CH246544A - Time-of-flight tube for generating or amplifying short-wave electrical oscillations. - Google Patents

Time-of-flight tube for generating or amplifying short-wave electrical oscillations.

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CH246544A
CH246544A CH246544DA CH246544A CH 246544 A CH246544 A CH 246544A CH 246544D A CH246544D A CH 246544DA CH 246544 A CH246544 A CH 246544A
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CH
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Hermes Patentverwertun Haftung
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Hermes Patentverwertungs Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  

  Laufzeitröhre zur     Erzeugrung    oder Verstärkung kurzwelliger elektrischer Sch#Vingungen-    Gegenstand der Erfindung ist eine zur  Erzeugung oder Verstärkung kurzwelliger  elektrischer Schwingungen dienende Laufzeit  röhre. Gemäss der Erfindung weist dieselbe  einen     Hohlraumresonator    auf, wobei im Be  trieb eine die Schwingung anfachende Elek  tronenströmung     durcli    das sich in der Nähe  des Spannungsknotens der     Resonatorschwin-          gung    ausbildende     Magnetfeld    gesteuert wird.

    Die Anordnung wird dabei zweckmässig so  getroffen,     dass    Teile des     Hohlraumresonators,     vorzugsweise Enden desselben, als     Auffang-          el#ektroden    (Anoden) für die Elektronen  strömung dienen. Sie werden zu diesem  Zweck vorzugsweise mit einer die Elektronen  liefernden Kathode im gleichen Vakuum  raum angeordnet. Um eine möglichst gute  Steuerwirkung zu erhalten, empfiehlt es sich,  einen Teil des den     Hohlraumresonator    bilden  den Leiters möglichst nahe an die Kathode  heranzubringen.

   Damit die von ihr geliefer  ten Elektronen zur Auffangelektrode (An  ode) gelangen können,     versiellt    man diesen  Teil des Leiters in der Nähe der Kathode  zweckmässig mit     Durchlassöffnungen.     



  Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung  sind in der Abbildung schematisch darge  stellt. Mit<B>1</B> ist eine     Glü'hkathode    bezeich  net, die beispielsweise indirekt beheizt und  mit Oxyd bedeckt sein kann. Ihre Ausdeh  nung senkrecht zur     Zeiche-nfläc'he    kann,<B>je</B>  nach der gewünschten Leistung, verschieden    gross sein. Der     Hohlraumresonator    weist zwei       Halbzylinderflä,chen   <B>3</B> und 4 auf, deren  Mitten durch einen Steg<B>5</B> miteinander ver  bunden sind.

   Dieser Steg umschliesst die Ka  thode<B>1.</B> Auf diese Weise entsteht ein sym  metrisch aufgebauter     Hohlraumresonator,     dessen Kapazitäten zu einem erheblichen Teil  zwischen den Enden der beiden Halbzylinder  <B>3</B> und 4 liegen.     Ein'solcher        Hohlraumreso-          nator        lässt    sich in einfacher Weise aus zwei  Blechteilen aufbauen, wie die     Abb.   <B>1</B> zeigt.  Der mittlere, die Kathode<B>1</B> umschliessende  Teil wird mit     Durchtrittsöffnungen   <B>7</B> für die  Elektronen versehen. Man kann diesen Teil  auch nach Art eines     Steggitters    ausbilden.  Die Stege können dabei hochkant zur Ka  thodenachse stehen.

   Der     Hohlraumresonator     <B>3,</B> 4,<B>5</B> wird gegenüber der Kathode auf posi  tivem Potential gehalten. Der dabei von der  Kathode ausgehende, durch die Öffnungen<B>7</B>  des Steges<B>5</B> hindurchtretende, und schliesslich  die     halbzylinderförmigen    Elektroden<B>3</B> und 4  erreichende, aus zwei Teilströmen bestehende  Elektronenstrom wird durch das Magnetfeld  gesteuert, welches sich innerhalb der Zylin  derflächen<B>3</B> und 4 und um den Steg<B>5</B> bil  det. Es steht zur Zeichenfläche senkrecht und  besitzt in der Umgebung der Kathode, seinen  grössten Wert. Ober- und unterhalb des  Steges verläuft es in entgegengesetzter Rich  tung.

   Das hat zur Folge,     dass    die Elektro  nenströmung sowohl in der obern als auch      in der untern     lfälfte    jeweils nach der glei  chen     Halbzylinderfläche   <B>3</B> oder 4 abgelenkt  wird. Um günstige Bedingungen für die     An-          fachung    von Schwingungen zu erhalten,     muss     dafür gesorgt werden,     dass    die Laufzeit     zwi-          sollen    Kathode und den als Auffangelektrode  dienenden Zylinderhälften<B>3</B> und 4 minde  stens angenähert der Dauer einer Halb  periode entspricht.

   Um diese, Bedingungen zu  erfüllen, kann man durch geeignete Wahl  der Dimension des     Hohlraumresonators,    ge  gebenenfalls durch Anwendung von     Zusatz--          kapazitäten    und durch richtige Wahl der       Anodenspannungen,    das Verhältnis zwischen  Laufzeit und     Sellwingungsdauer    verändern.  Solche     Zusatikapazitäten    kann man beispiels  weise durch radiale Ansätze an dem     Halb-          zyliuder   <B>3</B> und 4 oder durch gegenseitige       Überlappung    der Halbzylinder schaffen.

   Die       Anodenspannung    kann den Elektroden<B>3</B> und  4<B>im</B> Spannungsknoten (Mitte des Steges<B>5)</B>  zugeführt werden.    Bei der dargestellten     Ausfüllrungsform     der Erfindung führt der die Kathode umge  bende Teil des Steges<B>5</B> die     vplle    Anoden  spannung. Man     muss    deshalb durch geeignete  Ausbildung der Stege dafür sorgen,     dass    nur  ein kleiner Teil der     Elektronenströmuncy    die  Stege selbst trifft und der grössere Teil zu  den als     Auoden    wirkenden Enden des     Hohl-          raumreschnators    übertritt.

   Man kann aber  auch durch     kapazitive    Trennung des die     Ka-          tliode    umgebenden Teils des Steges von den  übrigen Teilen des     Hohlraumresonators    die  Möglichkeit schaffen, dem der Kathode be  nachbarten Teil ein niedrigeres, gegebenen  falls auch negatives     Pc>tential    gegenüber der  Kathode zu erteilen. Eine solche     kapazitive     Trennung der einzelnen Elektroden ist sche  matisch in     Abb.    2 dargestellt. Die mit     Abb.   <B>1</B>  übereinstimmenden Teile tragen die gleichen  Bezugszeichen.

   Der Steg<B>5</B> tritt an beiden  Enden durch die Halbzylinder 4 hindurch  und trägt dort besondere Flächen<B>6,</B> die in  geringem Abstand den Halbzylindern<B>3</B> und  4 gegenüberstehen. Die zwischen diesen  Teilen herrschende Kapazität ermöglicht den  Übertritt     hochfrequenter    Energie, sie ver-    hindert jedoch den Übertritt der Anoden  spannung auf den Sieg<B>5.</B> Die Anodenspan  nungen können sowohl bei der Einrichtung  nach     Abb.   <B>1</B> als auch bei der Bauform nach       Abb.    2 den Elektroden über Drosseln zuge  <B>f</B>ührt werden.  



  Sowohl die in     Abb.   <B>1</B> als auch die in       Abb.    2 dargestellte Anordnung kann in einem  besonderen Gefäss aus Isoliermaterial oder  auch aus Metall eingeschlossen sein. Man  kann aber     auell    die Halbzylinder<B>3</B> und 4  nach     Abb.   <B>1</B> unmittelbar als Gefässwandun  gen benutzen, wenn man den Längsspalt     zwi-          sollen    diesen Zylindern durch ein Isolier  material ausfüllt und für einen vakuum  dichten     Abschluss    durch Verschmelzen oder  Verlöten sorgt. Dementsprechend sind auch  die Stirnflächen durch Isoliermaterial abzu  schliessen.

   Die beschriebenen Laufzeitröhren  können in an sich bekannter Weise sowohl       zur    Erzeugung als zur Verstärkung von  Schwingungen verwendet werden.



  Time-of-flight tube for generating or amplifying short-wave electrical vibrations The subject of the invention is a time-of-flight tube that is used to generate or amplify short-wave electrical vibrations. According to the invention, it has a cavity resonator, with an electron flow that fosters the oscillation being controlled by the magnetic field that forms in the vicinity of the voltage node of the resonator oscillation during operation.

    The arrangement is expediently made so that parts of the cavity resonator, preferably ends thereof, serve as collecting electrodes (anodes) for the flow of electrons. For this purpose, they are preferably arranged in the same vacuum space with a cathode supplying the electrons. In order to obtain the best possible control effect, it is advisable to bring part of the conductor forming the cavity resonator as close as possible to the cathode.

   So that the electrons it delivers can get to the collecting electrode (anode), this part of the conductor near the cathode is expediently sealed with passage openings.



  Two embodiments of the invention are shown schematically in the figure. A glow cathode is denoted by <B> 1 </B>, which, for example, can be indirectly heated and covered with oxide. Their extension perpendicular to the drawing surface can, depending on the desired performance, be of different sizes. The cavity resonator has two semi-cylindrical surfaces <B> 3 </B> and 4, the centers of which are connected to one another by a web <B> 5 </B>.

   This web encloses the cathode <B> 1. </B> In this way, a symmetrically constructed cavity resonator is created, the capacities of which are to a considerable extent between the ends of the two half cylinders <B> 3 </B> and 4. Such a cavity resonator can be built up in a simple manner from two sheet metal parts, as Fig. <B> 1 </B> shows. The middle part that surrounds the cathode <B> 1 </B> is provided with passage openings <B> 7 </B> for the electrons. This part can also be designed in the manner of a bar lattice. The webs can be upright to the cathode axis.

   The cavity resonator <B> 3, </B> 4, <B> 5 </B> is kept at a positive potential with respect to the cathode. The one starting from the cathode, passing through the openings <B> 7 </B> of the web <B> 5 </B> and finally reaching the semi-cylindrical electrodes <B> 3 </B> and 4, consists of two partial flows The existing electron flow is controlled by the magnetic field which is created within the cylinder surfaces <B> 3 </B> and 4 and around the web <B> 5 </B>. It is perpendicular to the drawing surface and has its greatest value in the vicinity of the cathode. Above and below the web it runs in the opposite direction.

   As a result, the electron flow in both the upper and lower halves is deflected towards the same half-cylinder surface <B> 3 </B> or 4. In order to obtain favorable conditions for the fanning of vibrations, it must be ensured that the running time between the cathode and the cylinder halves 3 and 4 serving as collecting electrodes corresponds at least approximately to the duration of a half-period .

   In order to meet these conditions, one can change the relationship between the running time and the vibration duration by suitable choice of the dimensions of the cavity resonator, if necessary by using additional capacitances and by choosing the correct anode voltages. Such additional capacities can be created, for example, by radial attachments on the half-cylinders 3 and 4 or by mutual overlapping of the half-cylinders.

   The anode voltage can be fed to the electrodes <B> 3 </B> and 4 <B> in </B> the voltage node (center of the web <B> 5) </B>. In the illustrated embodiment of the invention, the part of the web surrounding the cathode carries the full anode voltage. It is therefore necessary, through a suitable design of the webs, to ensure that only a small part of the electron flow hits the webs themselves and the larger part passes over to the ends of the cavity cutter acting as electrodes.

   However, by capacitive separation of the part of the web surrounding the cathode from the remaining parts of the cavity resonator, it is possible to give the part adjacent to the cathode a lower, possibly negative, Pc potential compared to the cathode. Such a capacitive separation of the individual electrodes is shown schematically in Fig. 2. The parts that correspond to Fig. 1 have the same reference symbols.

   The web <B> 5 </B> passes through the half-cylinder 4 at both ends and there carries special surfaces <B> 6 </B> which face the half-cylinders <B> 3 </B> and 4 at a small distance . The capacitance between these parts enables high-frequency energy to pass over, but prevents the anode voltage from passing over to the Sieg <B> 5. </B> The anode voltages can be used both with the device according to Fig. 1 < / B> as well as in the design according to Fig. 2 are fed to the electrodes via throttles <B> f </B>.



  Both the arrangement shown in Fig. 1 and the arrangement shown in Fig. 2 can be enclosed in a special container made of insulating material or made of metal. But you can always use the half-cylinders <B> 3 </B> and 4 according to Fig. <B> 1 </B> directly as vessel walls if you fill the longitudinal gap between these cylinders with an insulating material and for one ensures a vacuum-tight seal by fusing or soldering. Accordingly, the end faces are also to be closed with insulating material.

   The transit time tubes described can be used in a manner known per se both for generating and for amplifying vibrations.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCII: Laufzeitröhre zur Erzeugung oder Ver stärkung kurzwelliger elektrischer Sc'hwin- gungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Hohlraumresonatchr aufweist, wobei im Betrieb das sich in der Nähe des Spannungs knotens -der Resonatorschwingung ausbil dende Magnetfeld eine die Schwingung an fachende Elektronenströmung steuert. PATENT CLAIM: Time-of-flight tube for generating or amplifying short-wave electrical oscillations, characterized in that it has a cavity resonance, with the magnetic field developing near the voltage node of the resonator oscillation controlling the oscillation-increasing electron flow during operation. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Laufzeitröhre nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der den Hohl- raumresonator bildende Leiter in der Nähe des Spannungsknotens mit Durchlassöffnun- gen für eine von einer benachbarten Kathode olelieferte Elektronenströmung versehen ist. 2. SUBClaims: 1. Runtime tube according to patent claim, characterized in that the conductor forming the cavity resonator is provided in the vicinity of the voltage node with passage openings for an electron flow supplied by an adjacent cathode. 2. Laufzeitröhre nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ilohlraum- resonator einander nahe liegende Enden auf weist, die als Auffangelektroden dienen. <B>3.</B> Laufzeitröhre nach Unteranspruch, 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum- resona,tor zwei Halbzylinderflächen aufweist, deren Mitten durch einen die Kathode um- schliessenden, mit Durchlassöffnungen für die Elektronenströmung versehenen Steg verbun den sind. 4. Time-of-flight tube according to patent claim, characterized in that the hollow space resonator has ends which are close to one another and which serve as collecting electrodes. 3. Runtime tube according to dependent claim 21, characterized in that the cavity resonator has two semi-cylindrical surfaces, the centers of which are connected by a web enclosing the cathode and provided with passage openings for the flow of electrons. 4th Laufzeitröhre nacli Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Elektroden- abstände, die Schwingungsdauer des Hohl- raumresonators und die Elektrodenspannun- gen so gewählt sind, dass die Laufzeit der Elektronen zwischen Kathode und Auffang elektrode mindestens angenähert gleich der Dauer einer Halbwelle ist. Time-of-flight tube according to patent claim, characterized in that the electrode spacing, the period of oscillation of the cavity resonator and the electrode voltages are chosen so that the time of flight of the electrons between the cathode and the collecting electrode is at least approximately equal to the duration of a half-wave.
CH246544D 1943-12-18 1944-12-16 Time-of-flight tube for generating or amplifying short-wave electrical oscillations. CH246544A (en)

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