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Einrichtung mit einer Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einer Entladungsröhre, in der ein Elektronen- bündel erzeugt wird, bei der die Geschwindigkeit der Elektronen im Bündel durch eine Steuer- schwingung mittels eines Elektrodensystems gesteuert wird, worauf die Geschwindigkeits- änderungen in Intensitätsänderungen umgewandelt werden. Eine derartige Einrichtung, bei der dem in der Intensität modulierten Bündel Energie entnommen werden kann, ist insbesondere zum
Erzeugen, Verstärken, Modulieren'usw. von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen ge- eignet.
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgt die Umwandlung von Geschwindigkelts- änderungen in Intensitätsänderungen dadurch, dass die in der Geschwindigkeit gesteuerten
Elektronen durch einen von einer Elektrode gebildeten feldfreien Raum, sogenannten Einholraum, geführt werden, in dem die unter dem Einfluss der Steuerschwingung verzögerten Elektronen von den beschleunigten Elektronen eingeholt werden. Hiebei wird eine vollständige Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitätsänderungen nur erzielt, wenn die Elektronen eine verhältnismässig längere Zeit im Einholraum verbleiben, so dass die Einholelektrode eine verhältnismässig grosse Länge haben soll.
Erfindungsgemäss erfolgt die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensität- änderungen mittels einer durchbohrten Bremsfeldelektrode, deren Abmessung in der Bewegungsrichtung der Elektronen klein ist gegenüber dem Abstand der in einer Schwingungsperiode zurückgelegt wird, und der eine solche gegenüber der Kathode positive, vorzugsweise einstellbare Spannung zugeführt wird, dass sowohl die unter dem Einfluss der Steuerschwingung beschleunigten als auch die verzögerten Elektronen durch die Bremsfeldelektrode hindurchgehen, worauf die Elektronen an der von dem Steuerelektrodensystem abgewendeten Seite der durchbohrten Bremsfeldelektrode einem zweiten Elektrodensystem entlang geführt werden, in dem eine Energieabnahme oder erneute Steuerung stattfindet.
Die unter dem Einfluss der Steuer- schwingung beschleunigten Elektronen, die in das von der Bremsfeldelektrode erzeugte Brems- feld gelangen, werden schneller als die ver- zögerten Elektronen durch die durchbohrte
Elektrode hindurchgehen, weswegen sich die verzögerten Elektronen während einer längeren
Zeit als die beschleunigten im Bremsfeld befinden.
Dies bedeutet aber, dass im Elektronenbündel, das die durchbohrte Elektrode durchsetzt hat, auf- einanderfolgende Verdichtungen und Verdünnungen auftreten, weil die beschleunigten Elektronen die verzögerten überholt haben.
In dem Masse, als die der Bremsfeldelektrode zugeführte gegenüber der Kathode positive
Spannung höher bzw. niedriger ist, ist die Differenz der Zeiten, während der die unter dem Einfluss der Steuerschwingung beschleunigten und die unter dem Einfluss der Steuerschwingung verzögerten Elektronen sich im Bremsfeld befinden, grösser bzw. kleiner. Die Einholwirkung ist somit durch Regelung der Vorspannung der durchbohrten Bremsfeldelektrode einstellbar, so dass bei jeder Amplitude der Steuerschwingung eine vollständige Umwandlung der von der Steuerschwingung herbeigeführten Geschwindigkeits- änderungen in Intensitätsänderungen erzielbar ist.
In dieser Beziehung sei erwähnt, dass bereits vorgeschlagen worden ist, die Umwandlung von Geschwindigkeitsänderungen in Intensitäts- änderungen mittels einer durchbohrten Bremsfetd- elektrode erfolgen zu lassen, die die Bewegungsrichtung der Elektronen, deren Geschwindigkeit unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, während der Umwandlung von Geschwindigkeits- änderungen in Intensitätsänderungen umkehrt, so dass diese Elektronen zum zweiten Male durch das Steuerelektrodensystem hindurchgehen, während die Bewegungsrichtung der schnellen Elektronen unverändert bleibt.
Bei dieser Einrichtung kann somit dem Elektronenbündel, das die Bremsfeldelektrode durchsetzt, eine Ausgangsspannung entnommen werden, deren Amplitude nur die Hälfte der Amplitude der Spannung beträgt, die bei der erfindunggemässen Einrichtung dem Elektronenbündel entzogen werden kann ; es wird ja bei der erstgenannten
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diesen Raum verlassen und in das Bremsfeld der Elektrode 7 gelangen, durch die Elektrode 7 hindurchgehen. Es werden aber die verzögerten Elektronen eine längere Zeit als die beschleunigten im Bremsfeld verbleiben, wodurch die verzögerten Elektronen von den beschleunigten überholt werden. Das durch das Abnahmeelektrodensystem 8, 9, 10 hindurchgehende Elektronenbündel ist somit in der Dichtigkeit moduliert.
Bei richtiger Bemessung des Abstandes der durchbohrten Bremsfeldelektrode 7 von der Mitte des Energieabnahmesystems 8, 9, 10 im Zusammen- hang mit der Geschwindigkeit, mit der das in der Intensität modulierte Elektronenbündel durch dieses System hindurchgeht, kann dem Schwingungskreis 14 eine verstärkte Wechselspannung mit der Frequenz der Steuerschwingung entnommen werden.
In Fig. 2 ist eine vereinfachte Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Die Vereinfachung besteht darin, dass die Begrenzungselektroden 5, 6, 9 und 10 sowie die Elektrode 11 weggelassen sind. Weiter sind zwei scheibenförmige Steuerelektroden 4 a und 4 b bzw.
Abnahmeelektroden 8 a und 8 b angeordnet, die in der Bewegungsrichtung der Elektronen vernachlässigbare Abmessungen haben und in Gegenphase von den zu verstärkenden Schwingungen gesteuert werden bzw. denen die verstärkten Schwingungen in Gegenphase entnommen werden können.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 entspricht genau der nach Fig. 1, mit dem Unterschiede, dass die Beeinflussung der Elektronengeschwindigkeit nicht beim Eintreten und Verlassen eines scharf begrenzten Steuerraums, sondern ausschliesslich unter dem Einfluss des zwischen den Elektroden 4 a und 4 b herrschenden Wechselfeldes erfolgt.
Wie aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen hervorgeht, sind die Abmessungen der erfindungsgemässen Einrichtung, bei der die Umwandlung von Geschwindigkeits- änderungen in Intensitätsänderungen mittels einer durchbohrten Bremsfeldelektrode mit positiver Vorspannung erfolgt, wesentlich kleiner als bei Verwendung einer sogenannten Einholelektrode für die betreffende Umwandlung möglich ist.
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