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.