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Magnetronröhre Die -Erfindung betrifft Magnetronanordnungen und inbesondere
die konstruktive Ausbildung der darin verwendeten Entladungsröhren.
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Eine Magnetronanordnung besteht im allgemeinen aus drei verschiedenen
Bestandteilen der Entladungsröhre, der Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes
und den an die Röhre angeschlossenen Schaltelementen und Spannungsquellen. Die Abmessungen
des Elektrodensystems der Röhre werden u. a. durch die zu erzeugende Wellenlänge
bestimmt und müssen um so kleiner sein, je kürzer die gewünschte Wellenlänge ist.
Der Wirkungsgrad der Schwingungserzeugung ist bei sehr kurzen Wellen verhältnismäßig
niedrig; ein Wirkungsgrad von etwa ro°/o muß für Wellenlängen von 5o cm und darunter
bereits als sehr günstig bezeichnet werden. Daher treten im Elektrodensystem Wärmeverluste
auf, welche ein Mehrfaches der Nutzleistung betragen. Da die Elektroden für die
Erzeugung sehr kurzer Wellen sehr kleine Abmessungen besitzen müssen, vertragen
sie auch mir eine verhältnismäßig geringe Belastung und können mir kleine Schwingleistungen
abgeben. Wenn man größere Leistungen benötigt, ist man daher gezwungen, mehrere
Entladungssysteme parallel zu schalten. Hierbei macht sich der Umstand störend bemerkbar,
daß die Länge der zur Verbindung der verschiedenen Röhren dienenden Leitungen größenordnungsmäßig
gleich der Wellenlänge wird. Diese Leitungen müssen daher auf die jeweilige Betriebswellenlänge
abgestimmt werden, damit sie dem Durchgang der Hochfrequenz keinen großen Widerstand
entgegensetzen und ein phasenrichtiges Zusammenarbeiten der einzelnen Röhren ermöglichen;
die Notwendigkeit dieser Abstimmung erschwert nicht nur die Einstellung überhaupt,
sondern insbesondere den Wellenwechsel. Bei Magnetronanordnungen treten noch einige
weitere Schwierigkeiten hinzu, welche für die praktische Verwendung von Parallelschaltungen
prohibitiv wirken. Man verfuhr bisher so, daß man zwei oder mehrere aus je einer
Röhre und der dazugehörigen Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes bestehende
Aggregate zusammenschaltete. Wenn man das Magnetfeld durch Elektromagnete erzeugte,
ergab sich dabei eine Vervielfachung des an sich sehr hohen Verbrauches an Erregerleistung.
Bei permanenten Magneten, deren Einzelgewicht kaum weniger als z kg betragen dürfte,
führte die Parallelschaltung zu einer derartigen Steigerung des Gewichtes und Volumens
der Anordnung, daß sie für die Mehrzahl der praktischen Verwendungsfälle nicht mehr
in Betracht kam. Außerdem mußten nicht nur die elektrischen, sondern auch die magnetischen
Daten der einzelnen Aggregate in übereinstimmung gebracht werden; die Notwendigkeit
dieser zusätzlichen
Einstellung bedeutet eine erhebliche Benachteiligung
der Magnetronanordnungen gegenüber anderen Methoden zur Schwingungserzeugung (z.
B. der Bremsfeldschaltung). Did. vorliegende Erfindung bezweckt die seitigung aller
erwähnten Nachteile.
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Erfindungsgemäß wird eine Magnetton= röhre mit mindestens zwei von
dem gleichen Magnetfeld beeinflußbaren Entladungsstrecken in der Weise ausgebildet,
daß mindestens zwei parallel zueinander liegende Kathoden und eine gleich große
Anzahl von je einer Kathode zugeordneten Elektrodengruppen (Anoden) derart angeordnet
sind, daß jede Elektrodengruppe nur von dem Entladungsstrom der ihr zugeordneten
Kathode getroffen wird und die einander entsprechenden Elektroden der einzelnen
Gruppen mehrfachröhrenartig miteinander baulich vereinigt sind.
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Durch die Verwendung eines gemeinsamen Magnetfeldes wird die betriebsmäßige
Handhabung des Gerätes wesentlich vereinfacht. Der Einbau der einzelnen Entladungsstrecken
in ein gemeinsames Vakuumgefäß führt zu einer gedrängten Anordnung, für die ein
nicht wesentlich ausgedehnteres Magnetfeld benötigt wird als für ein einziges Entladungssystem.
Dadurch, daß man schließlich die Entladungsanoden der einzelnen Teilsysteme unmittelbar
miteinander verbindet, ist die Zusammenschaltung wellenunabhängig und daher ebenso
einfach zu handhaben wie eine einf ache Röhre.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Magnettonröhre unterscheidet
sich in deutlich erkennbarer Weise von verschiedenen bisher bekanntgewordenen Bauformen
magnetisch beeinflußbarer Entladungsröhren. Beispielsweise sind Röhren bekannt,
bei denen auf einer die einzige Kathode umschließenden Zylinderfläche eine größere
Anzahl von Anodensegmenten angeordnet ist; diese sind in zwei Gruppen zusammengefaßt,zwischen
denen der Entladungsstrom hin und her gesteuert wird.
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Um den einzelnen Anodensegmenten eine hinreichende Belastungsfähigkeit
zu erteilen, muß der Anodendurchmesser so weit vergrößert werden, daß nunmehr verhältnismäßig
lange Wellen erzeugt werden können. Andererseits wurden Magnettonröhren angegeben,
die zwar mit zwei Kathoden ausgerüstet sind, jedoch nicht den einzelnen Kathoden
zugeordnete gleichwertige Elektrodensysteme enthalten.
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Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand der Patentzeichnung erläutert
werden, wobei sich Gelegenheit finden wird, auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen
einzugehen.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß G mit sechs
paralleLgeschalteten Entladungsstrecken, deren jede aus einer Glühkathode K und
einer zweiteiligen de Al, A2 besteht. Die Anoden sind zu A#i geschlossenen Flächen
vereinigt, deren i@ ugende parallel zu den Glühkathoden x@ laufen und deren Querschnitt
sich angeiiä.hert aus aneinandergereihten Halbkreisen zusammensetzt. Wie man sieht,
entfallen bei dieser Bauart sämtliche Verbindungsleitungen zwischen den parallel
zu schaltenden Anodenhälften, so daß in dieser Hinsicht eine völlige Wellenunabhängigkeit
erreicht ist. Die Heizfäden sind beispielsweise innerhalb der Röhre in Reihe geschaltet
zu denken, so daß nur zwei Heizanschlüsse erforderlich sind. Auch sonst ist für
jede Anodengruppe grundsätzlich nur ein Anschluß notwendig. Von den sechs inneren
Anodenhälften A= wird ein rohrförmiger Hohlraum gebildet, der zu verschiedenen Zwecken
nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise können die Hei'zstromzuführungen durch
diesen Hohlraum geleitet werden, wodurch sich ohne weiteres eine vollkommene Abschirmung
der Heizleitungen ergibt. Andererseits kann der innere Hohlraum auch zur Durchleitung
eines Kühlmittels, beispielsweise von Wasser oder Kaltluft, benutzt werden.
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Man kann sich die Röhre zwischen den Polen eines Dauermagneten angeordnet
denken, deren Polfläche wegen des gedrängten Zusammenbaues des Elektrodensvstems
. nur verhältnismäßig klein zu sein braucht. Um auch den Luftspalt auf einen Mindestwert
zu beschränken, empfiehlt es sich, das Elektrodensystem möglichst dicht an die Gefäßwand
heranzubringen.
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Da die äußeren Anodenhälften A1 eine geschlossene Fläche bilden, kann
diese als Gefäßwand benutzt werden, wodurch der Aufbau vereinfacht und die
Wärmeabfuhr erleichtert wird. Der in Abb. i angedeutete Systemaufbau bietet die
Möglichkeit zu einer besonders günstigen Ausbildung der an die beiden Anodengruppen
anzuschließenden Energieleitungen.
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In Abb. a ist eine Mehrfachröhre in Verbindung mit einem Energieleitungssystem
in Ansicht dargestellt. Die miteinander verbundenen Anodenhälften A1 bilden die
Seitenwand des Vakuumgefäßes, welches den beiden Enden durch scheibenförmige Körper
B angeschlossen ist, an denen die inneren Elektroden abgestützt sind. Die Heizstromzuführung
erfolgt durch seitliche Anschlüsse H. Die Außenanoden A1 gehen in ein Metallrohr
El über; in gleicher Weise wird die innere Anodengruppe A2 (vgl. Abb. i) durch ein
Rohr E2 fortgesetzt. Diese beiden Rohre bilden eine konzentrische Energieleitung
und dienen sowohl zur Fortleitung der hochfrequenten
Schwingungen
nach dem Nutzkreis (Antenne) als auch zur Gleichspannungszuführung an die Anoden.
Das Magnetfeld wird durch eine koaxiale Spule F erzeugt. Als Material für die Abschlußscheibe
B eignen sich insbesondere keramische Massen. Diese gestatten die Ausführung von
röhrförmigen Einschmelzungen, wie sie im vorliegenden Falle für den Anschluß der
inneren Energieleitung E2 benötigt werden. Die vakuumdichte Verbindung der Anoden
bzw. der Heizstromdurchführung mit den keramischen Teilen erfolgt am einfachsten
durch Zwischenglasschichten.
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In Abb. 3 ist eine Anordnung nach Abb. 2 im Schnitt gezeichnet, wobei
eine durchaus schematische Darstellung gewählt wurde. Die beiden Anodensysteme sind
wieder mit A1 und .4. und deren als Energieleitung dienenden Fortsetzungen mit El
und E2 bezeichnet. Man erkennt ferner die dazugehörigen Kathoden K, welche an den
Endscheiben B abgestützt und etwa in Reihe geschaltet sein mögen. Die Elektroden
sind mit den aus keramischen Materialien bestehenden Scheiben B unter Vermittlung
von Zwischenglasschichten N verschmolzen. Die innere Anodengruppe ist nach der linken
Seite hin zu einem Rohr WI verlängert; innerhalb desselben befindet sich ein konzentrisches
Rohr TV... Dieses Rohrsystem dient zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels, welches
den durch die Pfeile bezeichneten Weg nimmt. Die zur Erzeugung des Magnetfeldes
dienende Spule ist wieder mit F bezeichnet.
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Falls noch größere Schwingleistungen benötigt werden, als mit einer
Mehrfachröhre erzeugt werden können, bietet gerade die in den Abb. 2 und 3 in ihren
Grundzügen dargestellte Konstruktion die Möglichkeit, mehrere derartige Mehrfachröhren
in äußerst zweckmäßiger Weise parallel zu schalten. Wie dabei vorzugehen ist, soll
an Hand der Abb. .I erläutert werden. Es seien die äußeren Anodensysteme zweier
Mehrfachröhren mit A bezeichnet; die beiden Röhren sind in der vorhin beschriebenen
Weise durch konzentrische Energieleitungssysteme El, E2 miteinander verbunden: dieses
wird nach rechts fortgesetzt und führt dort entweder zu weiteren Röhren oder zum
Verbraucher. Die Kathoden beider Röhren sind in Reihe geschaltet und durch die Leitungen
H' miteinander verbunden; die Heizstromzuführung erfolgt an den Klemmen H. Das Magnetfeld
ist für jede Röhre gesondert durch Feldspulen F erzeugt.
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Eine andere räumliche Anordnung mehrerer Entladungssysteme ist in
Abb. 5 in perspektivischer Darstellung angedeutet. Es sind vier Entladungssysteme
vorgesehen, welche aus je einer geradlinigen Glühkathode K und zwei halbzylindrischen
Anoden Al, A. bestehen. Die Elektrodensysteme -sind parallel zueinander derart angeordnet,
daß ihre Glühkathoden in einer Ebene liegen und die Anoden zu zwei wellblechförmigen
Gebilden vereinigt sind. Diese Art des Aufbaues ergibt äußerst einfache Elektrodenformen
und auch eine einfache Halterung der einzelnen Bestandteile. Die Anordnung nach
Abb. 5 ist besonders für eine geringe Anzahl von Entladungssystemen geeignet, während
die Anordnung nach Abb. i hauptsächlich für eine größere Anzahl (drei oder mehr)
in Frage kommt.
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Einen besonders einfachen Aufbau der Mehrfachröhre erhält man durch
Verwendung von Formstücken aus keramischem Material, welche Metallbelegungen tragen,
die als Anode dienen. Der keramische Körper dient zweckmäßig gleichzeitig als Vakuumgefäß.
Eine derartige Anordnung zeigt die Abb. 6 im Schnitt. h und T. sind zwei Körper
aus keramischem Material, deren einander zugekehrte Flächen mit halbzylindrischen
Vertiefungen versehen sind und in deren Achse die Glühkathoden K liegen. Die betreffenden
Seiten der keramischen Körper sind mit Metallbelegungen Al bzw. A, versehen, welche
beispielsweise durch Aufspritzen hergestellt werden und als Anoden dienen. Die zentrale
Bohrung C kann im Bedarfsfalle zur Durchleitung eines Kühlmittels benutzt werden.
Die Verwendung keramischen Materials hat gerade bei Mehrfachröhren eine erhöhte
Bedeutung, weil in diesem Falle eine genaue Übereinstimmung in der Gestalt der einzelnen
Entladungssysteme erzielt werden kann und der gerade bei Mehrfachröhren sonst sehr
komplizierte Aufbau in einfachster Weise gelöst ist.