DE1123775B - Elektrostatische Fokussierungsanordnung zur gebuendelten Fuehrung des Elektronenstrahls einer Lauffeldroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Fokussierungsanordnung zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, deren Verzögerungsleitung zumindest im Wechselwirkungsbereich aus periodisch aufeinanderfolgenden, quer zum Elektronenstrahl und parallel zueinander angeordneten geradlinigen zylindrischen Teilen besteht, die in Elektronenstrahlrichtung derart fluchtend hintereinanderliegen, daß die Abstände zwischen einander jeweils benachbarten Teilen erheblich größer sind als die Querschnittsausdehnungen der einzelnen zylindrischen Teile.

Bei der gebündelten Führung eines Elektronenstrahls ist es im allgemeinen wünschenswert, fokussierende Kräfte zur Kompensierung der Wirkung der radialen Raumladungskräfte und anderer Kräfte vorzusehen, die den Strahl zu divergieren suchen. Solche Fokussierungskräfte können beispielsweise durch magnetische oder elektrostatische Felder geliefert werden. Die Verwendung magnetischer Felder ist oft von Nachteil, insbesondere wenn Elektronenstrahlen hoher Dichte mit langen Bahnen verwendet werden, da die zur Erzeugung des benötigten magnetischen Flusses erforderliche Ausrüstung oft schwer und umfangreich wird. Demgemäß ist es, wenn möglich, vorzuziehen, elektrostatische Felder für die Fokussierung zu verwenden.

Bis jetzt hat man bei der elektrostatischen Fokussierung entlang dem Weg des Elektronenstrahls ein elektrisches Feld verwendet, das zwar zeitlich konstant, aber räumlich in seiner Richtung wechselnd ist. Zu diesem Zweck benötigte man bisher eine Elektrodenanordnung, bei der aufeinanderfolgende Elektroden abwechslungsweise auf hohen und niederen Gleichpotentialen gehalten werden. Für viele Anwendungen ist eine derartige Fokussierung nicht zufriedenstellend, da in einer solchen Fokussierungsanordnung die geladenen Teilchen abwechselnd durch Zonen beschleunigender und verzögernder elektrostatischer Felder laufen und so die durchschnittliche Geschwindigkeit der Teilchen periodisch eine wesentliche Änderung erfährt. Dadurch wird die Verwendbarkeit des Strahls für viele Anwendungsgebiete verringert. Zusätzlich ist es zum Erzeugen und Aufrechterhalten der notwendigen Potentialunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Elektroden der Fokussierungsanordnung notwendig, Anforderungen an den Aufbau der Anordnung zu stellen, die den Aufbau von Röhren mit elektrostatisch fokussiertem Elektronenstrahl komplizieren. Demgemäß besteht ein Bedürfnis nach einer einfachen Anordnung zum Fokussieren eines Elektronenstrahls über eine längere Bahn, für welche weder ein magnetisches Feld noch räumlich abwechselnd angelegte elektrische Gleichpotentiale benötigt werden.

Elektrostatische Fokussierungsanordnung

zur gebündelten Führung
des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1955

(Nr. 514421 und 514423)

John Stone Cook, New Providence, N. J.,

Rudolf Kompfner, Far Hills, N. J.,

und Willis Herbert Yocom, Chatham, N. J. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, diesem Bedürfnis nachzukommen.

Die Erfindung beruht zu einem wesentlichen Teil auf der Erkenntnis, daß es in einem Elektrodensystem, das aus einer Reihe positiv vorgespannter, in Abständen längs einem Weg angeordneter leitender Elemente besteht, ein Paar singuläre Äquipotentialflächen gibt, die dadurch ausgezeichnet sind, daßein geladenes Teilchen, das sich entlang einer dieser Äquipotentialflächen mit der »richtigen« Geschwindigkeit bewegt (die eine Funktion der Geometrie des Elektrodensystems und der angelegten Gleichpotentiale ist), auf dieser Äquipotentialfläche verbleibt und sich hinsichtlich der elektrostatischen und zentrifugalen Kräfte im Gleichgewichtszustand befindet. Insbesondere wurde gefunden, daß diese singulären Äquipotentialflächen einen sinusförmigen Weg bilden, der sich abwechselnd

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um aufeinanderfolgende Elemente der Elektroden- Elektronen in das Äquipotentialfeld eine Beschleunianordnung herumwindet in einer Art, wie etwa ein gungsanode aufweisen, von deren dem Äquipotential-Skifahrer beim Slalom zwischen aufeinanderfolgenden feld zugewandter Oberfläche ein Teil mit einer der Markierungsflaggen hindurchfährt. Aus diesem Grunde singulären Äquipotentialflächen zusammenfällt und wird diese neue Fokussierungstechnik auch mit 5 deren Elektronendurchtrittsöffnung in tangentiater »Slalomfokussierung« bezeichnet. Verlängerung der anderen singulären Äquipotential-

Die Erfindung geht somit aus von einer elektro- fläche verläuft.

statischen Fokussierungsanordnung zur gebündelten Obwohl die Prinzipien der Erfindung in Verbindung

Führung des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, mit Lauffeldröhren beschrieben sind, ist ihre Anwenderen Verzögerungsleitung zumindest im Wechsel- io dung auch bei anderen Elektronenröhren, die eine wirkungsbereich aus periodisch aufeinanderfolgenden, ähnlich aufgebaute Elektrodenanordnung besitzen, quer zum Elektronenstrahl und parallel zueinander möglich.

angeordneten geradlinigen zylindrischen Teilen be- In Lauf feldröhren ist es erwünscht, einen Elektronen-

steht, die in Elektronenstrahlrichtung derart fluchtend strahl eng an einem Leitungskreis (Wechselwirkungshintereinanderliegen, daß die Abstände zwischen ein- 15 kreis. Verzögerungsleitung) vorbeizuführen, so daß ander jeweils benachbarten Teilen erheblich größer sich eine gegenseitige Beeinflussung mit einer langsam sind als die Querschnittsausdehnungen der einzelnen laufenden Welle, die sich auf diesem Leitungskreis auszylindrischen Teile. Das Kennzeichnende wird bei einer breitet, und eine Verstärkung der Welle ergibt. Es gibt solchen Anordnung darin gesehen, daß zu beiden Seiten bereits eine große Anzahl derartiger Leitungskreise, die der hintereinanderliegenden zylindrischen Teile und 20 durch eine lineare Anordnung sich quer zum Elektroparallel zu diesen Teilen je ein plattenförmiger Leiter nenstrahl erstreckender Elemente gekennzeichnet sind angeordnet und mit einem gegenüber der Verzögerungs- und die eine gute gegenseitige Kopplung zwischen leitung derart negativen Gleichpotential beaufschlagt wandernder Welle und Elektronenstrahl ergeben. Derist, daß im Raum zwischen den beiden plattenförmigen artige Wechselwirkungskreise lassen sich leicht zur Leitern ein Äquipotentialfeld entsteht, das zwei in 25 Bildung singulärer Äquipotentialflächen ausbilden, von Elektronenstrahlrichtung sinusförmig an den hinter- denen dann eine als Leitbahn für den Elektronenstrahl einanderliegenden zylindrischen Teilen sich vorbei- dient.

windende Äquipotentialflächen enthält, die, einander Als Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäßen

jeweils zwischen benachbarten zylindrischen Teilen Prinzipien werden einige Lauffeldröhren beschrieben durchdringend, symmetrisch zu einer durch die Achsen 30 werden, bei denen der Wechselwirkungskreis zugleich der zylindrischen Teile gelegten Ebene verlaufen den hauptsächlichen Teil der Elektrodenanordnung (singuläre Äquipotentialflächen), und daß die Strahl- zur Bildung der singulären Äquipotentialflächen bildet, elektronen von der Elektronenquelle aus derart, ins- Zusammen mit einer derartigen Elektrodenanordnung besondere auch mit einer solchen Geschwindigkeit, in ist jeweils ein Elektrodenstrahlerzeugungssystem vordas genannte Äquipotentialfeld eingeführt werden, daß 35 gesehen, das so eingerichtet ist, daß es einen auf eine sie längs der Verzögerungsleitung zumindest im wesent- singuläre Äquipotentialfläche gerichteten Elektronenlichenauf sinusförmigen Bahnen fortschreiten, die einer strahl auslöst, welcher dann slalomartig an den EIeder singulären Äquipotentialflächen angehören (Slalom- menten des Wechselwirkungskreises vorbeiläuft, fokussierung). Die Erfindung wird besser verständlich durch die

An sich ist bereits eine Oszillatorröhre bekannt- 40 nähere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in geworden, bei der ein Elektronenstrahl zwischen Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen Durchbrechungen einer positiven Elektroden, die Fig. IA bzw. IB zweidimensional die Potential-

zwischen zwei plattenförmigen negativen Elektroden verteilung bei einer linearen Anordnung von positiven angeordnet ist, gleichfalls einen wellenförmigen Be- Linienladungen bzw. bei einer linearen Anordnung wegungsverlauf aufweist (britische Patentschrift 45 positiv vorgespannter Drahtelemente, die zwischen 515068). Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine zwei begrenzenden Platten angeordnet sind; Stabilisierung auf einer entsprechend festgelegten Fig. 2 zeigt schematisch eine Fokussierungsanord-

Äquipotentialnache. Im Gegensatz zum Bewegungsweg nung mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem gebei der erfindungsgemäßen Anordnung bewegen sich maß der Erfindung; die Elektronen bei der vorbekannten Oszillatorröhre 50 Fig. 3, 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen zwischen den Durchbrechungen der positiven Elektrode von Einrichtungen zum richtigen Einführen eines Elekauf zykloidenartigen Bahnen, wobei die Fokussierung tronenstrahls in eine Fokussierungsanordnung gemäß längs des Weges des Elektronenstrahles periodisch der Erfindung;

schwankt und wegen der Blendenwirkung der Durch- Fig. 6, 7 und 8 zeigen verschiedene Ausführungsbrechungen in der positiven Elektrode lediglich im 55 formen von Lauffeldröhren mit Fokussierungsanord-Bereich dieser Durchbrechungen »Fokussierungs- nungen gemäß der Erfindung, und punkte« gebildet werden. Fig. 9 zeigt eine Fokussierungsanordnung gemäß

Es kann zweckmäßig sein, bei der im vorangegange- der Erfindung mit einer weiteren Einrichtung zum nen angegebenen erfindungsgemäßen Fokussierungs- richtigen Einführen eines Elektronenstrahls gemäß dem anordnung die hintereinanderliegenden zylindrischen 60 Prinzip der Erfindung.

Teile als ineinandergreifende Glieder einer Interdigital- Betrachtet man nun die Fig. 1A, so sieht man eine

leitung auszubilden. Eine besonders günstige Anord- zweidimensionale Darstellung von Äquipotentialnung ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so flächen, die die mit einer Anzahl positiver Liniengestaltet, daß sich die Elektronenquelle mit der Ein- ladungen 10 verbundene Potentialverteilung darstellen, richtung zum Einführen der Elektronen in das Äqui- 65 wobei sich die Linienladungen 10 senkrecht zur Zeichenpotentialfeld an einem Ort befindet, an dem sich die ebene (z-Richtung) erstrecken und in ^-Richtung einen beiden singulären Äquipotentialflächen durchdringen. gegenseitigen Abstand von α aufweisen. Es kann ge-Außerdem kann die Einrichtung zum Einführen der zeigt werden, daß das Potential V für irgendeinen be-

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liebigen Punkt der x-j-Ebene gegeben ist durch die Potential bezüglich der Begrenzungsteile 17 und 18 geGleichung halten. Das Potential der singulären Äquipotential-1 ₁ Γ 1 /„ , 2πχ 2πν\1 flächen kann dabei beliebig zu irgendeinem gewünsch- V (x, y) = —j V_a · in |y \Q,o) — cos —^-j j, _{ten Wert gewählt} werden. Die Gleichung (1) wird dann

5 mit den der gewünschten Geometrie der Röhre ent-

^ ' sprechenden Parametern, die zur Bestimmung einiger

wobei Va ein Potential bezüglich eines willkürlich ge- Randbedingungen verwendet werden, gelöst, wodurch wählten Bezugspotentials darstellt (das aus Gründen, die an die Elemente 16 und die Begrenzungsplatten 17 die später erläutert werden, entsprechend dem Poten- und 18 anzulegenden Potentiale bestimmt werden, um tial der Quelle gewählt wird, von der die Elektronen io singuläre Äquipotentialflächen der gewünschten Art zu des zu fokussierenden Strahls ausgehen) und dem erreichen. Dadurch ergibt sich dann in dem Zwischen-Potential der Äquipotentialflächen 11 und 12 entspricht, raum zwischen den Platten 17 und 18 eine Potentialdie als singuläre Äquipotentialflächen bezeichnet verteilung der durch die strichpunktierten Linien anwerden und durch die Beziehung gegebenen Art, die mit der in Fig. 1A gezeigten iden- 2 _πχ 2πν ¹⁵ ^^sck*^st- ^^s R^aQdbedingungen können dabei als mög-

ßof = cos — + 2 (2) liehe Veränderliche die Größe der leitenden Elemente

^{a a} 16 (durch die beiläufig deren günstigste Form bestimmt

gekennzeichnet sind. Ferner ist es kennzeichnend, daß wird), der Abstand der leitenden Begrenzungsteile 17

sich diese Äquipotentialflächen längs der x-Achse er- und 18 (durch den ebenfalls die optimale Ausbildung

strecken und sich sinusartig zwischen aufeinanderfol- 20 bestimmt wird) und die an die Elemente 16 und die

genden Linienladungen 10 hindurchwinden, d. h. etwa Teile 17 und 18 anzulegenden Potentiale verwendet

slalomartig, wie dies in Fig. IA dargestellt ist. Die werden.

beiden singulären Äquipotentialflächen 11 und 12 sind Wenn ein Elektron zur Bewegung auf einer der

bezüglich der durch die Linienladungen 10 gelegten beiden singulären Äquipotentialflächen 11 und 12 mit

Ebene spiegelsymmetrisch. In Fig. IA sind außerdem 25 einer Geschwindigkeit v₀ eingeführt wird, wobei v₀

noch die verschiedenen relativen Potentiale anderer durch die Gleichung

Äquipotentialflächen bezüglich des die singulären Äqui- 2 e

potentialflächen kennzeichnenden Potentials V_a dar- ^vo^{2 ==} ~ Va (3)
gestellt.

Bei der Erfindung wird ein Elektrodensystem ver- 30 gegeben ist und e bzw. m die Ladung bzw. die Masse

wendet, das ein derartiges Schema von Äquipotential- eines Elektrons darstellen, dann ergibt sich gemäß der

flächen zur Folge hat. Erfindung, daß die elektrostatischen und die zentri-

Fig. 1B zeigt eine zweidimensionale Darstellung fugalen Kräfte, die an dem in Längsrichtung laufenden eines Elektrodensystems 15. An Stelle der positiven Elektron angreifen, immer gleich groß und einander Linienladungen 10 der Fig. 1A werden hier positiv ge- 35 entgegengesetzt gerichtet sind, solange sich das Elektron ladene, leitende Elemente 16 verwendet, und zwar ge- auf einer der singulären Äquipotentialflächen bewegt, wohnliche Drähte, die sich in der z-Richtung erstrecken Demgemäß wird ein auf eine dieser singulären Äqui- und in einer linearen Anordnung in der x-Richtung potentialflächen mit einer Geschwindigkeit V₀ in Richderart angebracht sind, daß aufeinanderfolgende EIe- tung dieser Äquipotentialfläche eingeführtes Elektron mente den Abstand α aufweisen. Die Oberfläche jedes 40 einer durch diese singuläre Äquipotentialfläche gedieser Elemente 16 fällt vorteilhafterweise mit einer der bildeten Leitbahn folgen. Es ist daher zweckmäßig, die geschlossenen Äquipotentialflächen der Fig. IA zu- Geschwindigkeit für gleichförmiges Wandern entlang sammen. Das jedem dieser Elemente zugeführte einer der singulären Äquipotentialflächen als die Potential _ sollte dabei dem Potential der ge- »richtige« Geschwindigkeit zu bezeichnen,
wählten Äquipotentialfläche entsprechen. Zusätzlich 45 Demgemäß kann ein flacher Strahl von Elektronen, befinden sich in der y- Richtung auf gegenüber- der in geeigneter Weise eingeführt ist, so fokussiert liegenden Seiten der linearen Anordnung der EIe- werden, daß er entlang einer singulären Äquipotentialmente 16 zwei leitende Teile 17 und 18. Die Ober- fläche an einer Reihe von leitenden Elementen 16 vorfläche jedes dieser Teile liegt parallel gegenüber der beiläuft. Man sieht, daß die Gleichung (3) automatisch linearen Anordnung der Elemente 16 und hat vor- 50 befriedigt wird, wenn V_a als das Potential gewählt zugsweise eine Form, die mit einer Äquipotential- wird, durch das ein Elektron von der Ruhelage aus fläche der in Fig. 1A dargestellten Potentialverteilung (Nullpotential) beschleunigt wird, ehe es auf eine der zusammenfällt. Insbesondere ist es vorteilhaft, die singulären Äquipotentialflächen gebracht wird, da die beiden leitenden Begrenzungsplatten 17, 18 auf dem Elektron durch die Potentialdifferenz V_a erteilte einem Potential zu halten, das dem der Elektroden- 55 Geschwindigkeit durch die Gleichung (3) gegeben ist. strahlquelle entspricht. Dieses Potential entspricht der Das bedeutet, daß die richtige Geschwindigkeit sicher-Nullpotentialfläche nach Fig. 1A, die im wesentlichen gestellt ist, wenn das Elektron auf eine Geschwindigkeit eben ist. Gewöhnlich werden in den am meisten beschleunigt wird, die der Geschwindigkeit entspricht, interessierenden Elektrodensystemen die genannten die ein Elektron vom Ruhezustand aus nach Durch-Begrenzungsteüe ausreichend weit von der linearen An- 60 laufen der PotentialdifFerenz V_a aufweist, wobei dieses Ordnung der Elemente 16 entfernt sein, so daß man (in Potential V_a dem Potential einer singulären Äqui-Übereinstimmung mit den in Fig. 1A dargestellten, im potentialfläche in bezug auf die Kathode entspricht, wesentlichen ebenenÄquipotentialflächen) ebene Platten von der die Elektronen des zu fokussierenden Strahls verwenden kann, die für Bereiche charakteristisch sind, ausgehen.

die von der Ebene der Linienladungen einen ausreichen- 65 Untersucht man die Gleichung (1) und die Anzahl

den Abstand in 7-Richtung aufweisen. der Veränderlichen, deren Wert sich leicht einstellen

Jedes der Elemente 16 der linearen Anordnung wird läßt, so sieht man, daß mehr Parameter zur Verfügung

(in nicht gezeigter Weise) auf dem gleichen positiven stehen, als notwendig sind. Demgemäß hat man es in

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der Hand, unabhängig voneinander eine Anzahl der können, der einer singulären Äquipotentialfläche anParameter, die sich auf die besondere Verwendung der gehört. Demgemäß werden die Elektronen, die, von der Fokussierungseinrichtung beziehen, auf Grund anderer Kathode ausgehend, durch den Anodenschlitz hinaüs-Überlegungen frei zu wählen. Insbesondere ist es z. B. laufen, zu einem bandförmigen Strahl geformt und auf möglich, die leitenden Platten 17,18 wegzulassen, was 5 die gewünschte, durch eine strichpunktierte Linie dareinem unendlichen Abstand der Platten von der EIe- gestellte singulare Äquipotentialfläche mit der richtigen mentanordnung entspricht, oder den Abstand der Geschwindigkeit eingeführt, so daß der Strahl eine einzelnen Platten von der linearen Anordnung der Bahn beschreibt, die dem Verlauf dieser singulären Elemente 16 verschieden groß zu wählen. Durch diese Äquipotentialfläche entspricht. Bei einer besonderen letztgenannte Maßnahme werden verschiedene Poten- io Konstruktion einer derartigen Anordnung bilden tiale für die Platten 17,18 erforderlich. Außerdem kann zweiunddreißig Drähte 21 mit einem Durchmesser von man das Potential, den Abstand und die Größe der die 1,52 mm und einem Mittenabstand von 4,57 mm die Anordnung bildenden Elemente 16 auf besonders er- lineare Anordnung von Elementen, die zwischen zwei wünschte Werte festlegen und anschließend das Platten- 7,62 mm voneinander entfernten leitenden Platten 22, potential und die Plattenabstände so einstellen, daß die 15 23 angeordnet ist. Typische Betriebsparameter waren singulären Äquipotentialbahnen das gewünschte Poten- ein Potential an den Drähten von +390 Volt, ein Potial aufweisen. Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehr tential von +230 Volt für die Beschleunigungsanode, der Parameter in Strahlrichtung zu ändern, wie dies ein Plattenpotential von jeweils —150 Volt und ein beispielsweise in der Anordnung nach Fig. 5 gezeigt ist Strom von einigen Milliampere, und weiter unten beschrieben wird. Dies alles bleibt 20 Es ist außerdem möglich, obgleich es hier nicht darohne merkliche kumulative Wirkung auf die singulären gestellt ist, einen zweiten, entlang der anderen singu-Äquipotentialbahnen, wenn die einzelnen Änderungen lären Äquipotentialfläche laufenden Elektronenstrahl so durchgeführt werden, daß sie sich in ihren Einzel- vorzusehen, der aus einem zweiten Schlitz in der Wirkungen gegenseitig aufheben. Weiterhin ist es mög- Anode 25 im Schnittbereich mit der anderen singulären lieh, an Stelle jeder der beiden leitenden Platten 17,18 25 Äquipotentialfläche austritt.

eine Anordnung von leitenden Elementen zu verwenden, Die Elektronen werden wie gewöhnlich durch eine

die eine begrenzende Äquipotentialfläche bilden, die Auffangelektrode (Kollektor) aufgefangen, die an sich der in Fig. 1A gezeigten annähert. Endlich lassen einem Punkt längs des Strahls liegt und jenseits der sich auch die Potentiale und Größen der Elemente 16 Zone angeordnet ist, in der der Elektronenstrahl seine der Anordnung verändern, wenn nur jedes Element 30 für die beabsichtigte Anwendung notwendige Aufgabe lage- und potentialmäßig mit einer geschlossenen erfüllt. Bei Lauffeldröhren ist es im allgemeinen Äquipotentialfläche nach Fig. IA zusammenfällt. wünschenswert, den Elektrodenaufbau, der die singu-

Zudem kann gezeigt werden, daß die Geschwindig- lären Äquipotentialflächen bestimmt, bis etwas über keit, mit der die Elektronen auf die singulare Äqui- den Wechselwirkungsbereich hinaus zu erstrecken. In potentialbahn eingeführt werden, ohne merkbare 35 der in Fig. 2 dargestellten Anordnung enthält die Aufschädliche Folgen für die Fokussierung um einige Pro- fangelektrode ein Kollektorelement 26, das auf dem zente von der »richtigen« Geschwindigkeit abweichen Potential der Elemente 21 liegt und zum Teil von einer kann. Es wurde insbesondere gefunden, daß der Ver- Kollektorhülle 27 umgeben ist, die auf dem Potential lauf der Elektronen entlang der gewünschten singulären der singulären Äquipotentialflächen liegt. Wird die Äquipotentialbahn recht stabil ist, so daß kleinere 40 Hülle 27 auf diesem Potential gehalten, dann ist die Störungen lediglich eine um diese singulare Äquipoten- durch sie bedingte Störung der Potentialverteilung am tialbahn oszillierende Bahn zur Folge haben. geringsten. Die Hülle 27 ist wie die Anode 25 geschlitzt,

In Fig. 2 ist eine Fokussierungsanordnung gemäß und zwar wie jene entlang einer Geraden, die dem der Erfindung mit einem Elektronenstrahlerzeugungs- Schnitt mit der singulären Äquipotentialfläche entsystem 20 in perspektivischer Ansicht dargestellt. 45 spricht, längs welcher der Elektronenstrahl wandert, Parallele Drähte 21, deren jeder sich quer zur Strahl- so daß der Elektronenstrahl ungehindert zum Kollekrichtung erstreckt, sind mit gleichmäßigem Abstand torelement 26 gelangen kann. Das Kollektorelement 26 voneinander in Längsrichtung in dem Zwischenraum wird auf einem höheren Potential gehalten als die zwischen den leitenden Platten 22 und 23 angeordnet. Hülle 27, um das Entweichen etwaiger Sekundärelek-Jeder dieser Drähte liegt bezüglich dem Plattenpaar auf 50 tronen so gering als möglich zu halten. Andererseits dem gleichen positiven Potential. Zwischen einem können die Strahlelektronen vorteilhafterweise auch Drahtpaar liegt eine Elektronenquelle mit einer faden- wie in Fig. 9 dargestellt aufgefange'n werden, förmigen Kathode 24, die sich parallel zu den Elemen- In Fig. 3 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem30

ten 21 der Anordnung erstreckt und von einer Be- vergrößert in seinen Einzelheiten dargestellt, das in der schleunigungsanode 25 umgeben ist. Die Anode 25 ist 55 Praxis bei der Erfindung als Elektronenquelle verwenim Schnittbereich der beiden singulären Äquipotential- det werden kann, wenn die zugelassenen Elektrodenflächen angebracht, wobei die Anode ein Potential V_a abstände α relativ groß sind. Ein fadenförmiger Heizaufweist, das dem die singulären Äquipotentialflächen draht 31 erstreckt sich koaxial durch ein zylindrisches kennzeichnenden Potential F₀ entspricht. Als Folge Kathodenröhrchen 32, das auf einem Teil seiner Oberdavon wird eine Störung der Potentialverteilung durch 60 fläche elektronenemittierend gemacht wurde, um als die Anwesenheit des Elektronenstrahlerzeugungssy- Kathode zu dienen. Der Kathodenbelag ist im Schnittstems, insbesondere auch hinsichtlich der beiden singu- bereich der zwei singulären Äquipotentialflächen anlären Äquipotentialflächen, auf einen kaum merklichen gebracht, die durch die Anordnung der Elemente 21 er-Wert herabdrückt. Weiterhin wird die Potentialdiffe- zeugt werden. Um störende magnetische Wirkungen renz zwischen der Kathode 24 und der Anode 25 gleich 65 möglichst klein zu halten, dient das Kathodenröhrchen dem Potential V_a gemacht. Die Anode 25 ist zylinder- 32 als Rückflußweg für den durch den Heizdraht 31 förmig ausgebildet und so geschlitzt, daß die Elek- fließenden Heizstrom. Eine Strahlbündelungselektrode tronen durch den Schlitz in einem Bereich austreten 33 umgibt das Kathodenröhrchen 32 zum Teil und ist

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in dem Bereich gegenüber dem Kathodenbelag ge- folgender Drähte 51 nehmen in x-Richtung allmählich

schlitzt, um die Elektronen hindurchtreten zu lassen. ab. Gleichzeitig verringert sich in λ'-Richtung der Ab-

Um die Strahlbündelungselektrode 33 herum erstreckt stand der Begrenzungsplatten 52 und 53 allmählich,

sich eine Beschleunigungsanode 34, die ebenfalls in ge- Wird die Änderung der einzelnen Abmessungen in

eigneter Weise geschlitzt ist, um die Elektronen auf 5 bezug auf die Abstände der Elemente 51 zueinander

die betreffende singuläre Äquipotentialfläche einzu- hinreichend klein gehalten, dann wird ein in geeigneter

führen. Die Elektronen werden, wie vorher angegeben, Weise eingeführter Elektronenstrahl immer noch längs

durch ein Potential V_a (Anodenpotential) beschleunigt, einer singulären Äquipotentialfläche lauf en, ohne

ehe sie zur Fortbewegung entlang der singulären Äqui- merklich Elektronen zu verlieren. Der Elektronenstrahl

potentialfläche auf diese eingeführt werden, damit sie io kann dabei mittels einer der vorher beschriebenen Ein-

mit der richtigen Geschwindigkeit ankommen. richtungen eingeführt werden. Zur Erläuterung ist in

Das gerade beschriebene Elektronenstrahlerzeu- Fig. 5 das in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene Strahl-

gungssystem führt die Elektronen von einer in dem erzeugungs- und -einführungssystem gezeigt, bei dem

Zwischenraum zwischen den seitlichen Begrenzungs- die Elektronen von einer Kathode 41 emittiert werden,

platten angeordneten Kathode zu. Für manche An- 15 die mit der Bündelungselektrode 42 und der Beschleu-

wendungsgebiete kann es jedoch besser sein, die Elek- nigungsanode 43 außerhalb des Zwischenraums zwi-

tronen von einem außerhalb dieses Zwischenraums ge- sehen den Begrenzungsplatten 52, 53 liegt, wobei der

legenen Bereich zuzuführen. Insbesondere bei An- erzeugte Elektronenstrahl durch eine öffnung in der

Wendungen, bei denen die gesamte lineare Anordnung Platte 52 in den Zwischenraum eingeführt und mittels

dazu dient, eine hochfrequente Welle fortzuleiten, kann 20 einer Ablenkelektrode 47 mit der richtigen Geschwin-

es in manchen Fällen wünschenswert sein, den Weg der digkeit auf die singuläre Äquipotentialbahn abge-

hochfrequenten Welle so gut als möglich von dem lenkt wird.

Elektronenstrahlerzeugungssystem zu trennen. In Fig. 4 Eine weitere zum Einführen eines Elektronenstrahls ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform eines Elek- mit der richtigen Geschwindigkeit auf eine singuläre tronenstrahlerzeugungssystem 40 dargestellt, bei dem as Äquipotentialfläche geeignete Einrichtung ist im Zudie Elektronen mit der richtigen Geschwindigkeit auf sammenhang mit Fig. 9 beschrieben,
eine der singulären Äquipotentialflächen eingeführt In den anschließend beschriebenen Lauffeldröhren, werden. In diesem Fall weist das Elektronenstrahl- die eine Fokussierungsanordnung der erfindungsgeerzeugungssystem eine Kathode 41, eine Strahlbünde- mäßen Art verwenden, ist der Einfachheit halber das lungselektrode 42 und eine Beschleunigungsanode 43 30 zum Einführen eines Elektronenstrahls entlang einer auf, die außerhalb des Zwischenraums zwischen den singulären Äquipotentialfläche verwendete Elektronen-Platten 45, 49 angeordnet sind und einen Elektronen- Strahlerzeugungssystem nur schematisch dargestellt, strahl erzeugen, der durch eine Öffnung 44 in der Es ist einleuchtend, daß jedes beliebige der gerade be-Platte 45 in den Zwischenraum eingeführt wird, wobei schriebenen Strahlerzeugungssysteme verwendet werdie Platten 45 und 49 den Bereich der linearen Anord- 35 den kann.

nung von Drähten 46 begrenzen. Als Fortsetzung der In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Lauflinearen Anordnung von Drähten 46, die auf einem feldröhre 60 dargestellt, die die erfindungsgemäße Fopositiven Potential liegen, ist ein Ablenkelement 47 vor- kussierung verwendet, um eine für die Wechselwirkung gesehen, das ein negatives Potential aufweist und zum mit einer Signalwelle geeignete Elektronenströmung zu Ablenken des in den Zwischenraum eingeführten 40 erzeugen. In einer luftleeren Hülle 61, die meist aus Glas Strahls verwendet wird. Die Geometrie der Anordnung besteht, befindet sich ein Wechselwirkungskreis, der und die verschiedenen Potentiale am Strahlerzeugungs- eine zickzackförmige Übertragungsleitung (Verzögesystem 40 und am Ablenkelement 47 sind so gewählt, rungsleitung) enthält. Eine derartige Leitung besteht daß die Elektronen mit der richtigen Geschwindigkeit aus einem Leiter, der in einer Ebene mehrmals hinentlang der dargestellten Bahn auf die entsprechende 45 und hergefaltet ist, wobei die aufeinanderfolgenden singuläre Äquipotentialfläche eingeführt werden. Es Faltungen in Längsrichtung voneinander einen beist auch möglich, den Elektronenstrahl 48 in analoger stimmten Abstand aufweisen.

Weise durch eine Öffnung in der Platte 49 auf die Es ist bekannt, daß sich eine gefaltete Leitung dieser

andere singuläre Äquipotentialfläche einzuführen. Art als Wechselwirkungskreis eignet, längs dem eine

Für viele Anwendungen ist es wichtig, mit Elektro- 50 elektromagnetische Welle fortschreitet, deren axiale nenstrahlen zu arbeiten, deren Querabmessungen in Komponente der elektrischen Feldstärke eine Phasen-Richtung des Plattenabstandes gering sind, die jedoch geschwindigkeit aufweist, die einen Bruchteil der eine hohe Strahldichte aufweisen. Zu diesem Zweck Lichtgeschwindigkeit beträgt. Diese Geschwindigkeit ist es wünschenswert, ein Elektronenstrahlerzeugungs- kann in einfacher Weise an die axiale Geschwindigkeit system relativ großer Abmessungen zu verwenden und 55 des Elektronenstrahls angepaßt werden, wie dies für die davon ausgehenden Elektronen in einen band- die Wechselwirkung bei Lauffeldröhren üblich ist.
förmigen Strahl mit den gewünschten geringen Quer- Eine derartige Leitung weist in Längsrichtung quer abmessungen umzuwandeln. In Fig. 5 ist ein Längs- zu den Teilen 62 der Faltungen eine Folge von paralleschnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 50 len, leitenden Elementen 62^4,62B und 62 C auf, die auf dargestellt, das für diese Zwecke geeignet ist. Kenn- 60 Abstand stehen. Bringt man außerdem noch leitende zeichnend für die dort gezeigte Anordnung ist es, daß Platten 63 und 64 auf gegenüberliegenden Seiten der ein sich verjüngender Anfangsabschnitt vorgesehen ist. Übertragungsleitung an, dann ergibt sich damit ein In diesem Abschnitt gehen die anfänglich großen Quer- Elektrodenaufbau, der der Anordnung nach Fig. IB abmessungen der Anordnung allmählich zu kleineren ähnlich ist. Mittels geeigneter Zuführungsleitungen von Querabmessungen, die für die geplante Anwendung 65 einer Gleichspannungsquelle kann die Übertragungsbesser geeignet sind, über. Der Abstand zwischen auf- leitung bezüglich der leitenden Platten 63, 64 auf einem einanderfolgenden Drähten 51, die die lineare Längs- geeigneten positiven Potential gehalten werden, so daß anordnung bilden, und auch die Radien aufeinander- sich eine Potentialverteilung ergibt, die durch ein Paar

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singulärer Äquipotentialflächen längs der Übertra- schwindigkeit an die axiale Phasengeschwindigkeit einer gungsleitung gekennzeichnet ist, wie sie in den Fig. IA negativen Raum-Harmonischen (Hartree-Harmoni- und 1B dargestellt sind. sehe, negative Teilwelle) angepaßt, die längs der Über-

Ein bandförmiger Elektronenstrahl wird längs einer tragungsleitung in der für das Arbeiten mit Rückwärtsdieser Äquipotentialflächen durch ein Elektronen- 5 wellen charakteristischen Art fortschreitet. Ferner Strahlerzeugungssystem 65 eingeführt, um längs der wird der Strahlstrom ausreichend hoch gemacht, damit Übertragungsleitung fortzuschreiten. Das Elektronen- die Schwingungen einsetzen. Die Oszillator-Ausgangsstrahlerzeugungssystem 65 ist schematisch am einen schwingungen werden am strahlerzeugerseitigen Ende Ende der Übertragungsleitung eingezeichnet. Mittels der Röhre abgenommen. Zusätzlich dazu wird das der oben beschriebenen Technik wird der Elektronen- ίο andere Ende der Übertragungsleitung im wesentlichen strahl auf eine der singulären Äquipotentialflächen mit dadurch reflexionsfrei abgeschlossen, daß längs eines der richtigen Geschwindigkeit eingeführt. Um eine Teilstücks eine geeignete Widerstandsdämpfung einAnordnung wie in Fig. 2 zu erreichen, wird man am geführt wird. Die Schwingungsfrequenz kann — wie besten an beiden Enden der Übertragungsleitung eine ebenfalls bekannt — in einfacher Weise durch Ändern Hilfselektrode 66 anbringen, die als Verlängerung der 15 der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls geändert linearen Anordnung von Elementen bis jenseits des werden. Dies entspricht einer Änderung des Potentials Elektronenstrahlerzeugungssystems dient, um Diskon- der singulären Äquipotentialflächen. Man kann das tinuitäten in der Potentialverteilung jenseits der Über- Potential dieser Flächen ohne Störung der Fokussietragungsleitungsenden möglichst klein zu halten. rungsbedingungen ändern, wenn alle Potentiale des

Zum Betrieb als Lauffeldröhre muß die axiale Ge- 20 Elektrodensystems proportional zueinander geändert schwindigkeit des Elektronenstrahls an die Phasen- werden. Insbesondere erreicht man das dadurch, daß geschwindigkeit des axialen elektrischen Feldvektors alle für das stabile Arbeiten der Anordnung nötigen der längs der Übertragungsleitung wandernden Welle Potentiale des Elektrodensystems einem Spannungsangepaßt werden. Die Phasengeschwindigkeit der Welle teiler, der über einer geeigneten Spannungsquelle liegt, kann in bekannter Weise entsprechend den geometri- 25 durch Anzapfen an geeigneten Punkten entnommen sehen Abmessungen der Verzögerungsleitung eingestellt werden. Ändert man die Spannung der Quelle, so werden. Die gewünschte Strahlgeschwindigkeit kann ändern sich die Potentiale an den verschiedenen Andurch geeignetes Festlegen des Potentials der singulären zapf punkten in gleicher Weise, so daß die verschiedenen Äquipotentialflächen bestimmt werden. Dieses Poten- Beziehungen zwischen den Potentialen des Elektrodential kann z. B. durch geeignete Wahl der Randbedin- 30 systems, die für stabiles Arbeiten erforderlich sind, ungungen eingestellt werden. Die am leichtesten zu be- gestört aufrechterhalten werden, herrschenden Randbedingungen sind das Gleich- Bei Verwendung als Rückwärtswellenverstärker wird

potential der Übertragungsleitung und der Abstand der in bekannter Weise die axiale Strahlgeschwindigkeit leitenden Platten 63, 64. Im allgemeinen wird man diese ebenfalls an die axiale Phasengeschwindigkeit einer Platten auf dem gleichen Potential halten wie die 35 negativen Raum-Harmonischen angepaßt. Das EinKathode des Elektronenstrahlerzeugungssystems. Um gangssignal wird der Übertragungsleitung am kollekdie Kanten des bandförmigen Elektronenstrahls zu torseitigen Ende der Röhre zugeführt, das Ausgangsbegrenzen, verwendet man vorteilhafterweise an den signal am strahlerzeugerseitigen Ende ausgekoppelt. Platten 63, 64 sich in Längsrichtung erstreckende Vor- Man muß jedoch vorsichtig sein, daß der Strahlstrom Sprünge 63,4 und 63B bzw. 64,4 und 64B, die auf die 40 nicht zu groß wird, damit keine Rückwärtswellenlineare Anordnung der Elemente zu gerichtet sind, und schwingungen angefacht werden können und die Verzwar an Punkten, die etwas weiter auseinander liegen luste längs der Übertragungsleitung möglichst klein als die Kanten des Elektronenstrahls. Weiterhin ist es bleiben.

auch möglich, zwei bandförmige Strahlen zu ver- In Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Laufwenden, wobei dann jeweils einer auf jede singuläre 45 feldröhre 70 gezeigt, die eine Fingerleitung (InterÄquipotentialfläche in der oben beschriebenen Weise digitalleitung) als Wechselwirkungskreis verwendet, eingeführt wird, wenn eine hohe Leistung für wichtig Eine derartige Röhre kann als Vorwärtswellenverstärgehalten wird. ker, Rückwärtswellenverstärker oder Rückwärtswellen-

Eine Lauffeldröhre der beschriebenen Art kann in oszillator in üblicher Weise betrieben werden. Innerbekannter Weise in der mit Vorwärtswellen arbeitenden 50 halb einer luftleeren Hülle 71 befindet sich eine in geBetriebsart als Verstärker oder in der mit Rückwärts- eigneter Weise angebrachte Fingerleitung bekannter wellen arbeitenden Betriebsart als Verstärker oder als Art. Diese Leitung weist eine lineare Anordnung Oszillator arbeiten. Bei Verwendung als Vorwärts- leitender fingerartiger Elemente 72 auf, wobei aufwellenverstärker wird das Eingangssignal von einer einanderfolgende fingerartige Elemente an gegenüber-Signalquelle der Übertragungsleitung, die den Wechsel- 55 liegenden leitenden Stützteilen 73 und 74 zur Bildung Wirkungskreis bildet, an dem der Elektronenquelle der Interdigitalanordnung angebracht sind, die als benachbarten Ende zugeführt, während das (verstärkte) zickzackförmiger Weg für eine längs der Leitung fort-Ausgangssignal am anderen Ende, dem Kollektorende schreitende Welle dient (ähnlich der Röhre nach der Röhre, abgenommen wird. Die Übertragungs- Fig. 6). An gegenüberliegenden Flächen der Fingerleitung kann einfach dadurch angeschlossen werden, 60 leitung sind leitende Boden- bzw. Deckplatten 75 bzw. daß deren jeweiliges Ende mit dem Innenleiter einer 76 angebracht. Dadurch, daß die Fingerleitung von den Koaxialleitung verbunden wird. Bei Verwendung als Platten 75 und 76 isoliert ist und eine Potential diffe-Vorwärtswellenverstärker ist es bekanntlich von Vor- renz zwischen den Platten und der Fingerleitung beteil, längs der Übertragungsleitung eine Dämpfung ein- steht, ergibt sich ein Aufbau, der funktionsmäßig dem zufügen, um die Wirkung von Reflexionen, die Instabi- 65 in Fig. 1B gezeigten ähnlich ist, so daß sich wiederum litäten ergeben, zu vermindern. zwei singuläre Äquipotentalflächen ergeben, die als

Bei Verwendung als Rückwärtswellenoszillator wird stabile Bahnen für auf diese Flächen eingeführte Elekin bekannter Weise die axiale Elektronenstrahlge- tronen dienen. Bandförmige Elektronenstrahlen kön-

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nen von einer Elektronenquelle 77 auf jede dieser Elemente 91 bezüglich der leitenden Platten 92 und 93 singulären Äquipotentialflächen, wie oben beschrieben, auf einem positiven Potential gehalten (wie dies mit der richtigen Geschwindigkeit eingeführt werden, schematisch in Fig. 9 gezeigt ist), dann ergibt sich im um diesen singulären Äquipotentialflächen zu folgen. Zwischenraum zwischen den leitenden Platten 92, 93 Das Potential einer singulären Äquipotentialfläche 5 eine elektrostatische Potentialverteilung, die durch wird derart gewählt, daß die Axialgeschwindigkeit der zwei singuläre Äquipotentialflächen gekennzeichnet Elektronenströmung an die Phasengeschwindigkeit der ist, die die Zeichenebene schneiden, wie dies durch die Axialkomponente der elektrischen Feldstärke der gestrichelten Linien 94 und 95 dargestellt ist. Jede Welle, mit der eine Wechselwirkung erwünscht ist, an- dieser Äquipotentialflächen windet sich sinusartig um gepaßt ist. Koppelverbindungen können in bekannter io aufeinanderfolgende Elemente 91, wobei die beiden Weise an beiden Enden des Wechselwirkungskreises Flächen bezüglich der Ebene der linearen Anordnung vorgesehen sein. spiegelsymmetrisch zueinander liegen und sich in einer

In Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Lauf- Folge von in der Mitte zwischen benachbarten Elemenfeldröhre 80 dargestellt, bei der ein Teil einer Wendel- ten 91 liegenden Schnittlinien schneiden. Das Potential leitung als Wechselwirkungsabschnitt verwendet wird 15 der singulären Äquipotentialflächen kann durch geeig- und in der das erfindungsgemäße Prinzip zur An- nete Wahl der Potentiale der Fokussierungsanordnung wendung kommt. Innerhalb einer luftleeren Hülle 81 auf einen gewünschten Wert gebracht werden,
ist eine Wendel 82 befestigt, die als Wechselwirkungs- Ein Elektronenstrahl wird wiederum auf eine dieser

kreis dient. Um die Wendel als Fokussierungselektrode singulären Äquipotentialflächen mit der richtigen gemäß der Erfindung verwenden zu können, ist ein 20 Geschwindigkeit eingeführt.

Teil S2A der Wendel abgeflacht, um eine koplanare Dies geschieht durch einElektronenstrahlerzeugungs-

lineare Anordnung von in Abständen angebrachten system, das eine Kathode 96, eine Strahlbündelungsleitenden Elementen zu bilden, die als lineare Element- elektrode 97 und eine Beschleunigungsanode 98 aufanordnung der in Fig. IB gezeigten Art dient. Auf weist. Da das Elektronenstrahlerzeugungssystem vorentgegengesetzten Seiten dieser Elementanordnung 25 zugsweise derart ausgeführt ist, daß es einen bandsind zwei leitende Platten 83 und 84 angebracht, die als förmigen Elektronenstrahl liefert, der sich senkrecht Begrenzungsplatten gemäß Fig. 1B dienen. Die Wendel zur Zeichenebene erstreckt, sind dessen Elektroden ist von den Platten isoliert und liegt auf einem geeig- ebenfalls so angeordnet, daß sie sich senkrecht zur neten positiven Potential, so daß sich zwei singuläre Zeichenebene erstrecken. Die Kathode 96 ist von Äquipotentialflächen ergeben, die sich entlang dieses 30 üblicher Bauart und weist ein Heizröhrchen 96^4 und flachen Teiles der Wendel erstrecken. Ein bandförmiger einen elektronenemittierenden Teil 96B auf. Die von Elektronenstrahl wird von einer geeigneten Elektronen- dem elektronenemittierenden Teil ausgehenden Elekquelle 85 aus mit der richtigen Geschwindigkeit auf tronen werden durch die Bündelungselektrode 97 zu eine dieser Äquipotentialflächen eingeführt. Wie in den einem Elektronenstrahl zusammengefaßt. Die Beweiter oben beschriebenen Röhren wird das Potential 35 schleunigungsanode 98 beschleunigt die Elektronen der singulären Äquipotentialflächen derart gewählt, auf die gewünschte Geschwindigkeit. Die Oberfläche daß die für die Fokussierungswirkung richtige Elek- 98^4 der Beschleunigungsanode fällt mit der singulären tronengeschwindigkeit auch für die Wechselwirkung Äquipotentialfläche 95 zusammen,
zwischen dem Elektronenstrahl und der längs der Die Länge dieses Teils der Beschleunigungsanode

Wendel fortschreitenden Signalwelle geeignet ist. Die 40 beträgt etwa eine viertel bis eine halbe Periode der Signalwelle kann dabei mittels der üblichen Koppel- sinusartigen Fläche 95. Die Beschleunigungsanode 98 technik am einen Ende der Wendelleitung zugeführt wird auf einem positiven Potential bezüglich der und am anderen Ende der Wendelleitung abgenommen Kathode 96 gehalten, das dem Potential der singulären werden. Äquipotentialfläche 95 entspricht. Der Elektronen-

Für den Fachmann ist es einleuchtend, daß das bei 45 strahl tritt durch eine Öffnung 99 in der Beschleunider Röhre gemäß Fig. 8 verwendete Prinzip noch gungsanode 98 in einem Bereich aus, der dem Schnittdahingehend ausgebaut werden kann, daß ein Elek- bereich der beiden singulären Äquipotentialflächen 94, tronenstrahl ringförmigen Querschnitts längs einer in 95 entspricht. Für diesen Schnittbereich ist es kennüblicher Weise aufgebauten Wendel geführt wird (d.h. zeichnend, daß dort keine elektrische Feldstärke voreiner Wendel, deren Wicklung gleichmäßig verläuft 50 handen ist. Da demgemäß die elektrische Feldstärke und deren Querschnitt kreisförmig ist) und innere und in diesem Bereich angenähert Null ist, kann der Elekäußere zylindrische und koaxial zur Wendel liegende tronenstrahl an dieser Stelle ungehindert auf die Elektroden als leitende seitliche Begrenzungsteile ver- Äquipotentialfläche 95 eingeführt werden, um entlang wendet werden. Die aufeinanderfolgenden Windungen dieser Fläche fortzuschreiten.

der Wendel bilden die sich in Längsrichtung erstrek- 55 Für die beschriebene Fokussierungsanordnung ist es kende Anordnung von »parallelen, leitenden Elemen- kennzeichnend, daß die eigentliche Elektronenquelle ten«, und es ergeben sich dann zwei wendelförmig ver- von der Fokussierungsanordnung durch die Beschleulaufende singuläre Äquipotentialflächen, die sich je- nigungsanode 98 wirksam abgeschirmt ist. Demgemäß weils sinusartig um die aufeinanderfolgenden Windun- ist jede unerwünschte Beeinflussung zwischen dem gen der Wendel herumwinden. 60 Elektronenstrahlerzeugungssystem und der Fokussie-

In der Anordnung nach Fig. 9 sind eine Anzahl rungsanordnung beseitigt.

leitender Elemente 91, die aus gewöhnlichen Drähten Am anderen Ende der linearen Elementanordnung

bestehen, dargestellt. Diese Drähte erstrecken sich wird der Elektronenstrahl durch eine Auffangelektrode senkrecht zur Zeichenebene und bilden eine lineare 100 aufgefangen, die bezüglich der Elektronenquelle Anordnung in Längsrichtung des erwünschten Elek- 65 ein geeignetes positives Potential aufweist. Ublichertronenflusses. An gegenüberliegenden Seiten befinden weise liegt die Auffangelektrode auf dem Potential der sich leitende Teile 92 und 93, die als leitende Begren- Elemente 91. Um die Einwirkung der Auffangelektrode zung dienen. Werden, wie bereits erwähnt, die leitenden 100 auf die durch die Fokussierungsanordnung gebil-

dete Potentialverteilung möglichst klein zu halten, ist die Auffangelektrode hinter einer Abschirmelektrode 101 angeordnet. Diese Elektrode 101 ist in dem Bereich geschlitzt, in dem die singuläre Äquipotentialfläche 94, auf der der Elektronenstrahl fortschreitet, die Fläche 101.4 schneidet. Die Fläche 101A der Elektrode 101 fällt mit einem Teil der anderen singulären Äquipotentialfläche 95 zusammen und liegt auf dem für diese Äquipotentialfläche kennzeichnenden Gleichpotential, Daher ist auch die Auffangelektrode 100 wirksam von dem durch die Fokussierungsanordnung gebildeten elektrostatischen Feld abgeschirmt.

In einer besonderen Ausführungsform hatten die Elemente 91 einen Durchmesser von 1,5 mm, einen Mittenabstand von 3,81 mm und ein Potential von + 350 Volt. Die leitenden Platten 92 und 93 hatten einen gegenseitigen Abstand von 4,57 mm und ein Potential von —190 Volt. Die Beschleunigungsanode 98 lag auf einem Potential von + 225 Volt. Die Kathode 96 lag auf Erdpotential (Nullpotential) und die Strahlbündelungselektrode 97 auf etwa + 0,5 Volt.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrostatische Fokussierungsanordnung zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, deren Verzögerungsleitung zumindest im Wechselwirkungsbereich aus periodisch aufeinanderfolgenden, quer zum Elektronenstrahl und parallel zueinander angeordneten geradlinigen zylindrischen Teilen besteht, die in Elektronen-Strahlrichtung derart fluchtend hintereinanderliegen, daß die Abstände zwischen einander jeweils benachbarten Teilen erheblich größer sind als die Querschnittsausdehnungen der einzelnen zylindrischen Teile, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der hintereinanderliegenden zylindrischen Teile und parallel zu diesen Teilen je ein plattenförmiger Leiter angeordnet und mit einem gegenüber der Verzögerungsleitung derart negativen Gleichpotential beaufschlagt ist, daß im Raum zwischen den beiden plattenförmigen Leitern ein Äquipotentialfeld entsteht, das zwei in Elektronenstrahlrichtung sinusförmig an den hintereinanderliegenden zylindrischen Teilen sich vorbeiwindende Äquipotentialflächen enthält, die, einander jeweils zwischen benachbarten zylindrischen Teilen durchdringend, symmetrisch zu einer durch die Achsen der zylindrischen Teile gelegten Ebene verlaufen (singuläre Äquipotentialflächen), und daß die Strahlelektronen von der Elektronenquelle aus derart, insbesondere auch mit einer solchen Geschwindigkeit, in das genannte Äquipotentialfeld eingeführt werden, daß sie längs der Verzögerungsleitung zumindest im wesentlichen auf sinusförmigen Bahnen fortschreiten, die einer der singulären Äquipotentialflächen angehören (Slalomfokussierung).

2. Elektrostatische Fokussierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinanderliegenden zylindrischen Teile die ineinandergreifenden Glieder einer Interdigitalleitung sind.

3. Elektrostatische Fokussierungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle mit der Einrichtung zum Einführen der Elektronen in das Äquipotentialfeld dort angeordnet ist, wo sich die beiden singulären Äquipotentialflächen durchdringen (Fig. 3).

4. Elektrostatische Fokussierungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen der Elektronen in das Äquipotentialfeld eine Beschleunigungsanode aufweist, von deren dem Äquipotentialfeld zugewandter Oberfläche ein Teil mit einer der singulären Äquipotentialflächen zusammenfällt und deren Elektronendurchtrittsöffnung in tangentialer Verlängerung der anderen singulären Äquipotentialfläche verläuft (Fig. 9).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 515 068.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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