerzeugerseitig die erzeugungssystem am einen und einer Kollektor- Kathode des Elektronenstrahlerzeugungssystems ananordnung am anderen Röhrenende, bei der der schließt, und bei der die Kollektoranordnung aus "Verzögerungsleitung eine Elektrode ohne Ver- mindestens zwei einander gegenüberliegenden Elekzögerungseigenschaften (Gegenelektrode) gegen- io iroden besteht; worin im Betrieb das Verhältnis der überliegt, an die sich strahlerzeugerseitig die elektrischen und magnetischen Feldstärke mindestens Kathode des Elektronenstrahlerzeugungssystems in einem Teil der Kollektoranordnung in Strahlanschließt, und bei der die Kollektoranordnung richtung abnimmt.1. Traveling wave tube with crossed static of the delay line one electrode without electric and magnetic fields along the 5 delay properties (counter electrode) parallel entire beam path, opposite to an electron beam, to which the beam generator side attaches itself generating system on one and a collector cathode of the electron gun assembly at the other end of the tube, where it closes, and where the collector arrangement is off "Delay line an electrode without at least two opposing electrical delay properties (Counter-electrode) consists of counter-io irodes; where in operation the ratio of superimposed on which the jet generator side the electric and magnetic field strength at least Connects the cathode of the electron gun in a part of the collector arrangement in the beam, and in which the collector arrangement decreases direction. aus mindestens zwei einander gegenüberliegenden Bei einer bekannten Wanderfeldröhre dieser Artof at least two opposite one another in a known traveling wave tube of this type Elektroden besteht, worin im Betrieb das Ver- 15 liegt die gegenelektrodenseitige Kollektorelektrode hältnis der elektrischen und magnetischen Feld- auf einem Potential, das stärker negativ als dasjenige stärke mindestens in einem Teil der Kollektor- der Verzögerungsleitung ist, und fängt alle Elektronen anordnung in Strahlrichtung abnimmt, g e k e η n- auf, die ausreichende Energie haben, um gegen da? zeichnet durch plötzliche Sprünge des Ab- von dieser Elektrode erzeugte Feld anzulaufen. Die st inds zwischen einander zugekehrten Elektroden- 20 verzögerungsleitungsseitige Kollektorelektrode befinflächen in der Kollektoranordnung derart, daß det sich auf dem gleichen Potential wie die Verzögeeine stetige Veränderung des Verhältnisses von rungsleitung und nrnmt alle Elektronen auf, die keine elektrischer und magnetischer Feldstärke erzielt ausreichende Energie haben, um die andere Kollektorwird, wenn die Abstände (d_x und d₂) und die an elektrode zu erreichen. Durch das abnehmende FeIddie beiden Kollektorelektroden (19,20) und die 25 Stärkenverhältnis wird erreicht, daß die Elektronen Gegenelektrode ^34) angelegten Spannungen (V_Cc. größtenteils auf der gegenelektrodenseitigen Kollektor, V.s in dieser Reihenfolge» so gewählt sind, torelektrode landen, so daß die Energieverluste mögdaß die folgende Gleichung erfüllt ist: liehst gering bleiben.Electrodes, in which during operation the collector electrode ratio on the opposite electrode side of the electric and magnetic field is at a potential which is more negative than that strength at least in part of the collector of the delay line, and intercepts all the electron arrangement in the direction of the beam decreases , geke η n- on who have sufficient energy to counter that? is characterized by sudden jumps in the field generated by this electrode to start up. The collector electrodes facing each other and on the delay line side are located in the collector arrangement in such a way that at the same potential as the delay there is a constant change in the ratio of the line conduction and absorbs all electrons that do not have sufficient energy to achieve an electric and magnetic field strength, around the other collector becomes when the distances (d _x and d ₂ ) and the to reach electrode. Due to the decreasing field of the two collector electrodes (19, 20) and the strength ratio, the electron counterelectrode ^ 34) applied voltages (V _C c. For the most part on the collector on the counter electrode side, Vs are chosen in this order »land gate electrode, so that the energy losses may be satisfied that the following equation is met: lent remain low. Da nun aber an die Gegenelektrode und die ihr V_rr — Vs Vcc—Vdc 30 benachbarte Kollektorelektrode stets verschiedeneSince, however, the counter electrode and the collector electrode adjacent to it V _rr - Vs Vcc - Vdc 30 are always different 7 " Y Spannungen angelegt werden müssen, tritt bei den7 "Y voltages need to be applied occurs at the "> "2 bekannten Anordnungen dieser Art zwischen dem">" 2 known arrangements of this type between the Wechselwirkungsraum und dem Raum zwischen denInteraction space and the space between the 2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch Kollektorelektrodenein Sprung der elektrischen Feldgekennzeichnet, daß ein Abstandssprung von einer 35 stärke auf, der bei gleichmäßigem Magnetfeld zu Stufe (41) zwischen der Gegenelektrode (14) und einem Sprung des Verhältnisses von elektrischer und der ihr benachbarten Kollektorelektrode (20) an magnetischer Feldstärke führt. Die Elektronen des einer der verzögerungsleitungsseitigen Kollektor- ankommenden Strahls erfahren infolgedessen eine elektrode (19) gegenüberliegenden Stelle gebildet ist. plötzliche Kraftänderung, wodurch Störungen auf-2. Traveling wave tube according to claim 1, characterized in that collector electrodes, a jump in the electrical field, that a jump in distance from a strength of 35 to that with a uniform magnetic field Step (41) between the counter electrode (14) and a jump in the ratio of electrical and the collector electrode (20) adjacent to it leads to magnetic field strength. The electrons of the one of the delay line-side collector incoming beams will experience a electrode (19) opposite point is formed. sudden change in force, causing disruptions 3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, 40 treten.3. Traveling wave tube according to claim 1 or 2, 40 occur. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesecharacterized in that the distance between The invention has the object of this den gegenüberstehenden Kollektorelektroden (19, Störungen zu bekämpfen. Zu diesem Zweck ist eine 20) von der Sprungstelle des Abstands in Strahl- Wanderfeldröhre der angegebenen Art erfindungsrichtung zunimmt. gemäß gekennzeichnet durch plötzliche Sprünge desthe opposite collector electrodes (19 to combat interference. For this purpose, a 20) from the jump point of the distance in the ray traveling wave tube of the specified type of the invention increases. according to characterized by sudden jumps of the 4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 45 Abstands zwischen einander zugekehrten Elektrodenbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand flächen in der Kollektoranordnung derart, daß eine zwischen der Gegenelektrode (14) und der ihr stetige Veränderung des Verhältnisses von elektrischer gegenüberstehenden Kollektorelektrode (19) vor und magnetischer Feldstärke erzielt wird, wenn die der Sprungstelle des Abstands in Strahlrichtung Abstände rf, und d_t und die an die beiden Kollektorabnimmt. 50 elektroden und die Gegenelektrode angelegten Span-4. Traveling wave tube according to one of claims 1 45 distance between facing electrodes to 3, characterized in that the distance surfaces in the collector arrangement such that one between the counter electrode (14) and its constant change in the ratio of electrical opposite collector electrode (19) before and magnetic field strength is achieved when the jump point of the distance in the direction of the beam distances rf, and d _t and the at the two collectors decreases. 50 electrodes and the counter electrode applied voltage 5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 nungen Ver, Vm; Vs in dieser Reihenfolge so gewählt bis 4, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrich- sind, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:5. Traveling wave tube according to one of claims 1 voltages Ver, Vm; Vs selected in this order up to 4, characterized by an adjustment device, that the following equation is fulfilled: lung (29, 31 bis 34) für den Abstand der beidenment (29, 31 to 34) for the distance between the two