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Elektrische Entladungsröhre.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre zum Detektieren elektrischer Schwin- gungen, insbesondere eine Röhre zum Detektieren von Schwingungen besonders kurzer Wellenlänge.
Die bisher bekannten Röhren zum Detektieren elektrischer Schwingungen, in denen ein Kathoden- strahl verwendet wurde, enthielten keine Mittel zur Steuerung der Elektronengeschwindigkeit. Die Detektion erfolgte meist mittels eines Gitters, das die Dichte des Elektronenstroms steuerte. Diese
Röhren, mit denen sich gute Ergebnisse für gewöhnliche Wellenlängen erzielen lassen, haben grosse Übel- stände, wenn sie für Wellenlängen kleiner als 1 m, also die ganz kurzen Wellen, verwendet werden sollen.
Gegenstand der Erfindung ist es nun, diesen Übelständen abzuhelfen. Gemäss der Erfindung erfolgt eine Detektion dadurch, dass ein von einer Kathode kommendes Elektronenbündel unter dem Ein- fluss der einlaufenden Signalpumpen mehr oder weniger beschleunigt bzw. verzögert wird und infolge dieser veränderten Geschwindigkeit eine entsprechende Ablenkung in einem konstanten, vor der Anode angeordneten Ablenkfeld erhält. Eine solche Röhre eignet sich nun besonders gut zum Detektieren von Schwingungen, deren Wellenlänge kleiner als 1 m, z. B. von der Grössenordnung von 10 cm ist.
Eine Röhre nach der Erfindung enthält an oder nahe dem einen Ende eine Elektronenquelle, die einen Kathodenstrahl liefert, der die Röhre durchsetzt und auf zwei oder mehr Anoden an oder nahe dem andern Ende der Röhre auftritt. Auf seinem Wege von der Kathode zur Anode wird dieser Strahl zunächst von Elektroden, denen die einlaufenden Signalspannungen zugeführt werden, und sodann von einem konstanten, z. B. einem elektrostatischen oder elektromagnetischen Ablenkfeld beeinflusst.
Dadurch, dass die Geschwindigkeit der Elektronen in Abhängigkeit von den einlaufenden Spannungen geändert wird, erhält der Kathodenstrahl im Ablenkfeld eine entsprechende Ablenkung und schwingt dabei über den Anoden hin und her.
In der Zeichnung ist die Erfindung durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Röhre gemäss der Erfindung, bei der eine elektromagnetische Ablenkung angewendet wird und die Form der Röhre schwach gekrümmt ist, und Fig. 2 eine andere Ausführung- form, bei der die Richtung der Elektronen allmählich um 1800 verändert wird.
In Fig. 1 ist im Innern einer Hülle 5 eine Elektronenquelle 6 angeordnet, von der ein durch die gestrichelte Linie 10 angedeuteter Kathodenstrahl ausgeht. Dieser Strahl durchsetzt die Röhre und trifft auf die am andern Ende angeordneten Anoden 7, 8 und 9 auf. Zwischen der Kathode und der
Anode befindet sich vor den Anoden ein konstantes, durch den Magneten 31 gebildetes Ablenkfeld.
Unter gewöhnlichen Bedingungen, wenn der Röhre keine Signalspannungen zugeführt werden, trifft der Kathodenstrahl die Anode 8. Um nun dem Bündel eine Ablenkung in Abhängigkeit von den ein- laufenden Spannungen zu erteilen, ist ein Elektrodensatz 20 vorgesehen, der aus einem Paar Leitungen 23 und 24, mit denen kreisförmige Gitter 27, deren Mittelpunkte und Achsen in der Röhrenachse liegen, wechselweise verbunden sind, besteht.
Mit den Leitungen 23 und 24 sind weiter noch nach aussen führende Leitungen 25 und 26 verbunden, die als Empfangselektroden für die Schwingungen wirksam sind. Wenn auf die Leiter 25 und 26 ein Signal, zweckmässig von ganz kurzer Wellenlänge, auftrifft, tritt in den Leitungen 23 und 24 eine stehende Welle auf, die sich über die Gitter 27 verteilt. Wenn nun der Kathodenstrahl 10 in der Mitte der Röhre an den kreisförmigen Gittern 27 vorbeigeht, wird er entsprechend den Spannungen auf diesen Gittern verzögert oder beschleunigt. Da die Röhre ohne
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Kathodenstrahl eine Ablenkung, sobald seine Geschwindigkeit infolge der einlaufenden Spannungen grösser oder kleiner wird. Der Strahl durchläuft dabei eine Strecke, die durch die gestrichelten Linien 22 angedeutet ist, und trifft die Anode 7 oder 9, die miteinander verbunden sind.
Diese Anoden sind ferner mit der Verstärkerstufe 36 verbunden, durch welche die detektierten Schwingungen in üblicher Weise verstärkt werden.
Um einer Röhre der beschriebenen Art eine möglichst grosse Empfindlichkeit zu geben, werden die Gitter 27 einander möglichst nahe angeordnet. Zweckmässig ist der Abstand zwischen den Gittern in diesem Fall kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge ; ferner werden die Abstände zwischen den Gitterpaaren (bei geraden Leitungen 23 und dz einem ganzen Vielfachen der halben Wellenlänge der zu detektierenden Schwingungen angeglichen. Man erhält dadurch eine solche Einstellung der Röhre, dass die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen dieselbe ist wie die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schwingungen in den Leitungen 23 und 24.
Zwecks Erzielung einer grossen Empfindlichkeit der Röhre ist es ferner noch wunsehenswert, ein starkes Ablenkfeld vorzusehen und die Beeinflussung der Geschwindigkeit der Elektronen auf einer möglichst grossen Weglänge zur Wirkung zu bringen. Es ist klar, dass unter diesen Verhältnissen eine Röhre nach der Erfindung nur für besonders kurze Wellen praktisch brauchbare Abmessungen erhält, da in diesem Fall die Abstände zwischen den Gitterpaaren von der Grössenordnung von einigen Zentimetern sind.
Soll diese Röhre für etwas grössere Wellenlängen verwendet und dennoch die Anforderung erfüllt werden, dass die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Elektronen im Bündel der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle in den Leitungen 23 und 24 entspricht und somit, dass die Abstände zwischen den Gittern 27 einem ganzen Vielfachen einer halben Wellenlänge der Schwingung entsprechen, so kommt man (bei geraden Leitungen 23 und 24) zu einer praktisch unverwendbaren Grösse der Röhre. Es ist deshalb wünschenswert, die Fortpflanzunggeschwindigkeit der Schwingungen in den Leitungen 23 und 24 zu verringern. Zu diesem Zwecke sind in den Leitungen 23 und 24 die Induktionen 35 vorgesehen, die z. B. aus einigen Drahtwindungen bestehen können.
Infolge der Anwendung dieser Induktionen 35 können auch für grössere Wellen-
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ein durch den schraffierten Teil 40 angedeutetes Magnetfeld angebracht, das sieh über den Teil der Röhre erstreckt, in dem die Geschwindigkeit der Elektronen durch die Gitter 27 geändert wird. Die Röhre hat infolgedessen eine wesentlich grössere Empfindlichkeit erhalten, da die Elektronen schon während der Beschleunigung oder der Verzögerung eine Ablenkung erfahren, wie durch die gestrichelten Linien 32, 33 und 34 angedeutet ist. In dieser Röhre sind keine besonderen Mittel zur Verringerung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schwingungen in den Leitungen 23 und 24 vorgesehen. Es ist daher wünschenswert, die gegenseitige Induktion dieser Leitungen möglichst gross zu halten, damit keine übermässige Grösse der Röhre erforderlich ist.
Die Röhre ist in gleicher Weise wie oben mit einem Verstärker 36 verbunden.
Wie sich aus der Beschreibung ergibt, wird die Detektion der Signale ausschliesslich durch Vergrösserung oder Verkleinerung der Elektronengeschwindigkeit erhalten. Die Röhre kann daher als Detektor durch Änderung der Elektronengeschwindigkeit bezeichnet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Entladungsröhre zum Detektieren elektrischer Schwingungen, insbesondere ganz kurzer Wellenlängen, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, einem konstanten elektrostatischen oder elektromagnetischen Ablenkfeld und zwei oder mehr Anoden, wobei die Geschwindigkeit der Elektronen in Abhängigkeit von den einlaufenden Signalspannungen geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen im Strahl durch gleiehaehsige, z. B. ringförmige Steuerelektroden entsprechend verzögert oder beschleunigt werden, so dass der Strahl unter dem Einfluss des konstanten Ablenkfeldes über den Anoden hin und her schwingt.