DE1097041B - Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode einer elektrischen Entladungsanordnung fuer hoechste Frequenzen - Google Patents

Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode einer elektrischen Entladungsanordnung fuer hoechste Frequenzen

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DE1097041B
DE1097041B DEE14676A DEE0014676A DE1097041B DE 1097041 B DE1097041 B DE 1097041B DE E14676 A DEE14676 A DE E14676A DE E0014676 A DEE0014676 A DE E0014676A DE 1097041 B DE1097041 B DE 1097041B
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Germany
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cathode
spherical
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centering
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DEE14676A
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English (en)
Inventor
James Rodney Mitchell Vaughan
Robert Henry Brihgt
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EMI Ltd
Original Assignee
EMI Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/04Cathodes
    • H01J23/05Cathodes having a cylindrical emissive surface, e.g. cathodes for magnetrons

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode einer elektrischen Entladungsanordnung für höchste Frequenzen Die Erfindung betrifft eine justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode innerhalb der Öffnung einer Anode einer elektrischen Entladungsanordnung für höchste Frequenzen, insbesondere einer Magnetronröhre, bei der die Kathode an einem als Hebel dienenden Träger befestigt ist, dessen Drehpunkt an der Stelle der vakuumdichten Durchführung liegt.
  • Wenn ein Maghetron bei größerer Leistung und besonders bei Millimeterwellenlängen betrieben wird, ist die Zentrierung der Kathode innerhalb der Anode so kritisch, daß durch die bekannten Anordnungen nicht immer eine genügende Genauigkeit gewährleistet ist. Es ist deshalb wünschenswert, die geringen Abstände zwischen Kathode und Anode einstellen zu können, und zwar während die Röhre für den endgültigen Betrieb geprüft wird.
  • Es ist bereits bekannt, die Justierung von Elektroden mit Hilfe von mindestens drei Schrauben vorzunehmen, derart, daß beispielsweise eine parallele Anordnung der Elektroden zueinander erreicht wird. Die Einstellgenauigkeit einer solchen bekannten Anordnung ist von der Steigung der Gewinde der verwendeten Schrauben abhängig und demzufolge verhältnismäßig grob. Weiterhin ist es bekannt, mit Hilfe von Keilen, die zwischen geeignete Paßflächen getrieben werden können, eine Justierung beispielsweise von zwei mit Flanschen versehenen Röhren vorzunehmen. Eine derartige Justierung ist zur Lösung der vorliegenden Aufgabe wegen zu großer Ungenauigkeit und nicht genügend erzielbarer Reproduzierbarkeit ungeeignet. Es wurde deshalb zur Lösung der gestellten Aufgabe zur äußerst feinen Einstellung von Elektroden zueinander eine neuartige justiervorrichtung entwickelt, die auf der Verwendung mehrerer ineinandergleitender Kegelflächen beruht. Infolge ihrer im wesentlichen axialen Erstreckung ist die nachstehend beschriebene justiere orrichtung besonders gut für Magnetronröhren geeignet, bei welchen es auf äußerst genaue Zentrierung der innerhalb der Anode liegenden Kathode ankommt.
  • Bei der im ersten Absatz näher gekennzeichneten Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode innerhalb der Öffnung einer Anode ist daher nach der Erfindung an dem der Kathode entgegengesetzten Ende des Trägers eine Lagerung angebracht, die teilweise eine kugelförmige Oberfläche besitzt, die ihrerseits in eine entsprechende kugelförmige innere Oberfläche eines beweglichen Teiles paßt, darüber hinaus besitzt das bewegliche Teil ferner eine kugelförmige äußere Oberfläche, die in eine entsprechende Oberfläche eines Außenlagers paßt, und endlich liegen die Krümmungsmittelpunkte der äußeren und inneren Oberfläche des beweglichen Teiles zwar auf der Symmetrieachse dieses Teiles, aber sie fallen nicht zusammen.
  • Der Träger ist um einen Punkt zwischen seinen Enden drehbar angeordnet und besitzt in der Nähe des der Kathode entgegengesetzten Endes eine Lagerung, die teilweise eine kugelförmige Oberfläche besitzt, welche in eine entsprechende kugelförmige innere Oberfläche eines beweglichen Teiles paßt. Das bewegliche Teil besitzt eine kugelförmige äußere Oberfläche, die in eine entsprechende Oberfläche eines Außenlagers paßt, wobei der Mittelpunkt der Krümmung der äußeren Oberfläche des beweglichen Teiles nicht mit dem Mittelpunkt der inneren Kugeloberfläche des beweglichen Teiles übereinstimmt, so daß ein Neigen des beweglichen Teiles eine auslenkende Bewegung des Kathodenträgers verursacht. Auf diese Weise kann die Kathode im Hinblick auf die Anode zentriert werden.
  • Es können weiter übliche Mittel vorgesehen werden, um das bewegliche Teil festzuklemmen, um auf diese Weise die Kathode nach dem Einjustieren in der justierten Position festzuhalten.
  • Das bewegliche Teil kann in der gewünschten Richtung mittels eines Einstellteiles, welches genügend lang gemacht werden kann, geneigt werden, so daß verhältnismäßig grobe Bewegungen des Einstellteiles nur sehr geringe Bewegungen der Kathode verursachen.
  • Die Zentrieranordnung kann genügend stabil ausgeführt werden, damit eine Verschiebung durch Vibrationseffekte, Druck oder andere schädliche Einflüsse verhindert wird. Um die Erfindung klarer in ihrer Wirkung zu umreißen, wird die Erfindung nun im einzelnen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt einen Aufriß einer Justiervorrichtung, angewendet bei einem Magnetron; Fig. 2 zeigt einen Aufriß eines etwas anders gearteten Ausführungsbeispieles der justiervorrichtung; Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Aufsicht auf die Justiervorrichtung nach Fig. 2.
  • In den Zeichnungen ist ein Magnetron mit einer Kathode 1 gezeigt, die- sehr genau zentrisch in einer zylindrischen Anode 2 angebracht sein soll und welches mit den Polstücken 3 und 4 an übliche Magnete (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann. Die Justierung soll im besonderen in einer Richtung senkrecht zur Kathodenachse geschehen.
  • Die Kathode 1 ist an dem einen Ende eines langen stab-oder rohrförmigen Trägers 5 befestigt. Der Träger 5 hat eine im Vergleich zur Länge der Kathode große Länge. Der Träger 5 ist in einer Öffnung 6 eines abschließenden Bodens 7 durch Schweißen oder Löten 8 befestigt, so daß eine vakuumdichte Verbindung zustande kommt. Der Boden 7 ist schwach biegsam, so daß der Stab 5 um einen kleinen Winkel um einen Punkt bewegt werden kann, der durch die Befestigung an dem Boden 7 gegeben ist. Die gewünschte Maximalauslenkung der Kathode beträgt angenähert nur einige hundertstel Millimeter, und da der Boden 7 ungefähr 30 mm von der Kathode 1 entfernt ist, beträgt die Winkeländerung des Stabes 5 weniger als 1/2 . Da der Boden 7 aus Material hergestellt ist, das eine Dicke von ungefähr 2 mm besitzt, ist eine so geringe Auslenkung des Stabes 5 gut möglich. Der Boden 7 ist an dem Teil 9 befestigt oder bildet selbst einen Teil des Teiles 9, das fest an dem Polstück 4 und der Anode 2 über eine isolierende Hülse 10 befestigt ist. Dabei isoliert diese Isolierhülse 10 in bekannter Weise die Kathode 1 von der Anode 2. Der Teil der Anordnung zwischen der Kathode 1 und dem Teil 9 wird evakuiert. Das eine Ende ,des Stabes 5 befindet sich außerhalb des Vakuums, so daß dieses Teil und damit auch die Kathode quer zur Röhrenachse bewegt werden kann. Der Mittelpunkt der Kathode bewegt sich auf der Oberfläche einer Kugel, die ihren Mittelpunkt in dem Drehpunkt hat. Da jedoch die gewünschten Kathodenverschiebungen äußerst gering sind, kann eine ebene Querablenkung zur Röhrenachse angenommen werden. An dem der Kathode entgegengesetzten Ende des Trägers 5 ist ein Lagerring 11 angebracht, der teilweise eine kugelförmige konvexe Oberfläche besitzt, die in eine entsprechende kugelförmige konkave innere Oberfläche eines beweglichen Ringes 12 hineinpaßt. Die äußere Oberfläche des Ringes 12 besitzt ebenso eine teilweise kugelförmige Oberfläche und hat einen Krümmungsradius, der größer ist als der der äußeren Oberfläche des Lagerringes 11, und paßt in eine entsprechende kugelförmige konkave Oberfläche eines Außenlagers 13, das an dem Teil 9 befestigt ist. Die innere und die äußere Kugeloberfläche des Ringes 12 sind so angebracht, daß ihre Krümmungsmittelpunkte auf einer Linie liegen, die in .die Röhrenachse fällt. Ein Klemmring 14 wird an dem Außenlager 13 mittels Schrauben 17 befestigt. Der Ring 14 besitzt teilweise eine kugelförmige Oberfläche, die zu der kugelförmigen Fläche des Ringes 12 paßt.
  • Um die Kathode 1 zu zentrieren, werden die Schrauben 17 etwas gelockert, so daß der Ring 12 zwar noch fest in dem InnenIager 11 und dem Außenlager 13 liegt, aber trotzdem zur Röhrenachse geneigt werden kann. Wenn der Ring 12 in irgendeiner Richtung etwas ausgelenkt wird, bewegt sich der Mittelpunkt der Kathode auf einer Kugelfläche. Wenn jedoch die Bewegung des Ringes 12 auf eine sehr geringe Neigungsbewegung aus der Grund-Stellung heraus beschränkt bleibt, so liegt der Weg des Mittelpunktes der inneren Oberfläche im wesentlichen auf einer Ebene senkrecht zur Röhrenachse, da die innere Oberfläche des Ringes 12 in die kugelförmige äußere Oberfläche des Lagers 11 hineinpaßt. Der letztere zusammen mit dem äußeren Ende des Stabes 5 wird dann bewegt, im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Röhrenachse, so daß das Teil 5 sich um einen sehr kleinen Winkel und um einen Punkt in der Ebene des Bodens 7 dreht. Folglich bewegt sich die Kathode 3 ebenso hauptsächlich in einer Ebene senkrecht zur Röhrenachse. Wenn mit D die Strecke zwischen dem Boden 7 und dem Krümmungsmittelpunkt der inneren Oberfläche des beweglichen Teiles 12 bezeichnet wird und mit d die Strecke zwischen dem Krümmungsmittelpunkt der inneren und der äußeren Oberfläche des beweglichen Teiles 12 bezeichnet wird und wenn 99 der Winkel ist, um welchen der Stab 5 ausgelenkt wird, ergibt sich eine Auslenkung des beweglichen Teiles um einen Winkel Die Werte von D und d können mit ungefähr 20 bis 50 mm und 3 mm angenommen werden. Da der Auslenkungswinkel kleiner als 1/2 ist, wird der Ring 12 um einen Winkel von -ungefähr 10° ausgelenkt werden müssen. Unter solchen Bedingungen wird der Krümmungsmittelpunkt der inneren Oberfläche des beweglichen Teiles 12 in einer Richtung senkrecht zur Röhrenachse in einer Größenordnung von 0,5 mm ausgelenkt, so daß der Mittelpunkt sich praktisch nur in einer Ebene verschiebt.
  • Die Bewegung des Ringes 12 kann mit Hilfe eines Justierteiles geschehen. Das Justierteil besitzt eine Hülse 15, die in eine entsprechende Rille 16 des Ringes 12 hineinpaßt. Die Hülse 15 ist an einem Ende eines isolierenden Teiles 15 a befestigt. Dies isolierende Teil enthält zwei Isolierscheiben 18 und 19, die durch mehrere Isolierstäbe 20, von denen zwei in der Zeichnung gezeigt sind, gehalten werden. Die Hülse 15 ist an der Scheibe 18 befestigt. Die massive Scheibe 22 besitzt mehrere Öffnungen, durch welche die Stäbe 20 hindurchgehen, so daß die Scheibe 22 längs den Stäben 20 bewegt werden kann. Das Justierteil kann an einem Haken aufgehängt werden, damit es sich ausgleicht. Es ist ferner genügend lang, damit eine grobe Bewegung des Justierteiles nur eine sehr geringe Bewegung des Ringes 12 bewirkt.
  • Wenn die Entfernung zwischen dem Mittelpunkt der Kathode 1 und dem Boden 7 mit d' bezeichnet ist und die Länge des Justierteiles d" ist, dann ist das Verhältnis der Bewegung des Handgriffes 21 zu dem Mittelpunkt der Kathode Ein vorzugsweise verwendetes d beläuft sich auf ungefähr 3 mm, während zum Zwecke einer genügenden Isolierung d" verhältnismäßig groß gemacht wird, ungefähr 300 mm, da während des Einjustierens Spannungen von ungefähr 50 000 V an dem Magnetron liegen Das Verhältnis liegt ungefähr bei 1 : 3, so daß das Verhältnis 100 und mehr betragen kann. Auf diese Weise ist eine äußerst feine Justierung der Kathode 1 durch grobe Bewegung des Teiles 21 möglich.
  • Nach der Justierung der Kathode 1 wird der Klemmring 14 mit Hilfe der Schrauben wieder fest angezogen, und. da ein Teil der kugelförmigen Oberfläche dieses Klemmringes auf die kugelförmige Oberfläche des Ringes 12 paßt, kann der Ring 12 in jeder Stellung fest angeklemmt werden. Dann wird das zylindrische Teil 15 entfernt. Nunmehr ist der Kathodenträger 5 an dem äußeren Ende und an dem Boden 7 festgehalten. Ein üblicher Deckel, wie er punktiert in der Zeichnung angedeutet ist, kann dann als Schutzhülle über den Klemmring 14 gestülpt werden.
  • Eine andere Anordnung ist in Fig.2 gezeigt. Die Kathode 1 ist ebenfalls wieder am einen Ende des Stabes 5 befestigt, der geringfügig um einen Punkt eines als Scheibe 7 ausgebildeten Bodens bewegt werden kann. Wie in der Zeichnung gezeigt, besteht der Stab 5 aus zwei zusammengekuppelten Röhren, aber er kann genauso aus einem einzelnen Stab oder aus einer einzigen Röhre hergestellt werden. Ebenso sind ein Lager 11, ein Ringteil 12 und ein Außenlager vorgesehen. Die ganze Anordnung ist ähnlich der in Fig.1 beschriebenen Anordnung, nur mit der Ausnahme, daß die kugelförmige innere Oberfläche des beweglichen Teiles 12 an dem äußeren Ende des Stabes angebracht ist und daß das Lager 11 so angebracht ist, daß es das Ringteil 12 in der lagernden Oberfläche hält, während das Teil 12 frei um die Achse des Stabes 5 beweglich ist. Auf diese Weise kann man einen Klemmring, wie den Klemmring 14 in der Fig. 1, vermeiden. Im vorliegenden Beispiel befindet sich die tragende Oberfläche in dem Teil 9 der Scheibe 7, aber es kann, wie in der Fig. 1 gezeigt, auch eine Mantelbefestigung an dem Trägerteil 9 vorgesehen werden.
  • Um die Kathode 1 gegenüber der Anode 2 zu justieren, wird das bewegliche Teil 12 geneigt, wie in Fig. 1. In dem vorliegenden Beispiel nach Fig. 3 sind in dem Teil 12 drei Vertiefungen 24 an Stelle der Ringnut vorgesehen, und das Justierteil besitzt an Stelle der Hülse 15 drei Stifte, die in die Vertiefungen 24 hineinpassen. Um nach der Justierung das bewegliche Teil festzuhalten, wird das ringförmige Teil mit einem Schlitz 25 und mit einem Schraubengewinde 26 versehen. Eine konische Schraube (nicht gezeigt) paßt dann in diese Öffnung. Durch Eindrehen der Schraube wird der Schlitz 26 verbreitert. Durch diese Ausdehnung wird das Teil 12 fest in das Außenlager 9 eingeklemmt. Je nach Wunsch können dann diese Teile, wie punktiert gezeigt, mit Hilfe eines Deckels abgedeckt werden. Die Justiervorrichtung kann bei einem Magnetron mit einer geheizten oder einer kalten Kathode verwendet werden. Wenn die Kathode 1 eine geheizte Kathode ist, wird man es vorziehen, den Träger 5 in Form eines Rohres herzustellen, um eine Ein- und Auslaßöffnung für die Kühlflüssigkeit zu haben. Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, können die Öffnungen 27 auch in dem Ende des Stabes 5 vorgesehen werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode innerhalb der Öffnung einer Anode einer elektrischen Entladungsanordnung für höchste Frequenzen, insbesondere einer Magnetronröhre, bei der die Kathode an einem als Hebel dienenden Träger befestigt ist, dessen Drehpunkt an der Stelle der vakuumdichten Durchführung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Kathode entgegengesetzten Ende des Trägers eine Lagerung (11) angebracht ist, die teilweise eine kugelförmige Oberfläche besitzt, die ihrerseits in eine entsprechende kugelförmige innere Oberfläche eines beweglichen Teiles (12) paßt, daß das bewegliche Teil (12) ferner eine kugelförmige äußere Oberfläche besitzt, die in eine entsprechende Oberfläche eines Außenlagers (13) paßt, und daß die Krümmungsmittelpunkte der äußeren und inneren Oberfläche des beweglichen Teiles zwar auf der Symmetrieachse dieses Teiles liegen, aber nicht zusammenfallen.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (12) Aussparungen zum Einsetzen einer Justierstange besitzt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Fixierung nach erfolgter Justierung der Kathode vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 931304; schweizerische Patentschrift Nr. 261755; »Optik«, Jahrg. 5, 1949, S. 463 bis 468.
DEE14676A 1956-09-19 1957-09-18 Justiervorrichtung zur Zentrierung einer Kathode einer elektrischen Entladungsanordnung fuer hoechste Frequenzen Pending DE1097041B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH261755A (fr) * 1946-05-09 1949-05-31 Poittevin Maurice Tube générateur de rayons X.
DE931304C (de) * 1952-05-24 1955-08-04 Siemens Reiniger Werke Ag Elektrische Entladungsroehre mit Elektrodenrichtglied

Patent Citations (2)

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