CH199294A - Method for generating, amplifying or modulating vibrations using a secondary electron tube and tube for carrying out the method. - Google Patents

Method for generating, amplifying or modulating vibrations using a secondary electron tube and tube for carrying out the method.

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CH199294A
CH199294A CH199294DA CH199294A CH 199294 A CH199294 A CH 199294A CH 199294D A CH199294D A CH 199294DA CH 199294 A CH199294 A CH 199294A
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Incorporated Farnsw Television
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Farnsworth Television Inc
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Description

  

  Verfahren zur Erzeugung, Verstärkung oder     Modulation    von     Schwingungen    unter  Benutzung einer     Seknndärelektronenröhre    und Röhre zur Ausführung des     Verfahrens.            -Die    Erfindung     betrifft    ein Zerfahren zur  Erzeugung, Verstärkung oder Modulation von       Schwingungen    unter     Verwendung    einer     Se-          kundärelektronenröhre    und eine     Röhre    zur  Ausführung des Verfahrens.  



  Es ist vorgeschlagen worden,     dynamische          Elektronenveraielfacher    zu bauen, die ein  Paar einander     ,gegenüberliegender    Ausläse  elektroden     mit    einer     dazwischenliegenden     Anode enthalten. Diese Röhren sind mit  einem Schwingungskreis zusammengeschal  tet, der annähernd auf die Laufzeitfrequenz       der,Sekundärelektronen        abgestimmt    ist.  



  Es ist auch schon     vorgeschlagen    worden,  den einander     gegenüberliegenden    Auslöse  elektroden ein und dasselbe     Potential    zu er  teilen. Die vorliegende Erfindung kann als  weitere Ausbildung     derartiger    Anordnungen       aufgefasst    werden.  



  Gemäss. der Erfindung wird zur     Erzeu-          gung,    Verstärkung oder Modulation von         ,Schwingungen    zwischen     Anode    und Aus  löseelektrode     einer        @Sekundärelektronenröhre     ausser einer     Gleichspannung    eine Wechsel  spannung     angelegt,    deren     Schwingungsdauer          lang        ist    gegen die     Laufzeit    der Sekundär  elektronen     in    der     Röhre.     



  Es     wird        zweckmUig    eine Röhre benutzt,  die nur     zwei.    Elektroden enthält, von denen  eine zum     Beispiel        die        andere    umgibt.

   Zweck  mässig wird     die        äussere        Elektrode        als        Aus-          lös,eelektrode    ausgebildet und     mit        einer          innern    Oberfläche versehen., die bei     Be-          schiessung    mit      Elektronen    mehr     Sekundäx-          elektronen    abgibt     als        Primärelektronen    auf  treffen,

   wenn die letzteren genügende     Cre-          sehwindi@gkeit        besitzen.    Der     innern.        Elektrode     wird     dann    ein     positives        Potential        .gegeben,     weshalb sie als     Anode    bezeichnet wird.     Es     kann so erreicht werden,     dass;

      eine     Anzahl     von Elektronen in dem Raum     zwischen    den       Elektroden    unter dem     Einfluss    der den Elek-           trollen    aufgedrückten     Potentiale        schwingt     und auf die     Auslöseelektrode    mit genügender       Geschwindigkeit    auftrifft, um eine     Zahl    von       Sekundärelektronen    auszulösen, die die Zahl  der Primärelektronen     übertrifft.        Es        *ird     daher ein Strom aus der Gleichstromquelle,

    die     zwischen    den Elektroden liegt, fliessen.  Ein Spannungsabfall, der von     diesem    Strom       erzeugt    wird, kann dazu ausgenutzt werden,  den     schwingenden    Elektronen die genügende       Auftreffgeschwindigkeit    zu     erteilen.    Der  Schwingungsvorgang     unterhält    sich dann       selbst    und es kann ein verhältnismässig grosser  Betrag     Schwingungsenergie    dem     Stromkrens     entnommen werden.

   Die Energie     stammt    aus  der Gleichstromquelle, deren     Spannung    ge  nügend gross gewählt ist, um Sekundärelek  tronen auszulösen.  



       Wenn    die Schwingungen auch von     selbst     in Gang kommen sollen,     müssen        etwas    höhere  Anforderungen gestellt werden. Es     ist        jedoch     nicht notwendig,     dassi    zum     Bespiel    die     Aus-          trittsarbeit    der     Kathodenoberfläche        beson-          ders        niedrig    gemacht     wird.    Es wurde     festge-          stellt,

      dass bei Verwendung von Kupfer für  die Kathode die     Oberfläche    genügend emp  findlich für die     Ingangsetzung    ist, wenn sie  zum     Beispiel    mit einem     aufgedampften        Alu-          miniumüberzug        versehen    ist. Die Austritts  arbeit an der Oberfläche der     Auslöseelektrode     lässt sich     natürlich    durch     Alkalimetallüber-          züge,    wie z. B.

   Cäsium oder     Cäsiumoxyd,     noch     weiter        herabsetzen.    Die     Oberfläche        ist     jedoch stabiler und gleichmässiger,     wenn    Me  talle mit höherem Schmelzpunkt,     wie    z. B.       Aluminimum,        benutzt    werden.  



       Die    Figuren     zeigen        Ausführungsbeispiele     von     Röhren    und Schaltungen zur     Durch-          führung    des     erfindungsgemässen        Verfahrens.     



       Fig.    1     ,ist    ein     Längsschnitt    durch     eine          Hochleistungsröhre        mitWasserkühlung,Fig.    2  ein     Querschnitt    durch die Röhre,     Fig.    3     eine          Aussenansicht    einer     Röhre    ohne     Wasser-          kühlung,

          Fig.    4 ein     Schaltbild    für eine ein  zelne     Röhre        und        Fig.    5 ein Schaltbild einer       Gegentaktanordnung.     



       Die        Röhre    der     Fig.    1     ist    besonders für  die     Erzeugung    von Hochfrequenzschwingun-    gen     grosser    Energie     gedacht.    Sie     enthält        eine          metallische        Auslöseelektrode    1     zylindrischer     Form, deren     eines    Ende 2     geschlossen        ist,

            während    das     gegenüberliegende    Ende 3 offen  und am Rand mit     einem    Glas- oder     Quarz-          fuss    4     verschmolzen        ist,    so dass die     Auslö e-          elektrode        selbst    einen     Teil    der Röhrenhülle  bildet.     Diese        Konstruktion    wurde gewählt,  um die     Auslöseelektrode        besser    kühlen zu  können.

   Bei     kleineren    Röhren wird     zweck-          mässig    die     Aus-löseelektrode    1 ganz im Innern  -der     Glashülle    (Fis. 3)     untergebracht.    Die       Auslöseelektrode    1     besteht        zweckmässig    aus  Kupfer     und        wird        mrit    dem     Glaskörper    4  durch eine     Verschmelzung    5 verbunden.

       Der          Glaskörper    enthält einen     doppelten    Fuss 6.       Der        Aussenring    7     des        Fusses        trägt        einge-          schmolzene        Stützen    9,

       die    sich in     das        Innere     der     Auslöaeelektrode        erstrecken    und     eine          Anodenspirale    10 aus     verhältnismässig     dünnem     Draht        tragen.    Die     Spirale    wird       zweckmässig    so     angeordnet,    dass sie koaxial  zur     Auslöwelektrode    liegt.     Die    Anode be  sitzt     eine        Ausführung    11.  



       Der        mittlere        Teil    12     des,        Fusses    6     trägt          eine        Glühkathode    14,     die        über    die     Drähte    15  geheizt wird, und eine     Steuerelektrode    16,  die sich     entweder    in der Nähe oder direkt  in der Bahn der Elektronen befindet,

   die  von der     Kathode    14     ausgehen.    Die     Steuer-          elektrode    19     ist    im     vorliegenden    Fall     als          Kappe        ausgebildet,    die     eine        axiale        Öffnung     17 für den     Durchgang    der Elektronen auf  weist.

       Auch        die        Steuerelektrode        besitzt    eine       Ausführung   <B>19.</B>     Die        .Stützen    9 tragen eine       Anodenscheibe        .20,    die     ebenfalls        eine    axiale       Öffnung    hat,     wobei    die Öffnungen     in    der       Anodenscheibe    und in der     Steuerelektrode     in einer     Flucht    liegen.

       Die        Anodenscheibe          20,        die    Steuerelektrode<B>16</B> und die Kathode  14 bilden ein     Stralilerzengungmystem,        das     Elektronen in den     Raum    der     Auslöseelek-          trode        hineinschiesst        bezw.    in den Raum,

   der  von der     Anode        umgeben        ist.    Es braucht       jedoch    nur     ein        ausserordentlich    schwacher       Elektronenstrom        hier        erzeugt    zu werden.

       Bei          einer    1.0     kW-Röhre    zum     Beispiel    genügt ein       Elektronenstrom    von 2     bis    4     mA.        Die    innere           Oberfläche   <B>28</B> der Auslöse     elektrode    wird  während der Entlüftung mit einer     Alumri-          niumschicht    versehen.  



       F'ig.    4 zeigt eine Schaltung der     Röhre.    Die  Anode 9, 10, 2,0     liegt    am positiven Ende  einer     Anodenspannungsquelle    21 von zum  Beispiel     #50000    V,     deren        negative        Seite          geerdet    ist. Die     Spannungsqualle    kann durch  einen     Kondensator        -212    überbrückt sein.

   Die       Auslösekathode    1, ist mit einem abgestimm  ten     Kreis        verbunden,,der    aus einer Spule 24  und einer veränderlichen Kapazität 25 be  steht.     Daegegenüberliegende    Ende     des    Re  sonanzkreises ist geerdet, so dass der     ab-          gestimmte        Kreis        in    Reihe mit der Anode  und     Auslöseelektrode    liegt.  



  Die Kathode 14 wird     in.    beliebiger     Weise     geheizt und die     Steuerelektrode    16 durch  eine     Vorspannungsquelle    26 auf ein     .geeig-          netes        Potential    gebracht.     Die    Röhre beginnt  nachdem     Einschalten    von     selbst    zu schwin  gen und kann als Senderöhre benutzt.     werden,     wenn zum     Beispiel        bei   <B>217</B> eine Antenne an  gekoppelt wird.

   Der Ausgang kann in     be-          liebiger    Weise     gestattet    werden, und der     Ka-          th.odenstrahl    bewirkt ein     schnelles    Einsetzen  der     Schwingungen.     



  Ein Paar     dieser    Röhren     kann    in Gegen  taktanordnung für     Verstärkungszwecke    nach       Fig.    5 .benutzt werden. Die     Auslöseelektro-          den    1 der beiden Röhren sind über einen     Re-          sonanzkreis        .32,    gekoppelt, dessen     Mittelpunkt     34     geerdet        äst.    In der     Figur    wird die     Kapa-          zität,des:

          Resonanzkreises    32 von der Röhren  kapazität gebildet. Es     ist    natürlich auch  möglich, dem     Schwingungskreis        einen    Dreh  kondens     ator    parallel zu schalten.

   Ein     Aus-          gangskreis:        3,5        ist    mit diesem     Kreis    gekop  pelt.     Die    Anoden der beiden Röhren sind       mtiteinandeT        verbunden.    und liegen an der       Anodenspannungsquelle    21.

       Die        Steuerelek-          troden.    16 sind über zwei     Hochfrequenzdros-          seln   <B>36</B>     verbunden,    deren     Verbindungspunkt     über eine     Vorspannungseinrichtung        3;7    geer  det ist.     Die        Eingangsspannung    wird über       einen    Kondensator 39 zugeführt.

   Die beiden       Gitter    werden ausserdem mit Hochfrequenz  von einem     Schwingunbserzeuger    40     gespeist,       und zwar über die Kondensatoren 41. Die       Glühkathoden:    sind     ebenfalls    zweckmässig       verbunden    und     ihr        .Mittelpunkt    ist     ,geerdet.     Als     Oszillator    40 kann     wiederum    ein     8chwin-          gungs        emeuger    mit     Vsrvielfacherröhre    ver  wendet werden.  



  Bei     Schaltungen    obiger Art benötigt die  Röhre im     Prinzip    nur     eine        axiale        Anode    ge  ringen Durchmessers und     eine        die    Anode  umgebende     Auslöseelektrode,    um     beim    An  legen einer     Spannung        ins        Schwingen    zu kom  men.

   s     ist    nur notwendig,     entweder    das  Anodenpotential oder die     Abstimmung        des          Resonanzkreises        zwischen    Anode und Aus  löseelektrode so einzustellen,     dass1    die     Lauf-          zeit    eines Elektrons von einer Seite der Aus  löseelektrode zur andern     eine    oder mehrere  vollständige Perioden beträgt.

   Zur     Erläute-          rungdieses        Vorganges        sei    der     Einfachheit          halber    angenommen,     dass        das    Anodenpoten  tial     und    der     Resonanzkreis    so eingestellt  seien,     dass        ,die        .ganze    Periode annähernd  gleich der Laufzeit     eines        Elektronen        ist.    Es  sei     ferner    angenommen,

   dass einige Elek  tronen von irgendeinem Punkt der Auslöse  elektrode ausgehen, zum     Beispiel        infolge    des       Auftreffens    eines     freien        Elektrons.        Diese     Elektronen werden nach der Anode zu     be-          schleunigt    und benötigen etwa die     Zeit    einer  halben     Schwingung,    um diesen Punkt zu er  reichen.

       Ist        die        Phase    des in dem     Sch.win-          gungskreis    erzeugten     Spannungsabfalles        Tich.-          tig,    so ändert     ,die        iSpannung    ihr Vorzeichen,       wenn    die     Elektronen    die     Anadenspirale          durchflogen        haben,

      so     dass        idie        Elektronen          auch    während     ides        Restes        ihres        Weges-        be-          schleunigt    werden und .beim Auftreffen auf  .die gegenüberliegende     Elektroclerioberfläche          Sekundärelektronen    auslösen.

       Diese    Elektro  nen, deren Zahl     grösser        ist    als die der auf  treffenden Elektronen., nehmen     wieder    ihren  Weg durch die     Mitte    der Röhre     nach    der       gegenüberliegenden        @Seite        hin.     



  Inder     dargestellten    Röhre     nimmt        nun    die  Anode     einen        beträchtlichen        Raum    im     Innern     der     Auslöseelektrode        ein.    Bei     einer    solchen  Anordnung arbeitet     die    Röhre     mit        verhäHnis-          mä.Big        schlechtem        Wirkungsgrad,

          wenn.        die              Laufzeit    der Elektronen etwa gleich einer       Schwingungsperiode    ist. Da die Elektronen  sich während     des        grössten    Teils der     Zeit    in  einem     feldfreien    Raum befinden,     sind    die       Bedingungen    für eine wirksame     Beschleuni-          gung    umgünstig,

   da nur am Anfang und am  Ende der     Bahn    eine     Beschleunigung        statt-          finden    kann.  



  Um den     Wirkungsgrad    zu     verbessern,          wird    daher die Laufzeit der Elektronen     kurz     im Vergleich zu der     Periode    der     Schwingung     gemacht.

   Die     Laufzeit    der Elektronen ist  in der Hauptsache von der Höhe der Anoden  spannung abhängig.     Das        Zustandekommen     der Schwingungen kann man     sich    in     diesem     Falle     folgendermassen    vorstellen: Es mögen  sich     einige    Elektronen     in    dem     Augenblick,     wenn die     Auslöseelektrode    ihr     maximales        ne-          gatives    Potential erreicht hat, zwischen der       Auslöseelektrode    und der Anode befinden;

         diese    werden zufolge der     herrschenden    Span  nung, welche sich aus der     Anodengleichspan-          nung    und der     jeweilig        herrschenden        Wechsel-          spannung        zusammensetzt,    auf die Anode zu       beschleunigt        und    durchfliegen den feldfreien  Raum im Innern der     Anodenspirale.    Beim       Heraustreten    aus     derselben    werden die Elek  tronen nicht in dem gleichen Masse     verzögert,

       wie sie vorher beschleunigt wurden, auf  Grund der Tatsache, dass die Spannung zwi  schen den Elektroden während der Flugzeit  geringer geworden ist. Sie treffen daher auf  die     Auslöseelektrode    auf und lösen dort ent  sprechend ihrer Geschwindigkeit Sekundär  elektronen aus. Die Vervielfachung beginnt  dann, wenn die     Auslöseelektrode    ihr maxi  males negatives Potential hat, so dass sie  während jedes folgenden Hin- und Her  ganges der Elektronen weniger negativ     wird.     Die     Vervielfachung    hört auf, wenn die Aus  löseelektrode ihr grösstes Potential besitzt.  In der darauffolgenden Zeit werden die  Elektronen von der Anode gesammelt.

   Das  Verhältnis zwischen     Wechselspannungspe-          riode    und Elektronenlaufzeit wird zweck  mässig so eingestellt, dass maximale Verstär  kung     eintritt.    Wäre zum Beispiel die Elek  tronenlaufzeit nur wenig kürzer als eine    halbe     Wechselspannuugsperiode,

      so     würde     nur ein     Verviefachungsvorgang        stattfinden.     Wegen der hohen     Spannungsdifferenz    der       Auslöseelektrode    zwischen     Start        und    An  kunft des Elektrons     ist    der     Sekundäremis-          sionsfaktor    allerdings ziemlich gross.

   Es kann  jedoch eine grössere     Vervielfachung    erreicht  werden, wenn statt des einen Vervielfachungs  vorganges bei hoher     Auftreffgeschwindigkeit     der Primärelektronen viele Vervielfachungs  vorgänge mit einer entsprechend geringeren       Auftreffgeschwindigkeit    der Primärelektro  nen stattfinden.

       Wenn    umgekehrt die Lauf  zeit der Elektronen so     kurz        ist,    dass die wäh  rend der Flugzeit gewonnene     Auftreffge-          schwindigkeit    nicht ausreicht, um mehr als  ein     Sekundärelektron    pro     Primärelektron        aus-          zulösen,,        ist    die     Verstärkung        ebenfalls        gering.     Zwischen     diesen    beiden Extremen gibt     es    eine       günstigste    Laufzeit,

   welche von den Eigen  schaften der sekundäremittierenden Schicht  abhängt und durch Probieren ausfindig zu  machen ist. Der gute Wirkungsgrad bei  dieser Art des Betriebes ist dem     Umstand     zuzuschreiben, dass der     Strom    im Innern der  Röhren einen beträchtlichen Wert nur in dem  Augenblick aufweist, wenn die Kathode und  die Anode annähernd die gleiche Spannung  besitzen.  



  Bei einer derartigen Röhre werden daher  an allen Punkten der Oberfläche der Aus  löseelektrode Elektronen ausgelöst, die sich  auf radialen Bahnen     in    allen     Richtungen     durch den Anodenraum bewegen und sich in  diesem Raum kreuzen und     auf    die gegenüber  liegende Seite der     Auslöseelektrode    zu bewe  gen. Da jedoch die Anode nicht als gerader  Stab ausgebildet ist, sondern in der Mitte  des Zylinders     einen        grösseren    Raum     um-          schliesst,    werden die Elektronen nicht in  genau radialen oder diametralen Bahnen  wandern.

   Da die Anode     verhältnismässig          weitmaschig    ist, stört sie den Durchgang der  Elektronen nicht wesentlich; die Schwingun  gen schaukeln sich auf, bis     ein        Gleichge-          wichtspunkt    erreicht ist.  



       DieserSekundärelektronenröhre    mit nur  einer     Auslöseelektrode        unterscheidet    sich von      der früher vorgeschlagenen Röhre mit zwei       Auslöseelektroden    dadurch, dass sie der       Gleichspannungsquelle    nur während der hal  ben Periodendauer der angelegten Wechsel  spannung Energie entnimmt, da, wie oben  näher ausgeführt, während der andern Pe  riodenhälfte keine Vervielfachung stattfin  det. Dagegen erfolgt bei der letztgenannten  Röhre eine ständige Vervielfachung und da  mit eine dauernde Energieentnahme.  



  Die     Anbringung    des     Strahlerzeugungs-          systems    bei einer solchen Röhre ermöglicht  es, den Schwingungsvorgang und die Ver  vielfachung in der Röhre zu steuern.     Wenn     zum Beispiel die Röhre als     Oszillator    benutzt  wird, so verbessert ein Kathodenstrahl von  1 oder 2     mA    den Betrieb und macht ihn sta  biler, da die Schwingungen nicht nur durch  die zufällig anwesenden Elektronen im       Innern    der Röhre aufgebaut werden. Die  Anode des     Strahlerzeugungss.ystemes    ist di  rekt mit der     Vervielfacheranode    verbunden  und hat dasselbe Potential.

   Es sind daher       keine    weiteren Zuführungen oder Spannungs  quellen erforderlich, und die Tatsache, dass  der Vervielfachungsteil der Röhre als gerad  liniger     Vervielfacher    arbeiten kann, macht  diese Vorrichtung besonders     wertvoll    für       Kraftverstärkung.    Die Röhre kann auch  durch Steuerung des     Kathodenstrahlstromes     moduliert werden.  



       Arbeitet,    die Röhre als Verstärker, so  wird die Frequenz des abgestimmten Kreises  32 so eingestellt, dass die Röhren ohne Vor  handensein eines     Strahlstromes        keine        Schwin-          gungen    aufrecht erhalten können, das     heisst     die Vervielfachung     während    einer halben  Periode genügt nicht, um einen hinreichenden  Strom     in    dieser Zeit zu erzeugen. In diesem  Zustand wirken die Röhren als ausserordent  lich     empfindliche    Verstärker, so dass der Aus  gangstrom der Röhre direkt proportional  dem     Strahlstrom    ist.  



  Die hochfrequente Ausgangsenergie ist  ebenfalls proportional dem     Strahlstrom,    und  da der Strom der Röhre sich von dem Wert  des     Strahlstromes    bis auf den endgültigen  Wert während jeder Periode aufschaukelt,    liegen die     Bedingungen    für     -einen    Hoch  frequenzverstärker vor. Wird der     Strahl-          strom        durch.die    Steuerelektrode von einem       Steueroszillator    gesteuert, so kann die Röhre  als     .Kraftverstärker    dienen.

   Der Ausgang des  Verstärkers kann ferner dadurch moduliert  werden, dass die mittlere     Vorspannung    der  Steuerelektrode gleichzeitig     moduliert    wird.  Die Röhre kann dann zum     Beispiel,zum    Aus  senden von durch Sprache oder     Bildimpulse     modulierter- Hochfrequenz benutzt werden.

    Es kann auch irgendeine     Modulation,    deren  Frequenz von der des Schwingungserzeugers  40 abweicht, einem Gitter der Röhre auf  gedrückt werden:  In     Fig.    1     ist        eine        Kühlung    der Aus  löseelektrode gezeigt, da bei dieser Art von  Röhren nur die     Auslöseelektrode    sich     infolge     des Elektronenaufpralles erhitzt: Da die  meisten Oberflächen, die einen guten     Sekun-          däremissionsfaktor    zeigen, verhältnismässig  empfindliche     Materialien,.    sind, ist es zweck  mässig, beim Betrieb zu hohe Temperaturen  zu vermeiden..  



  Die dargestellte Röhre lässt sich in be  sonders einfacher Weise durch     Anbringung     eines Mantels 42 kühlen, der eine Kammer  44     bildet,    durch welche eine Kühlflüssigkeit  während des Betriebes geleitet     wird.    Aus  konstruktiven Gründen     ist    es wesentlich- vor  teilhafter, die     Auslöseelektrode    einer Röhre  dieser Art zu kühlen, als die Anode     einer          Kraftverstärkerröhre    üblicher Art, da es  nicht notwendig ist,

       eine    Isolierung für das  hohe Anodenpotential     anzubringen.    Die     Win-          dungen    des -abgestimmten     Kreises    32     (Fig.    5)  können hohl ausgeführt sein und als Zulei  tungen für die     Flüssigkeit    dienen, so dass jede       Isolation    entfällt und die Flüssigkeit     ärl    dem  Mittelpunkt 3,4 zu- und     weggeleitet    wird.  



  Das     Strahlerzeugungssystem    ist nur eine       Hilfseinrichtung,    die die Wirkungsweise des       Vervielfachers    verbessert, ist aber nicht un  bedingt notwendig. Es bietet- sich     eine    grosse  Anzahl anderer Wege, die Ausgangsenergie       eines    solchen     Schwingungserzeugers    zu  steuern, und es sind auch andere Wege mög  lich, um Elektronen in den     Innenraum    der      Röhre einzuführen. Es kann zum Beispiel  durch das Glasende der Röhre Licht einge  lassen werden, und die     wirksame    Fläche der       Auslöseelektrode    ist dann so behandelt, dass  sie photoelektrisch ist.

   Die     Photoelektronen     werden benutzt, um die Ausgangsenergie der  als     Verstärker    arbeitenden Röhre zu steuern.  In diesem Falle dient die Röhre als     Licht-          modulator.  



  Method for generating, amplifying or modulating vibrations using a secondary electron tube and tube for carrying out the method. The invention relates to a method for generating, amplifying or modulating vibrations using a secondary electron tube and a tube for carrying out the method.



  It has been proposed to build dynamic electron multipliers that include a pair of opposing discharge electrodes with an anode therebetween. These tubes are connected to an oscillating circuit that is approximately matched to the transit time frequency of the secondary electrons.



  It has also been proposed to share the opposite trigger electrodes one and the same potential. The present invention can be viewed as a further development of such arrangements.



  According to. According to the invention, to generate, amplify or modulate vibrations between the anode and triggering electrode of a secondary electron tube, in addition to a direct voltage, an alternating voltage is applied whose period of oscillation is long compared to the transit time of the secondary electrons in the tube.



  It is expedient to use a tube that only has two. Contains electrodes, one of which surrounds the other, for example.

   The outer electrode is expediently designed as a trigger electrode and provided with an inner surface which, when bombarded with electrons, emits more secondary electrons than primary electrons strike,

   if the latter have sufficient windiness. The inside. Electrode is then given a positive potential, which is why it is called anode. It can be achieved so that;

      a number of electrons in the space between the electrodes oscillate under the influence of the potentials imposed on the electrodes and strike the trigger electrode with sufficient speed to trigger a number of secondary electrons that exceeds the number of primary electrons. There is therefore a current from the direct current source,

    that lies between the electrodes flow. A voltage drop that is generated by this current can be used to give the oscillating electrons the sufficient speed of impact. The oscillation process is then self-sustaining and a relatively large amount of oscillation energy can be taken from the power supply.

   The energy comes from the direct current source, the voltage of which is chosen to be large enough to trigger secondary electrons.



       If the vibrations are to start by themselves, somewhat higher requirements have to be made. However, it is not necessary that the work function of the cathode surface be made particularly low, for example. It was determined,

      that when using copper for the cathode, the surface is sufficiently sensitive to start up, for example if it is provided with a vapor-deposited aluminum coating. The exit work on the surface of the release electrode can of course be achieved by alkali metal coatings, such as B.

   Cesium, or cesium oxide, further reduce it. However, the surface is more stable and uniform when metals with a higher melting point, such as. B. aluminum, can be used.



       The figures show exemplary embodiments of tubes and circuits for carrying out the method according to the invention.



       Fig. 1 is a longitudinal section through a high-performance water-cooled tube, Fig. 2 shows a cross section through the tube, FIG. 3 shows an exterior view of a tube without water cooling,

          Fig. 4 is a circuit diagram for an individual tube and Fig. 5 is a circuit diagram of a push-pull arrangement.



       The tube of FIG. 1 is intended in particular for the generation of high-frequency oscillations of great energy. It contains a metallic trigger electrode 1 of cylindrical shape, one end 2 of which is closed,

            while the opposite end 3 is open and fused at the edge with a glass or quartz base 4, so that the triggering electrode itself forms part of the tube casing. This construction was chosen in order to be able to cool the trigger electrode better.

   In the case of smaller tubes, the triggering electrode 1 is expediently housed completely inside the glass envelope (FIG. 3). The trigger electrode 1 is expediently made of copper and is connected to the glass body 4 by a fusion 5.

       The glass body contains a double foot 6. The outer ring 7 of the foot carries fused supports 9,

       which extend into the interior of the triggering electrode and carry an anode spiral 10 made of relatively thin wire. The spiral is expediently arranged so that it is coaxial with the triggering electrode. The anode has a version 11.



       The middle part 12 of the foot 6 carries a hot cathode 14, which is heated by the wires 15, and a control electrode 16, which is either close to or directly in the path of the electrons,

   which proceed from the cathode 14. In the present case, the control electrode 19 is designed as a cap which has an axial opening 17 for the passage of electrons.

       The control electrode also has a design <B> 19. </B> The supports 9 carry an anode disk .20, which also has an axial opening, the openings in the anode disk and in the control electrode being in alignment.

       The anode disk 20, the control electrode 16 and the cathode 14 form a power generation system that shoots electrons into the space of the triggering electrode. in the room,

   which is surrounded by the anode. However, only an extremely weak electron current needs to be generated here.

       For a 1.0 kW tube, for example, an electron current of 2 to 4 mA is sufficient. The inner surface <B> 28 </B> of the trigger electrode is provided with an aluminum layer during ventilation.



       F'ig. 4 shows a circuit of the tube. The anode 9, 10, 2.0 is at the positive end of an anode voltage source 21 of, for example, # 50000 V, the negative side of which is grounded. The voltage jellyfish can be bridged by a capacitor -212.

   The release cathode 1 is connected to a coordinated circuit, which consists of a coil 24 and a variable capacitance 25 be. The opposite end of the resonance circuit is grounded so that the matched circuit is in series with the anode and trigger electrode.



  The cathode 14 is heated in any desired manner and the control electrode 16 is brought to a suitable potential by a bias voltage source 26. The tube begins to vibrate automatically after it is switched on and can be used as a transmitter tube. if, for example, an antenna is coupled to at <B> 217 </B>.

   The exit can be allowed in any way, and the cathode ray causes the oscillations to set in quickly.



  A pair of these tubes can be used in counterclockwise arrangement for reinforcement purposes according to FIG. The release electrodes 1 of the two tubes are coupled via a resonance circuit 32, the center point 34 of which is grounded. The figure shows the capacity of:

          Resonance circuit 32 formed by the tubes capacitance. It is of course also possible to connect a rotary capacitor to the oscillating circuit in parallel.

   An output circle: 3.5 is coupled with this circle. The anodes of the two tubes are connected to one another. and are connected to the anode voltage source 21.

       The control electrodes. 16 are connected via two high-frequency chokes <B> 36 </B>, the connection point of which is earthed via a pretensioning device 3; 7. The input voltage is supplied via a capacitor 39.

   The two grids are also fed with high frequency from a vibration generator 40, specifically via the capacitors 41. The hot cathodes are also suitably connected and their center point is grounded. As the oscillator 40, an oscillator with a multiple tube can again be used.



  With circuits of the above type, the tube basically only needs an axial anode with a small diameter and a trigger electrode surrounding the anode in order to start oscillating when a voltage is applied.

   It is only necessary to adjust either the anode potential or the tuning of the resonance circuit between the anode and the trigger electrode so that1 the transit time of an electron from one side of the trigger electrode to the other is one or more complete periods.

   To explain this process, it is assumed, for the sake of simplicity, that the anode potential and the resonance circuit are set in such a way that the entire period is approximately equal to the transit time of an electron. It is also assumed

   that some electrons emanate from some point on the triggering electrode, for example as a result of the impact of a free electron. These electrons are accelerated after the anode and need about half an oscillation to reach this point.

       If the phase of the voltage drop generated in the oscillating circuit is Tich.- tig, the sign of the voltage changes when the electrons have flown through the spiral

      so that the electrons are also accelerated during the rest of their path and release secondary electrons when they strike the opposite electrocleral surface.

       These electrons, the number of which is greater than that of the hitting electrons, make their way through the middle of the tube to the opposite side.



  In the illustrated tube, the anode now takes up a considerable amount of space inside the trigger electrode. With such an arrangement, the tube works with relatively poor efficiency,

          if. the transit time of the electrons is roughly equal to one period of oscillation. Since the electrons are in a field-free space for most of the time, the conditions for effective acceleration are unfavorable,

   since acceleration can only take place at the beginning and at the end of the path.



  Therefore, in order to improve the efficiency, the running time of electrons is made short compared to the period of oscillation.

   The transit time of the electrons is mainly dependent on the level of the anode voltage. The creation of the oscillations can be imagined in this case as follows: At the moment when the release electrode has reached its maximum negative potential, some electrons may be between the release electrode and the anode;

         These are accelerated to the anode due to the prevailing voltage, which is made up of the anode direct voltage and the respective prevailing alternating voltage, and fly through the field-free space inside the anode spiral. When stepping out of it, the electrons are not delayed to the same extent as

       as they were accelerated before, due to the fact that the voltage between the electrodes has decreased during the flight time. They therefore hit the trigger electrode and trigger secondary electrons there according to their speed. The multiplication begins when the trigger electrode has its maximum negative potential, so that it becomes less negative during each subsequent back and forth movement of the electrons. The multiplication stops when the trigger electrode has its greatest potential. In the following time the electrons are collected by the anode.

   The ratio between the alternating voltage period and the electron transit time is expediently set in such a way that maximum gain occurs. For example, if the electron runtime were only slightly shorter than half an alternating voltage period,

      so only a multiplication process would take place. Because of the high voltage difference of the trigger electrode between the start and arrival of the electron, the secondary emission factor is quite large.

   However, a greater multiplication can be achieved if instead of the one multiplication process with a high impact speed of the primary electrons, many multiplication processes take place with a correspondingly lower impact speed of the primary electrons.

       Conversely, if the transit time of the electrons is so short that the impact speed gained during the flight time is not sufficient to trigger more than one secondary electron per primary electron, the gain is also low. Between these two extremes there is a favorable running time,

   which depends on the properties of the secondary emitting layer and can be found by trial and error. The good efficiency with this type of operation is due to the fact that the current inside the tubes has a considerable value only at the moment when the cathode and the anode have approximately the same voltage.



  In such a tube, therefore, electrons are triggered at all points on the surface of the triggering electrode, which move on radial paths in all directions through the anode compartment and cross in this space and move to the opposite side of the triggering electrode The anode is not designed as a straight rod, but encloses a larger space in the middle of the cylinder, the electrons will not migrate in exactly radial or diametrical paths.

   Since the anode is relatively wide-meshed, it does not significantly interfere with the passage of electrons; the vibrations build up until an equilibrium point is reached.



       This secondary electron tube with only one trigger electrode differs from the previously proposed tube with two trigger electrodes in that it takes energy from the DC voltage source only during half the period of the applied AC voltage, since, as explained in more detail above, there is no multiplication during the other half of the period . On the other hand, with the last-mentioned tube there is a constant multiplication and therewith a constant consumption of energy.



  Attaching the beam generation system to such a tube makes it possible to control the oscillation process and the multiplication in the tube. If, for example, the tube is used as an oscillator, a cathode ray of 1 or 2 mA improves the operation and makes it more stable, as the oscillations are not only built up by the electrons that happen to be inside the tube. The anode of the beam generation system is directly connected to the multiplier anode and has the same potential.

   No further supplies or voltage sources are therefore required, and the fact that the multiplying part of the tube can function as a straight line multiplier makes this device particularly valuable for power amplification. The tube can also be modulated by controlling the cathode ray current.



       If the tube works as an amplifier, the frequency of the tuned circuit 32 is set in such a way that the tubes cannot maintain any oscillations without the presence of a beam current, i.e. the multiplication during half a period is not sufficient to generate a sufficient current in this time to generate. In this state, the tubes act as extraordinarily sensitive amplifiers, so that the output current of the tube is directly proportional to the beam current.



  The high-frequency output energy is also proportional to the beam current, and since the current in the tube swings from the value of the beam current to the final value during each period, the conditions for a high-frequency amplifier are present. If the beam current through the control electrode is controlled by a control oscillator, the tube can serve as a power amplifier.

   The output of the amplifier can also be modulated by simultaneously modulating the mean bias of the control electrode. The tube can then be used, for example, to send radio frequency modulated by speech or image pulses.

    Any modulation, the frequency of which deviates from that of the vibration generator 40, can also be pressed onto a grid of the tube: In Fig. 1, cooling of the triggering electrode is shown, since in this type of tube only the triggering electrode is heated as a result of the electron impact: Since most surfaces that show a good secondary emission factor are relatively sensitive materials. it is advisable to avoid excessively high temperatures during operation.



  The tube shown can be cooled in a particularly simple manner by attaching a jacket 42 which forms a chamber 44 through which a cooling liquid is passed during operation. For structural reasons, it is much more advantageous to cool the release electrode of a tube of this type than the anode of a power amplifier tube of the usual type, since it is not necessary to

       to install insulation for the high anode potential. The turns of the coordinated circle 32 (FIG. 5) can be made hollow and serve as feed lines for the liquid, so that there is no isolation and the liquid is fed in and out of the center 3, 4.



  The beam generation system is only an auxiliary device that improves the effectiveness of the multiplier, but is not absolutely necessary. There are a large number of other ways to control the output energy of such a vibration generator, and there are also other ways possible, please include to introduce electrons into the interior of the tube. For example, light can be let in through the glass end of the tube, and the effective area of the trigger electrode is then treated to be photoelectric.

   The photoelectrons are used to control the output energy of the tube, which works as an amplifier. In this case the tube serves as a light modulator.

 

Claims (1)

PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zur Erzeugung, Verstärkung oder Modulation von Schwingungen unter Benutzung einer Sekundärelektronen- röhre, in der eine zwischen sekundäremit tierenden Oberflächen hin- und herpen delnde Entladung unterhalten wird, da durch gekennzeichnet, dass zwischen Anode und Auslöseelektrode ausser einer Gleichspannung eine Wechselspannung liegt, deren Schwingungsdauer lang ist gegen die Laufzeit der Sekundärelektro nen in der Röhre. PATENT CLAIMS: I. A method for generating, amplifying or modulating vibrations using a secondary electron tube in which a discharge oscillating between secondary emitting surfaces is maintained, characterized in that, in addition to a direct voltage, there is an alternating voltage between the anode and the trigger electrode whose period of oscillation is long compared to the running time of the secondary electrons in the tube. II. Röhre zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Röhre eine Anode und nur eine die Anode umgebende Aus löseelektrode angeordnet ist. UNTERANSPRüCHE: 1. Röhre nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseelektrode gleichzeitig als Röhrenhülle ausgebildet ist. 2. Röhre nach Patentanspruch II und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, um die Auslöse elektrode mit Hilfe einer Flüssigkeit zu kühlen. 3. II. Tube for performing the method according to claim I, characterized in that an anode and only one triggering electrode surrounding the anode is arranged in the tube. SUB-CLAIMS: 1. Tube according to claim II, characterized in that the trigger electrode is also designed as a tube casing. 2. Tube according to patent claim II and un teran claim 1, characterized in that it has means to cool the triggering electrode with the aid of a liquid. 3. Röhre nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseelektrode aus Kupfer besteht und auf der Innen seite mit einer sekundäremittierenden Schicht versehen ist. 4. Röhre nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäremit tierende Schicht aus einem Aluminium- überzug besteht. 5. Röhre nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, äass in der Röhre ein Kathodenstrahlerzeugungssystein ange ordnet ist. 6. Tube according to claim II, characterized in that the trigger electrode consists of copper and is provided on the inside with a secondary emitting layer. 4. Tube according to claim II, characterized in that the secondary emitting layer consists of an aluminum coating. 5. Tube according to claim 1I, characterized in that a cathode ray generating system is arranged in the tube. 6th Röhre nach Patentanspruch II und Un teransprüchen- 1 bis 3 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Anode des Strahl- erzeugungssystemes als Lochplatte aus gebildet ist, die den Kathodenraum von dem Vervielfachungsraum trennt. 7. Röhre nach Patentanspruch Il und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kathode und Anode eine Steuerelektrode angeordnet ist. B. Röhre nach Patentanspruch II und Un teransprüchen 5 und 7, dadurch gekenn zeichnet, dass als Steuerelektrode ein Wehneltzylinder vorgesehen ist. 9. Tube according to patent claim II and sub-claims 1 to 3 and 5, characterized in that the anode of the beam generating system is designed as a perforated plate which separates the cathode compartment from the multiplication compartment. 7. Tube according to patent claim II and un teran claim 5, characterized in that a control electrode is arranged between the cathode and anode. B. tube according to claim II and Un subclaims 5 and 7, characterized in that a Wehnelt cylinder is provided as the control electrode. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die zur Auf rechterhaltung der hin- und herpendeln den Entladung benötigte Wechselspan nung durch einen von den Anoden stromimpulsen angestossenen und auf die Wechselspannungsperiode abgestimmten Schwingungskreis erzeugt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Wechsel spannung durch abwechselndes Anstossen eines Schwingungskreises durch die Anodenströme zweier in Gegentakt ge schalteter Röhren, in denen eine Anode und nur eine die Anode umgebende Aus löseelektrode angeordnet sind, erzeugt wird. Method according to patent claim I, characterized in that the alternating voltage required to maintain the back and forth discharge is generated by an oscillating circuit triggered by the anode current pulses and tuned to the alternating voltage period. 10. The method according to claim I, characterized in that the alternating voltage is generated by alternately pushing a resonant circuit through the anode currents of two push-pull tubes in which an anode and only one triggering electrode surrounding the anode are arranged.
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