DE2532990C3 - Wanderfeldrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung nachdem Hauptpatenl 23 19 689.

Wird eine solche Wanderfeldröhre mit voller Leistung betrieben, so kann es zu einer Überhitzung der ferromagnetischen Platten kommen, welche die magnetischen Felder in den Strahlweg leiten. Dies gilt insbesondere für die Bereiche der ferromagnetischen Platten, die sich in der Nähe des Strahlwegs befinden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhre der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der eine Überhitzung der ferromagnetisehen Platten vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß durch die angegebene Anordnung der Kupfereinsätze in den ferromagnetischen Platten die in den ferromagnetischen Platten, insbesondere in der Nähe des Strahlwegs, erzeugte Wärme sehr viel besser und schneller abgeleitet werden kann als es dann der Fall ist. wenn die Wärmeableitung nur über die im allgemeinen aus Weicheisen bestehenden ferromagnetischen Platten erfolgt. Dadurch läßt sich also eine Überhitzung dieser Bereiche vermeiden, die sonst als Grenze für die maximal zulässige Leistung einer solchen Wanderfeldröhre berücksichtigt werden mußte. Das heißt also wiederum, die Wanderfeldröhre kann mit höheren Leistungen betrieben wtrden, ohne daß die Gefahr von Beschädigungen, insbesondere der ferromagnetischen Platten, besteht. Weiterhin wird durch die Verwendung von Kupfereinsätzen die Gesamtstruktur der fokussierenden Verzögerungsanordnung nicht geändert, da die axiale Ausdehnung der relativ dünnen, ferromagnetischen Platten hierdurch nicht erhöht wird; außerdem bleiben durch die Anordnung der Kupfereinsät/e im magnetfeldfreien Bereich die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Fokussicrungsfcldes unbeeinflußt.

Zwar ist aus der US-PS 33 98 315 eine Wanderfeldröhre bekannt, bei der die Verzögerungsanordnung durch eine Wendel gebildet wird; diese Wendel wird beim Betrieb der Wanderfeldröhre sehr heiß, sobald sie von dem Elektronenstrahl getroffen wird. Diese Wärme wird wiederum durch Strahlung auf die Glasumhüllung übertragen, die durch thermisch leitende Platten gekühlt wird. Die ferromagnetischen Polstücke selbst werden nicht direkt durch das Aufprallen des Elektronenstrahls erwärmt, so daß ihre Kühlung durch die Kupferplatte keine wesentliche Bedeutung hat. Eine etwaige Erwärmung durch die ferromagnetischen Polstücke kann nur über Wärmeleitung von derGlasuinhüllung erfolgen.

Im Gegensatz zu der Wanderfeldröhre nach dieser amerikanischen Patentschrift sollen mit der Wanderfeldröhre nach der vorliegenden Erfindung Grundwellen gekoppelt werden, es handelt sich also um einen prinzipiell anderen Typ. Außeidem befinden sich die Kupfereinsät/e bei der Wanderfeldröhre nach der vorliegenden Erfindung in dem vukuumdichten Gehäuse, während die Kupferplatten bei der bekannten Wanderfeldröhre außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Und schließlich werden bei der Wanderfeldröhre nach der vorliegenden Erfindung die ferromagnetischen Platten und die Kupfereinsätze direkt durch den aufprallenden Elektronenstrahl gelroffen, wodurch in bestimmten, ptinktförmigen Bereichen eine relativ

fi.s große Wärmemenge erzeugt wird. Im Gegensatz hierzu wird bei der bekannten Wanderfeldröhre nur die Wendel von dem Elektronenstrahl getroffen, wobei die Wärmeübertragung durch .Strahlung zu der Glasumhül-

lung erfolgt.

Um einen guten thermischen und elektrischen Kontakt zwischen der gesamten Grenzfläche der Kupfereinsätze und den ferromagnetischen, mit Öffnungen versehenen Platten sicherzustellei,. sollten die Kupfereinsätze durch Hartlöten mit den ferromagnetischen Platten verbunden werden.

Um die Symmetrie der elektrischen Eigenschaften der Wanderfeldröhre zu erhalten, haben die ferromagnetischen Platten einschließlich der ringförmigen Kupfereinsätze die gleiche Dicke wie die anderen, in entsprechender Weise mit Öffnungen versehenen und vollständig aus Kupfer bestehenden Abstandsstücke und Platten. Die Abmessungen der Platten werden durch die elektrischen Koppeleigenschaften der durch sie gebildeten Hohlraumresonatoren vorgegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen zusammengestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme iuf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt.

Fig. I einen Schnitt längs einer Mittellinie AA' mit der Darstellung einer magnetischen Länge einer Strahlfokussierungsanordnung für eine Wanderfeldröhre nach der Erfindung und

F i g. 2 und 3 Ausführungsbeispiele der mit Öffnungen versehenen, die H< ■' !raumresonatoren der Wanderfeldröhrebildenden Platten.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besteht ein Teil einer Wanderfeldröhre aus einem Stapel von mit Öffnungen versehenen Platten 1, 2, 3 und 4, die so zusammengefügt sind, daß eine Folge von Hohlraumresonatoren entsteht, die im Grundwellenmodus gekoppelt werden können. Die in F i g. 1 schraffiert dargestellten Planen bestehen aus ferromagnetischem Material, im allgemeinen Weicheisen, während die unschraffierten Platten vollständig aus Kupfer bestehen. Jede der Platten 1 aus Weicheisen weist einen Einsatz 5 aus Kupfer auf, dessen radiale Weite in F i g. 2 zu erkennen ist, wo die äußere Grenze des Kupfereinsatzes durch die gestrichelte Linie IO angedeutet ist. Alle Platten 1 weisen ein Mittelloch 6 und radiale, schlitzförmige Öffnungen 9 auf, die sich durch die Kupfereinsätze 5 erstrecken. Die Platten 4 sind in ähnlicher Weise ausgebildet, bestehen jedoch vollständig aus Kupfer. Eine Vorderansicht dieser Platten ist nicht dargestellt.

Die Form der aus Weicheisen bestehenden Platten 2 läßt sich aus Fig. 3 erkennen und ähnelt der Form der aus Kupfer bestehenden Platten 3; der Unterschied liegt darin, daß jede ferromagnetische Platte 2 mit einem vorstehenden Kranz 14 versehen ist, der zur Halterung der zylindrischen Ringmagnete 8 dient. Die ferromagnetischen Platten 2 wirken als Polstücke für diese Magneten 8. Jede ferromagnetische Platte 2 weist eine große Mittelöffnung 7 mit s^ehs nach innen stehenden Vorsprüngen 12 auf.

Die mit den radialen, schlitzförmigen Öffnungen 9 versehenen Platten, das heißt die Platten 1 und 4, sind so angeordnet, daß die Öffnungen 9 in aufeinanderfolgenden Platten miteinander fluchten. Die anderen mit Öffnungen versehenen Platten, das heißt die Platten 2 und 3, welche jeweils die sechs nach innen weisenden Vorsprünge 12 enthalten, sind jedoch in Umfangsrichiiing zueinander versetzt (Winkelversetziing), und zwar jeweils um 30° gegenüber den jeweils benachbarten, mit ähnlichen Öffnungen versehenen Platten 2 oder 3.

Der gesamte Plattenstapel, der sich über viele magnetische Längen mit dem in F i g. 1 dargestellten Aufbau erstreckt, ist als magnetische Einheit ausgebildet, so daß mit den (nicht gezeigten) Endgliedern eine vakuumdichte Anordnung entsteht. Eines dieser Endglieder trägt eine axial fluchtend angeordnete Elektronenkanene, während am anderen Endglied ein axial fluchtender Elektronenauffänger vorgesehen ist.

Wie in der Hauptanmeldung erläutert wird, leiten die Platten I das magnetische Feld in den Strahiweg der Wanderfeldröhre. Die Platten 2 dienen als Polstücke für

ίο die Magnete 8; ihre Dicke wird durch den magnetischen Fluß festgelegt, den sie übertragen sollen. Die Platten 1 sind etwas dünner, weil der von ihnen geleitete magnetische Fluß mit der Entfernung von dem Magneten 8 abnimmt. In der Praxis sind die kranzähnlichen Vorsprünge 14 mindestens zweieinhalbmal so dick wie der dickste Abschnitt der ferromagnetischen Planen 1, um eine magnetische Sättigung zu vermeiden. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakte und leichte Wanderfeldröhre.

Beim Betrieb der Wanderfeldröhre wird ein Elektronenstrahl in Längsrichtung durch ihre Mitte emittiert, wobei der Strahlweg durch die Linie AA' angedeutet ist. Die Ringmagnete 8. die, wie dargestellt, abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen polarisiert sind, fokussieren diesen Elektronenstrahl und wirken seiner Aufspreizung entgegen.

Dadurch läßt sich der Elektronenstrahl zwar genau fokussieren, andererseits führt jedoch die periodische Richtungsänderung des magnetischen Feldes zu peri-

odischen Änderungen des Durchmessers des Elektronenstrahls. Aus diesem Grund und uuch infolge möglicher geringer Fehlausrichtungen in der Strahlfokussierungsanordnung kann es vorkommen, daß ein kleiner Teil des Elektronenstrahls auf die mit Öffnungen versehenen Platten 1 und 4 trifft. Dadurch kann es zu einer Überhitzung dieser ferromagnetischen Platten kommen; dies gilt insbesondere dann, wenn die Wanderfeldröhre mit sehr hoher Leistung und hohem Strahlstrom betrieben wird. Die ganz aus Kupfer bestehenden Platten 4 können die dadurch erzeugte übermäßige Wärme sicher abführen, indem sie diese Wärme zu der Außenfläche der Wanderfeldröhre leiten. Weicheisen ist hingegen kein besonders guter Wärmeleiter. Deshalb sind die ferromagnetischen Platten 1 mit den ringförmigen Kupfereinsätzen 5 versehen, welche die erzeugte Wärme schnell aus den mittleren Bereichen der Platten, wo die Aufheizung durch den Elektronenstrahl stattfinden kann, abführen. Die Kupfereinsätze 5 befinden sich an den Seiten der ferromagnetischen Platten 1, die an den als Polstücke dienenden ferroinagnetischen Platten 2 liegen; dabei steht jeder Einsatz 5 auf seiner gesamten Grenzfläche in gutem elektrischen und thermischen Kontakt mit der jeweiligen Platte 1. Dazu können die Kupfereinsätze 5 durch Hartlöten mit den ferromagnetischen Platten 1 verbunden werden. Außerdem befinden sich die Kupfereinsätze in im wesentlichen feldfreien Bereichen, so daß sie die magnetischen Fokussierungseigenschaften dor Wanderfeldröhre nicht beeinflussen.

fto Im allgemeinen hat jede Platte 1 und 4 eine Gesamtdicke von 2 mm, während die Kupfereinsätze 5 etwa halb so dick, das heißt etwa I mm dick sind. Die Kupfereinsätze erstrecken sich von dem Mittelloch 6, durrh das der Elektronenstrahl verläuft, bis etwas über

(15 die äußeren Enden der schlitzförmigen Öffnungen hinaus. Die Ausdehnung der Kupfereinsätze 5 wird in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 10 angedeutet. Einerseits sollte die radiale Ausdehnuns der Kuüferein-

sätze mit Rücksicht auf die erforderliche Wärmeableitung ausreichend groß sein; andererseits wird jedoch eine obere Grenze für die Ausdehnung der Kupfereinsätze 5 dadurch festgelegt, daß die ferromagnetische, im allgemeinen aus Weicheisen bestehende Platte so dick sein muß, daß sie den zur optimalen Fokussierung erforderlichen magnetischen Fluß ohne Sättigung leiten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Wanderfeldröhre mit einer Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlraumresonatoren, deren trennende Stirnwände durch hintereinanderliegende, mit Koppelöffnungen und Strahldurchirittsöffnungen versehene, relativ dünne Platten gebildet sind und deren Seitenwände durch die Innenflächen dazwischenliegender ringförmig geschlossener, relativ dicker Abstandsstücke gebildet sind und sowie mit einer Strahlfokussierungsanordnung zur Erzeugung statischer, in der Richtung periodisch alternierender magnetischer Felder, die mittels als Polstücke dienender Teile der Hohlraumresonatoren in den Strahlweg geleitet sind, wobei jedes /Me Abstandsstück als dicke ferromagnetische Platte ein Polstück bildet und η eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist, und wobei die beidseitig jedes dieser dicken ferromagnetischen Platten liegenden relativ dünnen und sich nach innen nicht verdickenden Planen ebenfalls aus ferromagnetischem Material bestehen und den durch die dicken ferromagnetischen Platten laufenden Magnetfluß bis in die unmittelbare Nachbarschaft des Strahlweges führen und die übrigen Abstandsstücke und ^Dlatten aus nichtmagnetischem elektrisch leitendem Material bestehen, nach Patent 23 19 689, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dünnen ferromagnetischen Platten (1) im jeweils magnetfeldfreien Bereich mit Kupfereinsätzen (5) versehen sind, die bis in die Nähe des Strahlweges (AA ^reichen.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfereinsätze (5) über ihre gesamte Grenzfläche in gutem thermischen und elektrischen Kontakt mit den relativ dünnen, mit Öffnungen versehenen, ferromagnetischen Platten (1) stehen.

3. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des guten thermischen und elektrischen Kontaktes die Kupfereinsät/e (5) mit den relativ dünnen, mit Öffnungen versehenen ferromagnetischen Platten (l)durch Hartlöten verbunden sind.

4. Wanderfeldröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dünnen, ferromagnetischen Platten (1) aus Weicheisen bestehen.

5. Wanderfeldröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfereinsätze (5) Ringform haben und den Strahlweg (AA') vollständig umgeben.

6. Wanderfeldröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kupfereinsätze (5) von einem Mittelloch in der relativ dünnen, ferromagnetischen Platte (1) bis mindestens zu den radial außenliegenden Enden der radialen, schlitzförmigen öffnungen (9) in den relativ dünnen, ferromagnetischen Platten (1) reichen und daß die ringförmigen Kupfereinsätze (5) mit schlitzförmigen öffnungen versehen sind, die mit den anderen radialen, schlitzförmigen öffnungen (9) fluchten.