Generator mit einer 11Tagnetfeldröhre für ultrahohe Frequenzen. Zur Erzeugung von kürzesten, unge- dämpften elektrischen Wellen im Zentimeter- wellengebiet existieren augenblicklich haupt sächlich zwei Generatoren: das Magnetron und die verschiedenen Arten der geschwin digkeitsgesteuerten Röhren. Trioden und andere ähnliche Röhren kommen wegen der Laufzeiterscheinungen nicht mehr in Frage.
Das Magnetron hat für die hohen Frequenzen im Zentimeterwellengebiet den Nachteil, dass es erstens sehr grosse Magnetfelder bedingt und zweitens sehr kleine Elektrodendimensio- nen verlangt. Die thermische Belastungs fähigkeit von so kleinen Gebilden ist entspre chend gering, so dass die Herstellung grösse rer Leistungen auf Schwierigkeiten stösst. Die Herstellungsarten mit guten Wirkungs graden scheiden leider bald infolge der hohen erforderlichen Magnetgewichte praktisch aus.
Gemäss einem bekannten Vorschlag kann bei einer Magnetfeldanordnung die magneti sche Feldstärke dadurch verringert werden, dass die Elektronen beim Kreisen während eines Umlaufes mehrere Male energieentneh mende Schlitzfelder durchlaufen müssen; die normalen Magnetrons entnehmen .dagegen während eines Umlaufes nur höchstens ein mal Energie. Eine solche Anordnung ist bei spielsweise in der französischen Patentschrift Nr. 814152 beschrieben.
Erfindungsgemäss soll nun dieses be kannte Prinzip auf eine andere Weise als bisher verwirklicht werden, und zwar da durch, dass die energieentnehmende Elektro- denanordnung aus einem metallischen, die Basisebene der Kathode zukehrenden Kegel mantel besteht, der längs Erzeugender aufge schnitten und dadurch in eine gerade Zahl von Segmenten aufgeteilt ist, die abwech selnd mit den zwei Polen eines Schwingungs kreises verbunden sind, und dass gegen die sich zwischen den Segmenten ausbildenden Schlitzfelder ein Elektronenstrahl einge schossen wird, dessen Elektronen sich zu gleich tangentiell zu den Schlitzfeldern und in Achsrichtung des Kegelmantels bewegen.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird eine bessere Ausnutzung des Elektronen strahls erreicht, da dieser bis zuletzt Schlitz felder durchläuft.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes zeigt die Abb. 1, die im folgen den genauer beschrieben werden soll. Von einer Kreisflächenkathode h trete durch eine Steuervorrichtung 1 ein Elektronenbündel in das Linsensystem 2 und 3 aus, in dem es elektronenoptisch unter Mithilfe des in der Flugrichtung liegenden magnetischen Feldes B gebündelt wird. Dieses Bündel tritt dann in das kegelförmige Kondensatorgebilde 4 und 5 ein. Der äussere Kegelmantel 4 ist mit einer höheren positiven Spannung versehen als der Kernkegel 5.
Die Elektronen, die nicht direkt auf den Kegel 5 auftreffen, werden von dem von 4 nach 5 gerichteten elektrischen Feld von der Achse weg abgelenkt und bilden nach Verlassen des Ablenkkondensators in der Ebene A ein ringförmiges Elektronenbündel. Durch das in der Achsrichtung verlaufende Magnetfeld B wird aber jede senkrecht zur Achse verlaufende Bewegungskomponente mit einer ablenkenden Kraft senkrecht zur Achse und Bewegungsrichtung beantwortet, wodurch die Elektronen in eine kreisende Be wegung geraten. In der Ebene A stellt die Elektronenwolke einen Kreisring dar, in dem die Elektronen sich mit-einer dem Magnetfeld entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit dre hen und ausserdem noch eine Geschwindig keitskomponente in der Achsrichtung be sitzen.
Es entspricht dies eigentlich einer Pro jektion der Kathodenebene über das Linsen gebilde 1 bis 5 auf die Ebene A, wobei das Linsengebilde die Elektronenwolke zu einem rotierenden Ring verzerrt. Dieser rotierende Ring bewegt sich nun in das eigentliche Ge- neratorgebilde, das aus einem metallischen Kegelmantel 6 besteht, der längs Erzeugen den aufgeschnitten ist. Die so entstehenden Segmente werden nun abwechselnd mit den zwei Polen des Schwingungskreises .S' verbun den.
Hat der Schwingungskreis durch irgend einen äussern Einfluss eine kleine Wechsel spannung erhalten, so bilden sich zwischen den Segmenten Schlitzfelder us-,v. Der von A aus eintretende Elektronenring findet nun beim Einlaufen in diesen Konus für seine ro tierenden Elektronen abwechselnd beschleuni gende und verzögernde Feldstärken vor und es tritt bereits eine Auftrennung der Elek tronen in falschphasige und richtigphasige ein. Die Elektronen, die beschleunigt werden, beschreiben eine flachere Bahn und treffen bei der Vor,#värtsbewegung gegen den Konus bald auf die Segmente auf, ehe sie noch viel Energie entnehmen konnten.
Die Elektronen, welche abgebremst werden, verlieren an Ge- schwindigl@eit und beschreiben daraufhin kleinere Kreisradien und können nicht auf die Segmente auftreffen. Da die Winkelge schwindigkeit unabhängig ist von der abso luten Geschwindigkeit des Elektrons, muss ein einmal abgebremstes Elektron immer wie der beim Weiterlaufen in den Konus einem abbremsenden Feld begegnen und so immer wieder abgebremst -erden, bis es bei ganz geringer Rotationsgeschwindigkeit im kleinen Kreis auf die Endplatte 8 auftrifft. Die richtigphasigen Elektronen bewegen sieh also auf einer Spiralbahn, die sich dem Konus der Elektroden anschmiegt.
Wenn wir mit p die Polpaa,rzahl, das heisst die halbe Segment- zahl bezeichnen, so bekommen wir für das verlangte Magnetfeld das
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fache des Magnet feldes eines Magnetrons für dieselbe Wellen länge, das in Schwingungen erster Ordnung arbeitet. Das bedeutet, dass zum Beispiel für eine @Vellenlänge 2? = 5 cm und p - 8 eine Feldstärke von B = 250 Gauss benötigt wird, gegenüber einem Magnetfeld von rund ?000 Gauss für ein Magnetron erster Ord nung.
Durch die Auseinanderziehung der Elektronenbahn bekommen wir auch wesent lich grössere Anodenradien. Bei einer Anoden spannung von 3600 Volt ergibt sich für voriges Beispiel ein Durchmesser der Ein trittsfläche des Anodenkegels von d=16 mm. Man kommt also auf geringere Magnetfelder und grössere mechanische Gebilde bei guten Wirkungsgraden. Der an die Segmente an schliessende Sch@vingungshreis soll natürlich eine möglichst strahlungsarme und verlust freie Ausführung, etwa in der Art eines Topfkreises erhalten.
Abb. 2 zeigt eine radförmige Ausbildung des in achsialer Richtung geschlitzten, als Schwingkörper dienenden Kegelmantels, wobei die einzelnen Speichen dieses Rades in
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schwingen und die Mitte des Rades ko nisch ausgebohrt ist. Die Höhe des Kegels muss kleiner sein als
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um eine gleichmässige Potentialverteilung längs der Segmente zu gewährleisten. Die gleichphasig schwingen den Segmente können, wenn nötig, auf der Rückseite durch Ringe oder Platten mitein ander verbunden werden, wodurch ein phasen richtiges Arbeiten der einzelnen Segmente erzwungen werden kann. Die einzelnen Seg mente haben abwechselnd positives und nega tives Potential; der Stromverlauf ist durch Pfeile angedeutet.
Wie beim Beispiel nach Fig. 1 bewegt sich auch hier der Teil des Elektronenstrahls, der abbremsenden Schlitz feldern ausgesetzt ist, in einer Spirale in den Kegelkörper hinein, wobei er stufenweise seine Energie abgibt. Der Teil des Strahls, der beschleunigt wird, trifft auf die Seg mente auf, bevor er noch viel Energie ver braucht hat.