DE1124609B

DE1124609B - Electron beam generation and bundling system, especially for transit time tubes

Info

Publication number: DE1124609B
Application number: DEC16246A
Authority: DE
Inventors: Ernest Rostas
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1957-02-13
Filing date: 1958-02-06
Publication date: 1962-03-01
Also published as: NL103339C; GB855373A; BE564301A; CH349005A; FR1168582A

Description

INTERNAT.KL. H Ol jINTERNAT.KL. H Ol j

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT:NOTICE THE REGISTRATION ANDOUTPUTE EDITORIAL:

C 16246 IXd/21gC 16246 IXd / 21g

6. FEBRUAR 1958FEBRUARY 6, 1958

1. MÄRZ 1962MARCH 1, 1962

Zur gebündelten Führung eines Elektronenstrahls über eine größere Wegstrecke, beispielsweise bei Lauffeldröhren, bedient man sich meist eines magnetischen Führungsfeldes, um die Richtung und den Querschnitt des Elektronenstrahls aufrechtzuerhalten. Wenn man dazu ein homogenes Magnetfeld benutzt, bringt dieses Feld Schwierigkeiten mit sich für die anfängliche Konvergenzzone des Elektronenstrahls. Die Bedeutung dieser Konvergenzzone für das Verhalten des Elektronenstrahls in seinem späteren geradlinigen Teil ist im folgenden kurz ausgeführt.For bundled guidance of an electron beam over a longer distance, for example at Running field tubes, one usually uses a magnetic guide field to determine the direction and the Maintain cross section of the electron beam. If you use a homogeneous magnetic field for this, this field creates difficulties for the initial convergence zone of the electron beam. the Significance of this convergence zone for the behavior of the electron beam in its later straight line Part is briefly outlined below.

Ohne das Vorhandensein eines elektrischen Feldes verlaufen in einem homogenen Magnetfeld parallel zu den magnetischen Induktionslinien eingeschossene Elektronen auf geradlinigen Bahnen parallel zu den magnetischen Induktionslinien. Gewöhnlich ist aber der geradlinigen Elektronenbewegung eine rotierende Bewegung überlagert. Diese rotierende Bewegung, deren Achse parallel zum Elektronenstrahl verläuft, kann durch die Raumladung des Elektronenstrahls bedingte radiale Kräfte, aber auch durch jede zu den magnetischen Induktionslinien senkrechte Geschwindigkeitskomponente hervorgerufen werden, die die Elektronen zum Zeitpunkt ihres Eintritts in das homogene Magnetfeld innegehabt haben. Aus der überlagerten Rotationsbewegung ergibt sich in der Regel periodisch längs des Elektronenstrahls eine Verbreiterung des Elektronenstrahls, d. h., der Elektronenstrahl ist wellig. Diese Ausweitung des Elektronenstrahls ist am schwächsten und seine Wellung gleich Null, wenn der gesamte Elektronenstrahl unter der alleinigen Wirkung seiner Raumladung um seine Achse rotiert. Um diesen Optimalfall, die sogenannte Brillouin-Strömung, zu erreichen, ist es nicht allein notwendig, daß die magnetische Induktion einem von dem Radius, der Stromstärke und der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls abhängigen kritischen Wert angepaßt ist, sondern daß dieses Magnetfeld auch eine besondere Form an der Eintrittsstelle des Elektronenstrahls aufweist.Without the presence of an electric field, they run parallel in a homogeneous magnetic field Electrons injected to the magnetic induction lines on straight paths parallel to the magnetic induction lines. Usually, however, the rectilinear movement of electrons is rotating Superimposed movement. This rotating movement, the axis of which is parallel to the electron beam, can be caused by the space charge of the electron beam, but also by any of the magnetic induction lines perpendicular velocity component are caused, which the Electrons at the time of their entry into the homogeneous magnetic field. From the superimposed rotational movement usually results periodically along the electron beam Broadening of the electron beam, d. that is, the electron beam is wavy. This expansion of the electron beam is weakest and its undulation is zero when the entire electron beam is below the sole effect of its space charge rotates around its axis. To this optimal case, the so-called To achieve Brillouin current, it is not only necessary that magnetic induction a critical one that depends on the radius, the current intensity and the speed of the electron beam Value is adjusted, but that this magnetic field also has a special shape at the point of entry of the electron beam.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um die Elektronen in das homogene Magnetfeld eintreten zu lassen. Entweder wird die Elektronenquelle (Elektronenkanone) vom Magnetfeld abgeschirmt, wobei dann die Elektronen durch eine in dem Schirm vorgesehene öffnung in das Magnetfeld eintreten, oder die Elektronenquelle befindet sich innerhalb des Magnetfeldes, in welchem Falle man von einer »eingetauchten« Kathode spricht.There are two ways to let the electrons enter the homogeneous magnetic field. Either the electron source (electron gun) is shielded from the magnetic field, and then the electrons enter the magnetic field through an opening provided in the screen, or the electron source is located within the magnetic field, in which case one is of a "submerged" Cathode speaks.

Die Anwendung der ersteren dieser beiden Möglichkeiten bringt theoretisch die Brillouin-Strömung zustande, jedoch sind die geometrischen Bedin-Elektronenstrahlerzeugungs- The application of the former of these two possibilities theoretically brings about the Brillouin current come about, but the geometric conditions are electron beam generating

und -bündelungssystem, insbesondere fürand bundling system, especially for

LaufzeitröhrenTransit time tubes

Anmelder:Applicant:

Compagnie Frangaise Thomson-Houston,
ParisCompagnie Frangaise Thomson-Houston,
Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky, Patentanwalt, München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky, patent attorney, Munich-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 13. Februar 1957 (Nr. 731 674)Claimed priority:
France of February 13, 1957 (No. 731 674)

Ernest Rostas, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenErnest Rostas, Paris,
has been named as the inventor

gungen ziemlich kritisch und nicht immer zu verwirklichen. was quite critical and not always realizable.

Die zweite Möglichkeit schließt grundsätzlich die anfängliche Brillouin-Strömung aus. Man kann jedoch praktisch recht beachtliche Ergebnisse erzielen, wenn man es so einrichtet, daß in der Konvergenzzone die Elektronenbahnen die magnetischen Induktionslinien sowenig als möglich schneiden. Es ist daher notwendig, daß in dieser Zone die magnetischen Induktionslinien den Elektronenbahnen so folgen, wie diese sich ohne das Magnetfeld einstellen würden. Die magnetischen Feldlinien und die Elektronenbahnen müssen hierbei schon in unmittelbarer Nähe der Kathode, wo die Geschwindigkeit der Elektronen noch gering ist, so genau wie möglich zusammenfallen. Da die Anfangsrichtung der Elektronenbahnen auf der Kathodenemissionsfläche senkrecht steht, muß also die Kathodenemissionsfläche mit einer Äquipotentialfläche der im Bereich der Kathode herrschenden magnetischen Induktion zusammenfallen. The second possibility basically excludes the initial Brillouin current. However, one can achieve quite remarkable results in practice if it is arranged so that in the convergence zone the Electron trajectories cut the magnetic induction lines as little as possible. It is therefore necessary that in this zone the magnetic induction lines follow the electron orbits as these would occur without the magnetic field. The magnetic field lines and the electron orbits must be in the immediate vicinity of the cathode, where the speed of the electrons is still low, coincide as closely as possible. Because the initial direction of the electron orbits is perpendicular to the cathode emission surface, so the cathode emission surface must coincide with an equipotential surface of the magnetic induction prevailing in the region of the cathode.

Es sind bereits Elektronenstrahlerzeugungs- und -bündelungssysteme bekannt, die der vorgenannten Bedingung genügen. Diese Systeme bedienen sich der natürlichen Divergenz eines sich am Ende einer Spule ausbildenden magnetischen Feldes, wobei dieThere are already known electron beam generating and focusing systems, those of the aforementioned Condition are sufficient. These systems make use of the natural divergence of one at the end of one Coil forming magnetic field, the

209 517/335209 517/335

gewünschte Form der Divergenz entweder mittels einer zwischen Spule und der Elektronenkanone angeordneten ferromagnetischen Blende, mittels eines die Elektronenkanone koaxial umschließenden ferromagnetischen Zylinders oder mittels einer zweiten, ein Magnetfeld in umgekehrter Richtung erzeugenden Spule erzielt wird. Diese bekannten Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie eine sehr schwierige experimentelle Einstellung erfordern, um den gewünschten Verlauf der magnetischen Induktionslinien zu erreichen.desired shape of the divergence either by means of one arranged between the coil and the electron gun ferromagnetic diaphragm, by means of a ferromagnetic diaphragm which coaxially surrounds the electron gun Cylinder or by means of a second, generating a magnetic field in the opposite direction Coil is achieved. However, these known devices have the disadvantage that they are very difficult require experimental adjustment in order to obtain the desired course of the magnetic induction lines to reach.

Die Erfindung betrifft nun ein Elektronenstrahlerzeugungs- und -bündelungssystem, insbesondere für Laufzeitröhren, zur Erzeugung und gebündelten Führung eines Elektronenstrahls von kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt, bei dem die aus einer konkaven Kathode austretenden Elektronen zunächst durch inhomogene elektrische und magnetische Felder, deren Feldlinien zumindest im wesentlichen parallel zu den gewünschten Elektronenbahnen verlaufen, konvergierend gebündelt und dann in einen parallelen Elektronenstrahl übergeführt werden, der längs seines Weges durch ein homogenes Magnetfeld gebündelt geführt wird, und bei dem die Kathode derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Kathodenemissionsfläche zumindest annähernd mit einer Äquipotentialfläche der im Bereich der Kathode herrschenden magnetischen Induktion zusammenfällt, wobei der den erwähnten vorbekannten Einrichtungen anhaftende Nachteil dadurch vermieden wird, daß erfindungsgemäß die Kathodenemissionsfläche in einer Aushöhlung eines ferromagnetischen Teiles angeordnet ist.The invention now relates to an electron beam generating and focusing system, in particular for Time-of-flight tubes, for the generation and bundled guidance of an electron beam of circular or rectangular cross-section in which the electrons emerging from a concave cathode initially due to inhomogeneous electric and magnetic fields whose field lines are at least essentially parallel run to the desired electron orbits, converging bundled and then into one parallel electron beam are transferred along its path through a homogeneous magnetic field is guided in a bundled manner, and in which the cathode is designed and arranged in such a way that the cathode emission surface at least approximately with an equipotential surface that prevails in the region of the cathode magnetic induction coincides with the aforementioned prior art devices Adhering disadvantage is avoided in that, according to the invention, the cathode emission surface in a cavity of a ferromagnetic part is arranged.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung (Fig. 1) ist hinter der Kathode, vorzugsweise in der Röhre selbst, ein ferromagnetischer Teil angeordnet, dessen der Kathode zugewandte Fläche einen Hohlkegel bildet. Die Äquipotentialflächen der im Bereich der Kathode herrschenden magnetischen Induktion bestehen dann aus Rotations-Hyperboloiden, deren gemeinsamer Asymptotenkegel durch die Hohlkegelfläche der Aushöhlung des ferromagnetischen Teiles gebildet ist. Läßt man nun die der Kathode zugewandte Oberfläche der Krümmungskugel eines dieser Hyperboloide mit der Kathodenemissionsfläche zusammenfallen, genügt man mit einer guten Annäherung der gestellten Bedingung.According to one embodiment of the invention (Fig. 1) is behind the cathode, preferably in the tube itself, a ferromagnetic part is arranged, the surface of which facing the cathode forms a hollow cone. The equipotential surfaces of the magnetic induction prevailing in the area of the cathode exist then from rotational hyperboloids, their common asymptotic cone through the hollow conical surface the cavity of the ferromagnetic part is formed. If one now leaves the one facing the cathode If the surface of the sphere of curvature of one of these hyperboloids coincide with the cathode emission surface, a good approximation is sufficient the condition set.

Für einen gegebenen Kathodenradius besteht noch ein weiterer Freiheitsgrad in der Anordnung des die hohlkegelförmige Fläche aufweisenden ferromagnetischen Teiles. Die die Kathodenemissionsfläche enthaltende Krümmungskugel läßt sich nämlich als die Krümmungskugel einer ganzen Hyperboloidenschar mit Asymptotenkegeln verschiedener Öffnungswinkel darstellen. Durch Wahl des Öffnungswinkels des Asymptotenkegels kann man die magnetischen Induktionslinien mit den Elektronenbahnen über eine mehr oder weniger große Länge zur Deckung bringen.For a given cathode radius, there is still another degree of freedom in the arrangement of the die Ferromagnetic part having a hollow conical surface. The one containing the cathode emission surface The sphere of curvature can be seen as the sphere of curvature of a whole family of hyperbolids represent different opening angles with asymptotic cones. By choosing the opening angle of the Asymptotic cone one can connect the magnetic induction lines with the electron orbits via a bring more or less great length to coincide.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2) ist die Kathode selbst aus einem ferromagnetisehen Werkstoff gefertigt. In diesem Falle ist es wesentlich, daß der benutzte Werkstoff bei der Betriebstemperatur der Kathode noch ferromagnetisch ist, d.h. daß sein Curie-Punkt ziemlich hoch sein muß. Für Kathodenemissionsflächen aus Erdalkalimetalloxyden mit Betriebstemperaturen zwischen 800 und 850° C kann man als Kathodenwerkstoff beispielsweise Kobalt verwenden, dessen Curie-Punkt bei etwa 1100° C liegt und dessen elektrochemische Eigenschaften es als Kathodenkörper verwenden lassen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man den ferromagnetischen Kathodenkörper auch mit einer Schicht aus einem ferromagnetischen Material überziehen, das bei der Kathodenbetriebstemperatur nicht mehr ferromagnetisch ist, wie Nikkei in Blech- oder Gitterform, wenn die Dicke dieser Schicht genügend schwach ist, damit an der emittierenden Fläche der Kathode der Verlauf der magnetischen Induktionslinien wenigstens nahezu der gleiche ist wie an der Oberfläche des ferromagnetischen Kathodenkörpers selbst. In diesem Falle braucht man sich nicht um die elektrochemischen Eigenschaften des ferromagnetischen Werkstoffs des Kathodenkörpers zu bekümmern; es lassen sich dafür dann industrielle Legierungen verwenden, die Eisen und Kobalt, z. B. zu ungefähr gleichen Teilen (mit einem Curie-Punkt von etwa 950° C), enthalten.According to a further embodiment of the invention (FIG. 2), the cathode itself is made of a ferromagnetic layer Material manufactured. In this case it is essential that the material used is still ferromagnetic at the operating temperature of the cathode i.e. that its Curie point must be quite high. For cathode emission surfaces made of alkaline earth metal oxides with operating temperatures between 800 and 850 ° C can be used as a cathode material, for example Use cobalt, the Curie point of which is around 1100 ° C and its electrochemical Features make it use as a cathode body. According to a further development of the invention you can also use the ferromagnetic cathode body with a layer of a ferromagnetic Coating material that is no longer ferromagnetic at the cathode operating temperature, such as Nikkei in sheet metal or grid form, if the thickness of this layer is sufficiently weak to allow the emitting Area of the cathode of the course of the magnetic induction lines at least almost the is the same as on the surface of the ferromagnetic cathode body itself. In this case there is no need to worry about the electrochemical properties of the ferromagnetic material of the To worry about cathode body; industrial alloys, iron, can then be used for this and cobalt, e.g. B. in approximately equal parts (with a Curie point of about 950 ° C) included.

so Infolge der ferromagnetischen Eigenschaften eines derartigen Kathodenkörpers bleibt die Anfangsrichtung der magnetischen Induktionslinien tatsächlich senkrecht zur emittierenden Kathodenfläche, und zwar im gesamten Emissionsbereich, einschließlich des Randes. Wenn indessen die Kathode der einzige ferromagnetische Körper ist, laufen die Magnetfeldlinien auf die Kathode zu zwangläufig zusammen; die magnetischen Induktionslinien entfernen sich dadurch sehr rasch von der gewünschten Anfangsrichtung.so as a result of the ferromagnetic properties of a Such a cathode body actually remains the initial direction of the magnetic induction lines perpendicular to the emitting cathode surface in the entire emission area, including the Edge. If, however, the cathode is the only ferromagnetic body, the magnetic field lines run on the cathode too inevitably related; the magnetic induction lines move away very quickly from the desired starting direction.

Damit sie aber die gewünschte Anfangsrichtung über eine genügende Länge beibehalten, ist es daher notwendig, daß die hohlkugelförmige Oberfläche der Kathode nach außen zu durch eine ebenfalls hohlkugelförmige Fläche eines weiteren ferromagnetischenIn order for them to maintain the desired initial direction over a sufficient length, it is therefore necessary to that the hollow spherical surface of the cathode to the outside by a likewise hollow spherical Surface of another ferromagnetic

Körpers verlängert wird, der die Kathode ringförmig umgibt. Die magnetischen Induktionslinien werden dann in ihrem Verlauf nur sehr wenig abgelenkt sein, wenn aus thermischen Gründen zwischen den beiden Körpern ein schmaler, ringsum laufender Spalt vor-Body is extended, which surrounds the cathode in a ring. The magnetic induction lines will be then be distracted very little in their course, if for thermal reasons between the two Bodies a narrow gap running all around

gesehen ist. Im übrigen ist die Genauigkeit des dem Elektronenstrahl zugewandten Flächenprofils des ringförmigen Körpers nicht von sehr großer Bedeutung. Es genügt vielmehr, daß längs der durch den Spalt gegebenen Trennlinie die beiden Flächen etwais seen. In addition, the accuracy of the surface profile facing the electron beam is annular body not of very great importance. Rather, it is sufficient that along the Gap given dividing line the two surfaces approximately

den gleichen Tangentialkegel besitzen. In bestimmten Fällen kann der Außenkörper sogar mit der ersten Fokalisierungselektrode zusammenfallen, die z. B. bei der Pierce-Optik von einem Kegel gebildet ist, der die Kathodenfläche unter einem Winkel von 22,5° schneidet.have the same tangential cone. In certain cases, the outer body can even match the first Focussing coincide, the z. B. is formed in the Pierce optics by a cone that the Cathode surface cuts at an angle of 22.5 °.

Wenn auch die bisher dargelegten Betrachtungen sich auf drehsymmetrische Elektronenkanonen beziehen, so ist doch die Erfindung ebenfalls anwendbar auf analoge Aufbauten, die nur in bezug auf eine Ebene symmetrisch sind, indem man für diese die bisherigen Kugel- und Kegelbegriffe durch Zylinder- und Flächenwinkelbegriffe ersetzt. Man erhält so Anordnungen zum Bündeln bandförmiger Elektronenstrahlen.Even if the considerations presented so far relate to rotationally symmetrical electron guns, so the invention is also applicable to analog structures that only relate to are symmetrical on a plane by referring to the previous spherical and conical terms Replaced cylinder and dihedral terms. This gives arrangements for bundling ribbon-shaped Electron beams.

An Hand der Zeichnungen, die erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele (Fig. 1 und 2) und die Anwendung bei einer Wanderfeldröhre (Fig. 3) veranschaulichen, sollen weitere technische Merkmale und Vorteile der Erfindung zum besseren Verständnis derselben nunmehr beschrieben werden.With reference to the drawings, the exemplary embodiments according to the invention (FIGS. 1 and 2) and the application in a traveling wave tube (Fig. 3) illustrate further technical features and advantages of the invention will now be described for a better understanding of the same.

Bei der Elektronenkanone der Fig. 1 ist die eine hohlkugelförmige Emissionsfläche besitzende Kathode 1 in einer Aushöhlung eines ferromagnetischenIn the electron gun of FIG. 1, the cathode is the cathode which has a hollow spherical emission surface 1 in a cavity of a ferromagnetic

elektroden 25 und 27 verlaufen durch das Innere der Isolierstützen 22 und 22' zu den Durchführungsstiften 28 und 29. Die Kathode 17 und die Fokalisierungselektrode 24 sind an den einen der Zuführungsleiter 5 des Heizfadens geschaltet und demzufolge mit dem Stift 30 verbunden. Das andere Ende des Heizfadens ist an den Stift 31 angeschlossen. Die Wendel 32 liegt unter Zwischenschaltung geradliniger Leiter 33 und 34 einerseits an der Elektrode 27, andererseits an derElectrodes 25 and 27 run through the interior of the insulating supports 22 and 22 'to the lead-through pins 28 and 29. Cathode 17 and focusing electrode 24 are attached to one of the lead wires 5 of the filament switched and consequently connected to the pin 30. The other end of the filament is connected to pin 31. The helix 32 is interposed with straight conductors 33 and 34 on the one hand at the electrode 27, on the other hand at the

Teiles 2 derart angeordnet, daß die Kathodenemissionsfläche ungefähr eine Äquipotentialfläche der
im Bereich der Kathode herrschenden magnetischen
Induktion bildet. Die emittierende Fläche der Kathode ist ein Teil der Oberfläche der Krümmungskugel 3 eines Rotations-Hyperboloids 4, dessen
Asymptotenkegel 5 mit dem Hohlkegel 5' des ferromagnetischen Teiles 2 zusammenfällt. Die Kathode 1
wird von einem Zyünder 6 aus Blech geringer Stärke
gehalten, der als thermischer Isolator dient und an io topfförmigen Elektrode 35, die die zweite Stirnseite seinem einen Ende an dem aus nichtferromagne- des Hochfrequenzraumes begrenzt. Hinter dieser Elektischem Werkstoff bestehenden Teil 7 befestigt ist. trode 35 ist der Kollektor 36 angeordnet. Dieser Das zylindrische Teilstück 8 dieses Teiles 7 dient als bildet einen Teil des luftdicht abgeschlossenen Wärmeschirm und das kegelige Teilstück 9 als Fo- Röhrenkolbens 37. Die übrigen Teile des Kolbens 37 kalisierungselektrode. Das Teil 7 ist ferner längs 15 sind aus Glas gefertigt. Der Aufbau außerhalb der seines Randes 10 an dem ferromagnetischen Teil 2 Röhre besteht aus Fokussierungsspulen 38, 39 und befestigt und sichert damit die genaue Lage der Ka- 40 zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls thode 1 in der Aushöhlung des ferromagnetischen und aus dem Eingangs- und dem Ausgangshohlleiter Teiles 2. Ein mit einer Isolierschicht 12 ausgestatteter 41 und 42. Letztere sind mit den Endteilen 33 und 34 Heizfaden 11 dient zur Heizung der Kathode. Die 20 der Wendel 32 gekoppelt. Die drei aus einem nicht-Zuführungsleitungen verlaufen durch einen in der ferromagnetischen Werkstoff gefertigten Zylinder-Mitte des ferromagnetischen Teiles 2 ausgesparten
Kanal 13. Vor der Kathode, im Bereich der Elektronenströmung, ist die durch diesen Kanal hervorgerufene Störung der magnetischen Induktionslinien 35
vernachlässigbar. Die Beschleunigungselektrode 14
wird von an dem Teil 7 befestigten Isolierstäbchen 15
und 15' gehaltert. Die Linien 16 veranschaulichen
schematisch den Umriß des Elektronenstrahls,Part 2 arranged so that the cathode emission surface approximately an equipotential surface of the
magnetic prevailing in the area of the cathode
Induction forms. The emitting surface of the cathode is part of the surface of the sphere of curvature 3 of a rotational hyperboloid 4, the
Asymptotic cone 5 coincides with the hollow cone 5 'of the ferromagnetic part 2. The cathode 1
is of a Zyünder 6 made of sheet metal of low thickness
held, which serves as a thermal insulator and on io cup-shaped electrode 35, which delimits the second end of its one end from the non-ferromagnetic high-frequency space. Behind this electrical material existing part 7 is attached. trode 35, the collector 36 is arranged. The cylindrical section 8 of this part 7 serves as a part of the airtight heat shield and the conical section 9 as a Fo-tubular piston 37. The remaining parts of the piston 37 are kalizing electrode. The part 7 is also longitudinal 15 are made of glass. The structure outside of its edge 10 on the ferromagnetic part 2 tube consists of focusing coils 38, 39 and fastened and thus secures the exact position of the cable 40 for the bundled guidance of the electron beam method 1 in the cavity of the ferromagnetic and from the input and the Output waveguide part 2. A 41 and 42 equipped with an insulating layer 12. The latter are with the end parts 33 and 34. Filament 11 is used to heat the cathode. The 20 of the helix 32 are coupled. The three non-supply lines run through a cylinder center of the ferromagnetic part 2 made in the ferromagnetic material
Channel 13. In front of the cathode, in the area of the electron flow, is the disturbance of the magnetic induction lines 35 caused by this channel
negligible. The accelerating electrode 14
is made of insulating rods 15 attached to part 7
and 15 'supported. The lines 16 illustrate
schematically the outline of the electron beam,

Bei der Elektronenkanone der Fig. 2 ist die eine 30 liefert den Heizstrom. Die Spulen 38, 39, 40 werden hohlkugelförmige Emissionsfläche besitzende Ka- von einer Spannungsquelle 49 unter Zwischenschalthode 17 aus einem ferromagnetischen Werkstoff mit tung von drei voneinander unabhängigen Regelwiderhohem Curie-Punkt, beispielsweise Kobalt, gefertigt. ständen 50, 51, 52 stromversorgt, mit denen sich die Ihr hohlkugelförmiger Bereich ist mit einer dünnen Stärke des magnetischen Feldes längs der Röhren-Schicht 17' aus gesintertem Nickelpulver überdeckt, 35 achse einstellen läßt und durch deren Einstellung die als Unterlage für die Emissionsschicht 17" dient. man an den Enden der Röhre, insbesondere im Be-Die Kathode ist von einem ferromagnetischen Ring- reich der Elektronenkanone, eine bestimmte Form stück 18 umgeben, dessen hohlkugelförmige Fläche der Divergenz des Magnetfeldes erzielen kann. Nach-19 die hohlkugelförmige Kathodenfläche fortsetzt. dem in unmittelbarer Nachbarschaft der Kathode die Die Kathode wird von einem Zylinder 20 aus Blech 40 Richtung der magnetischen Induktionslinien durch geringer Stärke getragen, der an seinem einen Ende die Form der Kathode und des ringförmigen ferroan der ringförmigen Platte 21 befestigt ist. Keramik- magnetischen Körpers 18 bestimmt ist, läßt sich in stützen 22 und 22' verbinden die Platte 21 mit dem der von der Kathode weiter entfernten Zone das be-Ringkörper 18 und sichern somit die genaue Lage des absichtigte Zusammenfallen der magnetischen Indukletzteren gegenüber der Kathode. Ein isolierter Heiz- 45 tionslinien mit den Elektronenbahnen durch sorgfaden 23 dient zur Heizung der Kathode. Eine aus fältige Einstellung der Ströme der Spulen 38 und 39 nichtferromagnetischem Werkstoff bestehende Fokalisierungselektrode 24 (Pierce-Elektrode) ist auf
dem Ringstück 18 derart befestigt, daß die gedachte
Verlängerung ihres konischen Teiles durch den Rand 50
der Kathode verläuft. Die Stützen 22 und 22' tragen
gleichzeitig die Beschleunigungselektrode 25. Die
Linien 26 geben den Umriß des Elektronenstrahls an.
Fig. 3 zeigt als Anwendungsbeispiel einer Ausführungsform der Erfindung eine Wanderfeldröhre, deren 55
Elektronenstrahl durch eine Elektronenkanone mitIn the electron gun of FIG. 2, one 30 supplies the heating current. The coils 38, 39, 40 are made of a ferromagnetic material with three independent Curie points, for example cobalt, which have hollow spherical emission surfaces from a voltage source 49 with an intermediate switch 17. Stands 50, 51, 52 are supplied with power, with which the hollow spherical area is covered with a thin strength of the magnetic field along the tube layer 17 'made of sintered nickel powder, 35 axis can be adjusted and, by setting it, the as a base for the emission layer 17 The cathode is surrounded by a ferromagnetic ring area of the electron gun, a certain shaped piece 18 whose hollow spherical surface can achieve the divergence of the magnetic field The cathode is supported by a cylinder 20 made of sheet metal 40 in the direction of the magnetic induction lines through low strength, which is attached at one end to the shape of the cathode and the annular ferroon the annular plate 21. Ceramic magnetic Body 18 is determined can be in supports 22 and 22 'connect the plate 21 with that of the zone further away from the cathode, the be-ring body 18 and thus ensure the exact position of the intentional collapse of the magnetic inductors relative to the cathode. An isolated heating line with the electron paths through a thread 23 is used to heat the cathode. A fältige setting of the currents of the coils 38 and 39 non-ferromagnetic material existing focusing electrode 24 (Pierce electrode) is on
the ring piece 18 attached so that the imaginary
Extension of its conical part by the edge 50
the cathode runs. The supports 22 and 22 'carry
at the same time the acceleration electrode 25. The
Lines 26 indicate the outline of the electron beam.
3 shows, as an application example of an embodiment of the invention, a traveling wave tube whose 55th
Using electron beam through an electron gun

abschnitte 43, 44, 45 bilden eine Abschirmung für das Hochfrequenzfeld und dienen gleichzeitig zur Abstützung der Fokussierungsspulen.Sections 43, 44, 45 form a shield for the high-frequency field and at the same time serve for support the focusing coils.

Die an die Beschleunigungselektrode 25 und 27 und an den Kollektor 36 angelegten, gegenüber der Kathode positiven Spannungen werden von einem von der Spannungsquelle 47 gespeisten Potentiometer 46 abgenommen. Eine weitere Spannungsquelle 48The applied to the acceleration electrodes 25 and 27 and to the collector 36, opposite to the Cathode positive voltages are supplied by a potentiometer fed by the voltage source 47 46 removed. Another voltage source 48

erreichen.reach.

Claims

PATENT CLAIMS: ferromagnetic cathode similar to FIG. 2 is generated. The elements of the electron gun which fulfill the same function in comparison with FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in FIG. The surface of the ring-shaped ferromagnetic body 18 facing the electron beam represents the tangential cone to the cathode sphere of curvature. The electron gun has a second acceleration electrode 27, which also serves to decouple the space of the electron gun from the high-frequency space. The voltage supply conductors of the two acceleration

1. Electron beam generation and bundling system, especially for time tubes, for generating and bundled guidance of an electron beam of circular or rectangular cross-section, in which the electrons emerging from a concave cathode are initially driven by inhomogeneous electric and magnetic fields whose field lines are at least essentially parallel to the desired electron paths run, converging and then converted into a parallel electron beam, which is bundled along its path through a homogeneous magnetic field, and in which the cathode is designed and arranged in such a way that the cathode emission surface at least approximately with an equipotential surface in the area of Cathode prevailing magnetic induction coincides, characterized thereby-

net that the cathode emission surface is arranged in a cavity of a ferromagnetic part is.

2. System according to claim 1, characterized in that the cathode emission surface (1) in the essentially designed as a hollow spherical surface section and in one designed as a hollow cone (5 ') Cavity of the ferromagnetic part (2) is arranged in such a way that the cathode emission surface is at least approximately the upper surface of the sphere of curvature (3) of a rotational hyperboloid (4) belongs, whose asymptotic cone (5) coincides with the hollow cone of the cavity of the ferromagnetic part (Fig. 1).

3. System according to claim 1, characterized in that the cathode emission surface as Hollow cylinder jacket section formed and in one of two intersecting flat surfaces limited cavity of the ferromagnetic part is arranged such that the cathode emission surface at least approximately the lateral surface of the cylinder of curvature of a cylinder hyperboloid belongs, whose asymptote planes with the mentioned flat surfaces of the cavity of the ferromagnetic part coincide.

4. System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least the part of the cathode body, which adjoins the emission surface, made of a ferromagnetic material consists, whose Curie point is above the operating temperature of the cathode, for example from Cobalt or an iron-cobalt alloy.

5. System according to claim 4, characterized in that of a ferromagnetic Material existing part of the cathode body with a thin layer of one at the Cathode operating temperature occupied non-ferromagnetic metal and this layer of the Emission substance is covered.

6. System according to claims 2 and 4 or

2 and 5, characterized in that the cathode body (17) while maintaining a narrow all around running gap (annular gap) of a ferromagnetic ring piece (18) coaxially is surrounded, which is designed and arranged such that the cathode emission surface at the annular gap (17 ") and the surface (19) of the ring piece facing the electron beam at least have approximately the same tangential cone (Fig. 2).

7. System according to claim 6, characterized in that the surface facing the electron beam (19) of the ring piece (18) has a Forms part of a spherical surface.

8. System according to claim 6, characterized in that the facing the electron beam Surface (19) of the ring piece (18) forms part of a conical surface.

9. System according to claims 3 and 4 or

3 and 5, characterized in that the cathode body while maintaining a narrow gap between two parallel ones is arranged parallelepipedic parts and that these parts are arranged such that at each gap the cathode emission surface and the one facing the electron beam Surface of the adjacent parallelepipedic part at least approximately the same tangential plane own.

Considered publications:
"Advances in high-frequency technology", Vol. 3, Leipzig 1954, p. 294.

1 sheet of drawings