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.