DE1063720B

DE1063720B - Elektrische Entladungsroehre nach dem Lauffeldprinzip

Info

Publication number: DE1063720B
Application number: DET9509A
Authority: DE
Inventors: Anton Lauer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1954-05-22
Filing date: 1954-05-22
Publication date: 1959-08-20
Also published as: GB777979A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre nach dem Lauffeldprinzip, bei der ein magnetisch gebündelt geführter Elektronenstrahl nach Durchlaufen einer vorzugsweise wendeiförmigen Verzögerungsleitung von einer topfförmigen Auffangelektrode aufgefangen wird, die auf einem wesentlich niedrigeren Potential liegt als die Verzögerungsleitung, bei der ferner im Raum zwischen der Auffangelektrode und dem der Auffangelektrode benachbarten Ende der Verzögerungsleitung eine vorzugsweise auf dem Potential der A^erzögerungsleitung oder einem höheren Potential liegende Blendenelektrode angeordnet ist, die eine dem Strahlquer schnitt angepaßte Elektronendurchtrittsöffnung aufweist und mit einem in Richtung zum Verzögerungsleitungsende weisenden, dem Strahlquerschnitt angepaßten rohrförmigen metallischen Ansatz versehen ist, und bei der schließlich der Öffnungsdurchmesser der topfförmigen Auffangelektrode mindestens so groß wie, vorzugsweise größer als der Durchmesser der Elektronendurchtrittsöffnung der Blendenelektrode gewählt ist.

Die Verlustleistung einer derartigen Entladungsröhre ist durch die Stärke und die Geschwindigkeit des auf die Auffangelektrode auftreffenden Elektronenstrahles bestimmt.

Es ist an sich bekannt, zur Herabsetzung der Verlustleistung einer geschwindigkeitsgesteuerten Entladungsröhre, z. B. eines Klystrons oder einer Lauffeldröhre, deren Auffangelektrodenspannung erheblich herabzusetzen.

Legt man bei einer Lauffeldröhre der üblichen Bauart die Auffangelektrode auf ein niedrigeres Potential als die Verzögerungsleitung, so zeigt sich, daß zwar die Verlustleistung an der Auffangelektrode zurückgeht, an der Verzögerungsleitung jedoch in etwa demselben Maße zunimmt. Des weiteren wird das Stromverteilungsrauschen infolge der auf die Verzögerungsleitung auftreffenden Elektronen stark erhöht, und im Endbereich der Verzögerungsleitung wird die Wechselwirkung zwischen Strahl und Welle stark geschwächt, da dort der Strahl seine Geschwindigkeit infolge des sich ausbildenden Bremsfeldes verringert.

Auch bei den bekannten Lauffeldröhren, bei denen im Raum zwischen der Auffangelektrode und dem der Auffangelektrode benachbarten Ende der Verzögerungsleitung eine Blendenelektrode angeordnet ist, die einen in Richtung zum Verzögerungsleitungsende weisenden, dem Strahlquerschnitt angepaßten rohrförmigen metallischen Ansatz aufweist, läßt sich eine Herabsetzung der Verlustleistung bei verringerter Auffangelektrodenspannung noch nicht in dem gewünschten Maße erreichen, weil die übrige Ausbildung und Bemessung des auffängerseitigen Röhrenteils dies nicht zuläßt.

Elektrische Entladungsröhre
nach dem Lauffeldprinzip

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Anton Lauer, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

Zweck der Erfindung ist, eine Lauffeldröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei wesentlicher Herabsetzung des Potentials der Auffangelektrode (unter Beibehaltung des Potentials der Verzögerungsleitung) die obengenannten Nachteile vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen der Blendenelektrode und der Auffangelektrode etwa einem Zehntel des Durchmessers der Eelektrodendurchtrittsöffnung der Blendenelektrode entspricht und daß die Blendenelektrode bis auf den rohrförmig metallischen Ansatz aus ferromagnetischem Material besteht.

Nachstehend wird an Hand von Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert.

Die Abb. 1 zeigt im Längsschnitt einen Lauffeldröhrenverstärker. Die zu verstärkenden Wellen werden über eine Hochfrequenzleitung 4 dem Eingang der Lauffeldröhre zugeführt, wo sie sich dann entlang der als Wendelleitung 3 ausgebildeten Verzögerungsleitung der Röhre fortpflanzen. Durch die Wendelleitung 3 wird ein von der Elektronenkanone 5 ausgehender Elektronenstrahl im allgemeinen relativ hoher Stromdichte hindurchgeschossen, der auf einen topfförmigen Elektronenauffänger 6 auftrifft. Längs seines Weges durch die Wendelleitung 3 wird der Elektronenstrahl mittels eines von der koaxial zum Strahl angeordneten Magnetspule? erzeugten Magnetfeldes gebündelt gehalten. Vor dem Elektronenauffänger 6 ist die Auskoppelvorrichtung für die verstärkten Hochfrequenzwellen vorgesehen. Sowohl die eingangsseitige als auch die ausgangsseitige Hochfrequenzleitung 4 bzw. 4' ist über ihre Ankoppelvorrichtung hinaus fortgeführt, wobei in den fortgeführten Leitungszügen der Anpassung dienende Abstimm-

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Claims

schieber 8 bzw. 8' vorgesehen sind. Die ferromagnetische Blendenelektrode 11 wird von einem topfförmigen Metallteil gebildet, der an die rohrförmige Vakuumhülle 12 angeglast ist und zugleich einen Teil der Auskoppelvorrichtung bildet. Die Blendenelektrode 11 ist mit einem rohrförmigen, nicht ferromagnetischen Ansatz 15 versehen, der in Richtung der Verzögerungsleitung weist und über das Ende des Wendelleiters eine leitende Verbindung zwischen der Verzögerungeleitung 3 und der Blendenelektrode 11 herstellt. Die Elektronendurchtrittsöffnung der Blendenelektrode 11 ist dem Strahlquer schnitt angepaßt, also etwas größer als der Strahlquerschnitt gewählt. Die ElektroneneintrittsöfFnung im Elektronenauffänger 6 hat einen größeren Durchmesser als die Elektronendurchtrittsöffnung der Blendenelektrode 11.

Elektronenkanone, Kopplungsanordnung und Wendelleitung sind in eine Art Reuse, bestehend aus drei durchgehenden Keramikstäben 9, eingebaut, um so eine feste Zuordnung dieser Teile sicherzustellen. Zur Hatlerung der Wendelleitung dienen drei weitere, mit 2 bezeichnete Keramikstäbe. Diese Stäbe 2 umfassen die Wendelleitung nur zwischen den Kopfzylindern 1 und 1'. Auf .den der Wendelhalterung dienenden Keraniikstäben 2 ist in an sich bekannter Weise eine in den Wendelleitungsweg einzuschaltende Dämpfung in Form von länglichen Streifen 10 aus verlustbringendem Material angebracht.

Die Wehneltelektrode erhält etwa gleiches Potential wie die Kathode. Die Zuganode (Beschleunigungselektrode) erhält gegenüber Kathode ein positives Potential von beispielsweise 700 Volt, und die Verzögerungsleitung ist auf ein derartiges Potential gelegt, beispielsweise 1200 Volt, daß der Elektronenstrahl die Verzögerungsleitung mit einer Geschwindigkeit durchläuft, welche etwa der Geschwindigkeit der zu verstärkenden Wellen längs der Verzögerungsleitung entspricht. Die vorstehend angegebenen Potentialwerte der einzelnen Elektroden sind rein erklärender Natur und können sich bei verschiedenen Ausführungsformen von Lauffeldröhren stark ändern.

Um beim Betrieb einer derartigen Lauffeldröhre die Auffängerspannung unter Beibehaltung der Verzögerungsleitungsspannung stark herabsetzen und damit die Verlustleistung verringern zu können, ohne daß die Verlustleistung an der Verzögerungsleitung sowie der Blendenelektrode wesentlich zunimmt, ist die Blendenelektrode 11 im Raum zwischen dem Auffänger 6 und der Verzögerungsleitung 3 derart angeordnet, daß der Abstand zwischen der Blendenelektrode und. dem Elektronenauffänger etwa einem Zehntel des Durchmessers der Elektronendurchtrittsöffnung der Blendenelektrode entspricht.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird an Hand der Abb. 2 bis 5 näher erläutert. Diese Abbildungen zeigen jeweils die Blendenelektrode 11 mit dem Ansatz 15 und die Auffangelektrode 6. Dabei ist aus Vereinfachungsgründen angenommen, daß die Potentiale dieser Elektroden für die einzelnen Ausführungsbeispiele jeweils gleich gewählt sind.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 sind die Elektronendurchtrittsöffnung 13 und die ElektroneneintrittsöfFnung 14 etwa gleich groß. Die sich daraus ergebende Potentialverteilung ist in Abb. 3 wiedergegeben. Bei der Anordnung nach Abb. 4 ist die Elektroneneintrittsöffnung 14 wesentlich größer als die Elektronendurchtrittsöffnung 13 gewählt. Das sich ergebende Feldbild zeigt die Abb. 5.

Man erkennt aus den Feldbildern der Abb. 3 und 5, daß das Feld nur wenig in das innere des rohr-

förmigen Ansatzes 15 hineingreift. Eine starke negative Vorspannung der Auffangelektrode gegen die Blendenelektrode hat daher bei den Anordnungen nach Abb. 3 und 5 zur Folge, daß nur wenig Elektronen auf die mit dem Ansatz 15 versehene Blendenelektrode 11 auftreffen. Diese Wirkung wird noch dadurch weiter angehoben, daß die Blendenelektrode 11 aus ferromagnetischem Material und der rohrförmige Ansatz 15 aus nicht ferromagnetischem Material hergestellt ist. Das von der Magnetspule 7 erzeugte Magnetfeld B verläuft, wie in der Abb. 2 miteingezeichnet, bis zur Blendenelektrode 11 hin parallel und hält so den Strahl gebündelt, und der Strahl vermag praktisch erst nach dem Durchtritt durch die Blendenöffnung 13 aufzuspreizen.

Eine vorzeitige Abbremsung des Strahles ist darüber hinaus durch die in Abb. 2 und 4 gezeigten Ausbildungen vermieden.

Beim Betrieb einer Lauffeldröhre, deren auffängerseitiges Ende so wie in Abb. 2 ausgebildet war, war es möglich, bei einer Verzögerungsleitung- und Blendenelektrodenspannung von 1200 Volt die Auffängerspannung auf 700 Volt gegenüber der Kathode herabzusetzen, wobei der auf die Verzögerungsleitung auftreffende Strom ldeiner als 1 Milliampere war, bei einem Auffangelektrodenstrom von etwa 25 Milliampere. Noch vorteilhaftere Daten zeigte eine Anordnung, die etwa so wie in Abb. 4 dargestellt ausgebildet war, bei welcher es gelang, bei einer Verzögerungsleitungsspannung von 1200 Volt die Auffängerspannung auf einen noch geringeren Wert, beispielsweise auf 200 Volt gegenüber der Kathode, herabzusetzen, bei einem Verzögerungsleitungsstrom von etwa 1 Milliampere und einem Auffängerstrom von etwa 30 Milliampere. Bei dieser Ausführungsform hatte die Elektronendurchtrittsöffnung 13 in der Blendenelektrode 11 einen Durchmesser von etwa 4 mm und die Elektroneneintrittsöffnung 14 im topfartig ausgebildeten Auffänger 6 einen Durchmesser von etwa 6 mm. Der Abstand d zwischen den beiden Elektroden betrug etwa ein Zehntel des Durchmessers der Elektronendurchtrittsöffnung 13, d. h. etwa 0,4 mm. Das bündelnde Magnetfeld hatte einen Wert von etwa 300 Gauß.

Durch die erfindungsgemäße Herabsetzung der Verlustleistung wird es ermöglicht, auch bei Leistungsröhren nach dem Lauffeldröhrenprinzip ohne künstliche Kühlung, z. B. Preßluftkühlung, auszukommen, da die durch den in Abb. 1 miteingezeichneten Kühlkopf gegebene Kühlung in jedem Falle ausreichend ist. Bei erfindungsgemäß ausgebildeten Röhren für niedrige Auffängerspannung kann der Kühlkopf unter Umständen sogar völlig entfallen, was den Vorteil vereinfachter Konstruktion von Röhre und Röhrenfassung mit sich bringt.

Patentanspruch:

Elektrische Entladungsröhre nach dem Lauffeldprinzip, bei der ein magnetisch gebündelt geführter Elektronenstrahl nach Durchlaufen einer vorzugsweise wendelförmigenVerzögerungsleitung von einer topfförmigen Auffangelektrode aufgefangen wird, die auf einem wesentlich niedrigeren Potential liegt als die A^erzögerungsleitung, bei der ferner im Raum zwischen der Auffangelektrode und dem der Auffangelektrode benachbarten Ende der Verzögerungsleitung eine vorzugsweise auf dem Potential der Verzögerungsleitung oder einem höheren Potential liegende Blendenelektrode angeordnet ist, die eine dem Strahlquer schnitt an-