DE1009729B

DE1009729B - Electrode system for electron reflection in electron tubes

Info

Publication number: DE1009729B
Application number: DES36415A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Veith
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-11-20
Filing date: 1953-11-20
Publication date: 1957-06-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrodensystem zur Elektronenreflexion in Elektronenröhren, insbesondere für kurze und sehr kurze Wellen. Bei einem solchen Elektrodensystem wird in an sich bekannter Weise durch eine Reflektorelektrode, die gegenüber einer ihr vorgelagerten durchbrochenen Elektrode, z. B. in Form eines Gitters, negativ vorgespannt ist, ein Bremsfeld gebildet, in welchem ankommende Elektronen zur Umkehr gezwungen werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines solchen Systems und ermöglicht vor allem solche Hysterese-Erscheinungen bei Reflexgeneratoren zu vermeiden, welche durch Auslenkung der reflektierten Elektronen in zu der Achse des Elektronenstrahls nicht parallele Bahnen entstehen. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Röhren nach Art der Reflexklystrone, ist aber auch überall dort von Vorteil, wo es sich darum handelt, Elektronen in einem Bremsfeld zur Umkehr zu bringen.The invention relates to an electrode system for electron reflection in electron tubes, in particular for short and very short waves. In such an electrode system, in a manner known per se by a reflector electrode, which is opposite to an upstream perforated electrode, for. Am Shape of a grid, negatively biased, forms a braking field in which arriving electrons be forced to repent. The invention relates to an improvement of such System and above all enables such hysteresis phenomena to be avoided in reflex generators, which by deflecting the reflected electrons into non-parallel to the axis of the electron beam Paths arise. The invention is of particular importance for tubes of the type of reflex klystrons, but is also advantageous wherever it is a question of keeping electrons in a braking field To repent.

Bei einem Reflexoszillator hat die Reflektorelektrode die Aufgabe, mittels des Bremsfeldes die Elektronen auf zu der Achse des Elektronenstrahls möglichst parallelen Bahnen wieder durch den Laufraum zurückzuschicken. Es ist dabei aber vielfach unerwünscht, die reflektierten Elektronen auf genau denselben Bahnen zurückzuschicken, auf denen sie gegen den Reflektor anliefen, um Hysterese zu vermeiden, so daß man bereits versucht hat, durch geeignete Formgebung der Reflektorelektrode die Elektronen in eine gewünschte Richtung zu lenken. Die Erfindung löst die Aufgabe einer einheitlichen Reflexion des überwiegenden Teiles der Elektronen in eine gewünschte Richtung mit besonderen Mitteln. Erfindungsgemäß ist (sind) von den Elementen der durchbrochenen Elektrode, beispielsweise den Gitterdrähten, ein einzelnes Element oder mehrere einander nicht benachbarte Elemente so ausgebildet, daß es (sie) eine wesentlich größere Tiefenerstreckung nach der Reflektorelektrode hin besitzt (besitzen) als die anderen Elemente der durchbrochenen Elektrode, wobei die Tiefenerstreckung so groß ist, daß die öffnungen der durchbrochenen Elektrode praktisch ohne Einfluß auf den Verlauf der Äquipotentialflächen im Bereich der durchbrochenen Elektrode sind. Gleichzeitig hiermit können sich an die Elemente mit Tiefenerstreckung zusätzliche Hilfselektroden, die ebenfalls eine Tiefenerstreckung besitzen, anschließen. In a reflex oscillator, the task of the reflector electrode is to use the braking field to move the electrons on paths that are as parallel as possible to the axis of the electron beam through the running space. However, it is often undesirable to have the reflected electrons on exactly the same Send back tracks on which they ran against the reflector in order to avoid hysteresis, so that one has already tried, by suitable shaping of the reflector electrode, the electrons in a to steer desired direction. The invention solves the problem of a uniform reflection of the predominant Part of the electrons in a desired direction with special means. According to the invention is (are) of the elements of the perforated electrode, for example the grid wires, a single one Element or several non-adjacent elements formed so that it (they) a has (have) much greater depth towards the reflector electrode than the others Elements of the perforated electrode, the depth extension being so great that the openings of the perforated electrode practically without influence on the course of the equipotential surfaces in the area of the openwork electrode. At the same time, you can use the elements with depth extension Connect additional auxiliary electrodes, which also have a depth extension.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. InThe invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. In

Fig. 1 ist eine bekannte Elektrodenanordnung schematisch veranschaulicht, wahrendFig. 1 is a known electrode arrangement schematically illustrated during

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung, zeigt.Fig. 2 shows an embodiment in its essential parts for the invention in a greatly simplified, schematic representation, shows.

Elektrodensystem zur Elektronenreflexion in ElektronenröhrenElectrode system for electron reflection in electron tubes

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 4Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 4

Dr. Werner Veith, München,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Werner Veith, Munich,
has been named as the inventor

Bei der üblichen bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 befindet sich in einem gewissen Abstand vor einer als Reflektorelektrode wirksamen Platte 10 eine durchbrochene Elektrode, beispielsweise ein .Gitter 11. Mit 1 bis 9 sind Äquipotentialflächen bezeichnet. DabeiIn the usual known arrangement according to FIG. 1, there is a certain distance in front of a acting as a reflector electrode plate 10 a perforated electrode, for example a .Gitter 11. With 1 to 9 are designated equipotential surfaces. Included

a5 zeigt sich, daß die dem Gitter 11 benachbarten Äquipotentialflächen 1 und 2 erheblich durch die Nähe der Einzelelemente des Gitters verformt werden. Die Folge davon sind Brechungen der Elektronenbahnen 13, so daß die Elektronen unter verschiedenen Winkeln in den Reflektorraum gelangen und nur außerordentlich schwierig in eine gewünschte einheitliche Richtung zurückgelenkt werden können.a5 shows that the equipotential surfaces adjacent to the grid 11 1 and 2 are significantly deformed by the proximity of the individual elements of the grid. The consequence of which are refractions of the electron trajectories 13, so that the electrons at different angles in get the reflector space and only extremely difficult in a desired uniform direction can be directed back.

Ferner ist aus der französischen Patentschrift 996 934 eine Anordnung bekannt, bei der vor der Reflektorelektrode zwei aus stabförmigen Elementen bestehende, quer zur Röhrenachse angeordnete Gitterelektroden vorgesehen sind, von denen die eine auf Reflektorpotential und die andere auf Resonatorpotential liegt. Durch das Zusammenwirken der Reflektorelektrode und dieser beiden Gitterelektroden erhält man ein Feld, dessen Stärke in dem Maße abnimmt, in dem man sich der Reflektorelektrode nähert. Man will dadurch erreichen, daß eine geringe Änderung der Modulationsspannung eine beachtliche Änderung derFurthermore, from the French patent specification 996 934 an arrangement is known in which before the Reflector electrode two grid electrodes, consisting of rod-shaped elements, arranged transversely to the tube axis are provided, one of which is at reflector potential and the other at resonator potential lies. Due to the interaction of the reflector electrode and these two grid electrodes a field whose strength decreases as one approaches the reflector electrode. You want thereby achieve that a small change in the modulation voltage a considerable change in the

4-5 Laufzeit der Elektronen bewirkt und ferner der zurückkehrende Elektronenstrahl fokussiert wird.4-5 causes the transit time of the electrons and also the returning Electron beam is focused.

In Fig. 2 sollen die in Fig. 1 bei einer bekannten Anordnung dargestellten Verhältnisse bei einer Anordnung nach der Erfindung veranschaulicht werden.In FIG. 2, the relationships shown in FIG. 1 in a known arrangement are intended for an arrangement illustrated according to the invention.

Hier ist an einzelnen einander nicht benachbarten Elementen des Gitters 11 ein Teil 12 angesetzt, der z. B. die Form eines zylindrischen Ringes besitzt. Durch diesen Teil 12 wird das Feld in der Nähe des Gitters 11 so sehr geschwächt, daß die Äquipotential-Here, a part 12 is attached to individual non-adjacent elements of the grid 11, the z. B. has the shape of a cylindrical ring. Through this part 12 the field near the Grid 11 so weakened that the equipotential

709 547/336709 547/336

flächen 1 und 2 nicht mehr durch jeden einzelnen Gitterdraht, sondern nur durch deren Gesamtheit beeinflußt werden. Durch die geringeren Verformungen können sie sich nicht in dem bisherigen Maß auf eine Brechung der Elektronenbahnen auswirken. Weiterhin finden die rückkehrenden Elektronen bei ihrer Beschleunigung ein solches Feld vor, daß sie wieder in parallele Richtung zueinander kommen, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, während sie im Falle der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung nur normale Parabeln zu beschreiben imstande sind.areas 1 and 2 are no longer influenced by each individual grid wire, but only by their entirety will. Due to the smaller deformations, they cannot rely on one to the same extent as before Effect breaking the electron orbits. Furthermore, the returning electrons find their way through their acceleration such a field that they come back in a parallel direction to each other, as shown in Fig. 2 is illustrated, while in the case of the arrangement shown in Fig. 1 only normal Are able to describe parables.

Bei den bisher bekannten Anordnungen beschreiben die reflektierten Elektronen sehr verschiedene Bahnen, ■je nachdem, ob hohe oder geringe negative Reflektorspannungen angelegt werden. Bei der Anordnung gemaß der obengenannten französischen Patentschrift liegen bei großen negativen Spannungen an der Reflektorelektrode die Umkehrpunkte der Elektronen weit von der Reflektorelektrode weg, also in einem Bereich, in dem die Elektronenbahnen durch die Gitterelektroden auf einen verhältnismäßig engenRaum zusammengedrängt sind. Dies hat aber eine störende Erhöhung der Raumladung zur Folge; denn durch die im Umkehrbereich auftretende hohe Raumladung werden die Äquipotentialflächen so verformt, daß die Elektronen nach Durchlaufen der Umkehrpunkte stark divergieren. — Bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 werden die gegen die Reflektorelektrode 10 laufenden Elektronen durch die sehr welligen Äquipotentialflächen im Bereich des Gitters 11 stark zerstreut, so daß es verhältnismäßig schwierig ist, die reflektierten Elektronen auf Bahnen zu lenken, die parallel zur Achse des Elektronenstrahls 13 verlaufen. Bei geringerem negativem Potential der Reflektorelektrode wirkt sich dies nicht so störend aus wie bei hohem negativem Potential dieser Elektrode,, bei dem die Umkehrpunkte der Elektronen in den Bereich der Äquipotentialflächen 1,2 verlegt werden und die dort auftretende Raumladung eine weitere, im ungünstigen Sinne wirkende Deformation der Äquipotentialflächen in der Nähe der Gitterelektrode 11 zur Folge hat. Dadurch werden auch die rückläufigen Elektronen beim Durchlaufen der Gitterebene 11 zerstreut, so daß sie nicht auf zur Achse des Elektronenstrahls parallelen Bahnen zurücklaufen. In the arrangements known so far, the reflected electrons describe very different paths, ■ depending on whether high or low negative reflector voltages are applied. With the arrangement according to of the above-mentioned French patent are large negative voltages on the reflector electrode the turning points of the electrons far away from the reflector electrode, i.e. in an area in which the electron trajectories are squeezed together into a relatively narrow space by the grid electrodes are. However, this results in a disruptive increase in the space charge; because by those in the reversal area occurring high space charge, the equipotential surfaces are so deformed that the electrons diverge strongly after passing through the reversal points. - In an arrangement according to FIG. 1, the Electrons running against the reflector electrode 10 through the very wavy equipotential surfaces in the area of the grating 11 is highly scattered, so that it is relatively difficult to find the reflected electrons to direct on paths that run parallel to the axis of the electron beam 13. With less negative Potential of the reflector electrode, this does not have such a disruptive effect as with a high negative potential this electrode, at which the reversal points of the electrons in the area of the equipotential surfaces 1,2 relocated and the space charge occurring there a further, in the unfavorable acting deformation the equipotential surfaces in the vicinity of the grid electrode 11 results. This will be also the returning electrons when passing through the lattice plane 11 are scattered, so that they do not go to Axis of the electron beam run back parallel paths.

Bei der Anordnung nach der Erfindung liegen demgegenüber die Verhältnisse wesentlich günstiger, wie sich aus der Fig. 2 ohne weiteres ersehen läßt. Der Verlauf der Äquipotentialflächen zwischen Gitter 11 und Reflektorelektrode 10 ist durch die Elemente mit So Tiefenerstreckung 12 gegenüber dem Verlauf der Äquipotentialflächen in der Fig. 1 stark verändert. Selbst bei verhältnismäßig geringen negativen Potentialen an der Reflektorelektrode liegen die Umkehrpunkte der Elektronen noch in einem Bereich, -in dem die Äquipotentialflächen stark wellig sind. Zumindest durchlaufen die Elektronen zwischen der Gitterelektrode und den Umkehrpunkten Bereiche mit stark unterschiedlichem Verlauf der Äquipotentialflächen. Dadurch wird erreicht, daß die gegen die Reflektorelektrode anlaufenden Elektronen auf Bahnen gelenkt werden, die es erlauben, nach Durchlaufen der Umkehrpunkte die Elektronen auf im wesentlichen zur Achse der Elektronenströmung parallele Bahnen zu lenken. Die erfindungsgemäße Anordnung weist aber noch einen anderen wesentlichen Vorteil auf, der darin besteht, daß bei stark negativen Potentialen an der Reflektorelektrode 10 die Raumladung im Umkehrbereich gegenüber einer Anordnung gemäß Fig. 1 oder den sonst bekannten Anordnungen erheblich verringert ist. Nimmt man z. B. an, daß in Fig. 2 die Umkehrpunkte entlang der Äquipotentialfläche 1 liegen, so erkennt man sofort, daß sich infolge der größeren Ausdehnung der Äquipotentialfläche 1 eine geringere Raumladung ausbildet, als dies z. B. entlang der Äquipotentialfläche 2 der Fig. 1 der Fall ist. Die Raumladung bewirkt deshalb eine wesentlich kleinere Verformung der Äquipotentialflächen als bei den bekannten Anordnungen.In the arrangement according to the invention, on the other hand, the conditions are much more favorable, such as can be readily seen from FIG. 2. The course of the equipotential surfaces between grid 11 and reflector electrode 10 is through the elements with So Depth extension 12 greatly changed compared to the course of the equipotential surfaces in FIG. 1. Even with relatively low negative potentials on the reflector electrode, the reversal points are located of the electrons still in a region in which the equipotential surfaces are strongly wavy. At least the electrons pass through areas between the grid electrode and the reversal points with strong different course of the equipotential surfaces. This ensures that the against the reflector electrode approaching electrons are directed on paths that allow it to pass through the turning points the electrons move to orbits essentially parallel to the axis of the electron flow to steer. The arrangement according to the invention, however, has another significant advantage therein there is that with strongly negative potentials on the reflector electrode 10, the space charge in the reversal area significantly reduced compared to an arrangement according to FIG. 1 or the otherwise known arrangements is. If you take z. B. suppose that in Fig. 2 the reversal points lie along the equipotential surface 1, so recognizes one immediately that as a result of the greater extent of the equipotential surface 1 there is a smaller Space charge forms when this z. B. along the equipotential surface 2 of FIG. 1 is the case. the Space charge therefore causes a much smaller deformation of the equipotential surfaces than with the known ones Arrangements.

Zur Realisierung der Erfindung sind auch andere Lösungen als der im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 veranschaulichte zylindrische Ring möglich. So können in einfacher Weise streifenförmige Ansätze an den Gitterelementen angebracht sein, derart, daß in steter Reihenfolge nach einer Anzahl normaler Gitterdrähte jeweils ein Blechstreifen vorgesehen ist. Weiterhin können die Streifen auch in mehreren Richtungen verlaufen, so daß sich ein Rahmen oder bei mehreren sich kreuzenden Streifen ein Kästchensystem ergibt. In entsprechender Weise kann auch an Stelle eines einzigen Ringes eine Anzahl von solchen angewendet werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, dieselben konzentrisch ineinander anzuordnen. Schließlich kann auch ein Streifen durch spiraliges Aufwickeln in manchen Fällen eine Vereinfachung der Herstellung bedeuten. To implement the invention, other solutions than that in the exemplary embodiment according to FIG. 2 are also possible illustrated cylindrical ring possible. In this way, strip-shaped approaches can be applied in a simple manner be attached to the grid elements in such a way that in a constant order after a number of normal grid wires a sheet metal strip is provided in each case. Furthermore, the strips can also be used in several directions run, so that a frame or a box system results with several intersecting strips. In a corresponding manner, a number of such rings can also be used instead of a single ring be, it is particularly advantageous to arrange the same concentrically one inside the other. Finally can also a strip by spiral winding in some cases mean a simplification of the manufacture.

Es ist im übrigen auch nicht unbedingt notwendig, die Streifen, Ringe od. dgl. massiv auszubilden; denn es kommt zur Erzielung der gewünschten Wirkung in den meisten Fällen lediglich auf den der Reflektorelektrode benachbarten Rand derselben an. Dementsprechend können diese auch gegebenenfalls durchbrochen ausgebildet sein oder nur aus einem Draht od. dgl. bestehen, der den der Reflektorelektrode benachbarten Rand derselben darstellt und durch einige wenige Stege od. dgl. abgestützt ist. Dies bietet den Vorteil, freie öffnungen zum Durchtritt der zurückkehrenden Elektronen zu schaffen.In addition, it is not absolutely necessary to make the strips, rings or the like solid; because in most cases, the desired effect is only achieved on the reflector electrode adjacent edge of the same. Accordingly, these can also be broken if necessary Be formed or only from a wire or the like. Consist of the adjacent to the reflector electrode Is the edge of the same and is supported by a few webs or the like. This offers the Advantage of creating free openings for the returning electrons to pass through.

Claims

Patent claims:

1. Electrode system for electron reflection in electron tubes, especially for short and very short waves in which an uninterrupted reflector electrode opposite a their upstream perforated electrode, preferably in the form of a grid, negatively biased is, a static braking field is formed, characterized in that of the elements the perforated electrode, for example the grid wires, a single element or a plurality of non-adjacent elements is (are) formed in such a way that there is (they) one essential element has (have) greater depth extension towards the reflector electrode than the others Elements of the perforated electrode, and that the depth extension is so great that the openings the perforated electrode practically without influence on the course of the equipotential surfaces are in the area of the perforated electrode.

2. Electrode system according to claim 1, characterized in that the element (s) with Depth extension has (have) additional auxiliary electrodes, which also have a depth extension.

3. Electrode system according to claim 1 or 2, characterized by a strip-shaped design of the electrode parts with depth extension.

4. Electrode system according to claim 3, characterized in that the strip-shaped elec-

Trode parts are arranged in several directions, in particular perpendicular to one another.

5. The electrode system according to claim 4, characterized by a box-shaped arrangement of the strip-shaped electrode parts.

6. The electrode system according to claim 1 or 2, characterized by an annular design of the electrode parts with depth extension.

7. Electrode system according to claim 6, characterized by several, preferably concentric Rings.

8. The electrode system according to claim 1 or 2, characterized by a spiral configuration of the electrode parts with depth extension.

9. Electrode system according to one of claims 2 to 8, characterized in that the additional Auxiliary electrodes are provided with openings.

Considered publications:
French Patent No. 996 934.

1 sheet of drawings