DE1127498B - Fokussierungseinrichtung zur gebuendelten Fuehrung des Elektronenhohlstrahls einer langgestreckten Laufzeitroehre, insbesondere Wanderfeldroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

W25876IXd/21g

ANMELBETAG: 29. MÄRZ 1954

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 12. APRIL 1962

Die Erfindung betrifft Fokussierangseinrichtungen zur gebündelten Führung des Elektronenhohlstrahls einer langgestreckten Laufzeitröhre, insbesondere Wanderfeldröhre.

In solchen Röhren ist es bisher üblich gewesen, den Elektronenhohlstrahl durch ein im wesentlichen parallel zum Elektronenstrahl verlaufendes Magnetfeld, das zur Strahlachse symmetrisch ist, zu fokussieren. Es ist auch bereits bekannt, zur besseren Führung des Elektronenhohlstrahls zusätzlich zu diesem magnetischen Längsfeld ein radiales elektrostatisches Feld zwischen zwei zur Strahlachse konzentrischen Zylinderelektroden vorzusehen, die gegenüber der Kathode auf positiven Gleichpotentialen liegen. Wegen der im allgemeinen verhältnismäßig großen Länge des Elektronenstrahls in diesen Röhren war zur Erzeugung des Magnetfeldes jedoch ein sehr großer und entsprechend schwerer Magnet erforderlich, dessen Größe uad Gewicht das Mehrfache der eigentlichen Röhre ausmachte. Es ist ans verständlichen Gründen erwünscht, die Größe und das Gewicht der Fokussierungseinrichtung möglichst klein zu halten; die Erfindung will dies erreichen.

Sie empfiehlt dazu eine Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung des Elektronenhohlstrahls einer langgestreckten Laufzeitröhre, insbesondere Wanderfeldröhre, bei der der Elektronenhohlstrahl sowohl einem longitudinalen statischen magnetischen Feld, das zur Strahlachse symmetrisch ist, als auch einem radialen statischen elektrischen Feld, das zwischen zwei zur Strahlachse konzentrischen und gegenüber der Kathode auf positiven Gleichpotentialen liegenden, zylindrischen Elektroden errichtet ist, unterworfen ist, erfindungsgemäß so auszubilden, daß als longitudinales statisches magnetisches Feld ein in Strahlrichtung seine Richtung periodisch änderndes Magnetfeld verwendet wird.

Weitere Merkmale und besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fokussierungseinrichtung in schematischer Form und

Fig. 2 und 3 ebenfalls in schematischer Form Wanderfeldröhren, welche mit einer erfindungsgemäßen Fokussierungseinrichtung ausgestattet sind.

In Fig. 1 ist im Prinzip eine Entladungsröhre 10, die mit einem hohlen Elektronenstrahl arbeitet, dargestellt. An den beiden Enden eines evakuierten Entladungsgefäßes. 11, welches z. B. aus Glas oder einem anderen geeigneten, nicht magnetischen Material, wie Kupfer, hergestellt ist, sind eine Quelle 12 zur Er-

Fokussierangseinrichtung zur gebündelten Führung des Elektronenhohlstrahls

einer langgestreckten Laufzeitröhre,

insbesondere Wanderfeldröhre

Anmelder:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohe Str. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. April 1953 (Nr. 351 874)

John Thomas Mendel, Summit, N. J. (V. St Α.),
ist als Erfinder genannt worden

zeugung eines hohlen Elektronenstrahls und eine Auf fangelektrode 13 angebracht. Die Elektronenquelle 12 weist im allgemeinen eine ringförmige, elektronenemittierende Kathode, einen Heizer, ein den strahlstionisteuenides Element und ein Elektrodensystem zur Formung und Beschleunigung des Elektronen-Strahls auf. Die Äuffangelektrode 13 fängt die Elektronen am anderen Ende der Röhre auf und wird mit Hilfe der Batterie 17 auf einem genügend hohen positiven Gleichpolential gegenüber der Kathode der Elektronenquelle^ gehalten. Zwei zylindrische, nicht magnetische Elektroden 15 und 16 sind konzentrisch zur gewünschten Bann des Elektronenstrahls (konzentrisch zur Strahlachse} innerhalb und außerhalb des hohlen Elektronenstrahls angebracht; der Elektronenstrahl ließt also durch den Zwischenraum zwisehen der inneren Elektrode 15 und der äußeren Elektrode 16. In einer Wanderfeldröhre ist es allgemein zweckmäßig, wenigstens eine dieser beiden zylindrischen Elektroden zugleich als Verzögerungsleitung zu benutzen, längs der die elektromagnetischen Wellen verzögext fortgeleitet werden. Die beiden Elektroden 15 und 16 werden von der Batterie 17 gegenüber der Kathode der Elektronenquelle 12 auf

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ebenfalls positiven Gleichpotentialen gehalten, um ein umschlossen. Das Eingangssignal wird an den Beschleunigungsfeld zu erzeugen. Darüber hinaus koaxialen Eingangsanschluß 36 angelegt, dessen wird die äußere Elektrode 16 auf einem geeigneten innerer Leiter 37 eine Verlängerung des Leiters der höheren positiven Gleichpotential gegenüber der in- Verzögerungsleitung 35 bildet. Der äußere Leiter 38 neren Elektrode 15 gehalten, um eine nach auswärts 5 des koaxialen Eingangsanschlusses 36 reicht innerhalb gerichtete, auf die Elektronen einwirkende elektrische der Röhre bis über die Kathode 32 hinaus. Eine VerKraft zu erzeugen. Um erfindungsgemäß ein seine längerung des Leiters 38 stellt die äußere zylindrische Richtung periodisch wechselndes magnetisches Elektrode 39 dar, welche den Elektronenstrahl um-Längsfeldzu verwirklichen, sind'untereinander gleiche gibt, was den Prinzipien entspricht, die in Verbin-Ringe 18 aus magnetisch weichem Material, beispiels- ίο dung mit Fig. 1 erläutert wurden. Der äußere Leiter weise Weicheisen oder^;Alnikö; in regelmäßigen, glei- 38 (und damit die zylindrische Elektrode 39) wird chen Abständen zueinander koaxial zum Elektronen- mittels der Batterie 40 auf einem positiven Gleichstrahl längs des langgestreckten geraden Teils der potential gegenüber dem inneren Leiter 37 (und da-Entladungsröhre 10 angeordnet. Zwischen den ein- mit der Wendel 35) gehalten. Dadurch befindet sich zelnen Ringen 18 sind gleich große Zwischenräume 15 die Wendel 35 auf einem negativen Gleichpotential l^-vorhanden. Längs des Elektronenstrahls sind fer- gegenüber der äußeren Elektrode 39; beide Elektroner untereinander gleiche, permanente Hufeisen- den sind aber positiv gegenüber der Kathode 32, um magnete 20 angeordnet. Der Übersichtlichkeit, halber ein in der Längsrichtung wirkendes Beschleunigungssind aufeinanderfolgende Magnete 20 auf einander feld für den Elektronenstrahl zu erhalten. gegenüberKegenden Seiten des Elektronenstrahls ge- 20 Am auffangelektrodenseitigen Ende wird das verzeigt. Jeder Zwischenraum 19 wird von einem Huf- stärkte Signal am koaxialen Ausgangsanschluß 41 auseisenmagnet 20 überbrückt, wobei jeder der Pole gekoppelt, dessen innerer Leiter 42 eine Verlängerung eines Magneten 20 in gutem magnetischem Kontakt der wendelförmigen Verzögerungsleitung 35 und zu einem anderen der aufeinanderfolgenden Ringe dessen äußerer Leiter 43 eine Verlängerung der zylin-18 steht. Aufeinanderfolgende Magnete 20 sind fer- 25 drischen Elektrode 39 darstellen, analog zum koaxialen ner umgekehrt gepolt, so daß einander benachbarte Eingangsanschluß 36.

Ringe 18 jeweils an Polen entgegengesetzter Polarität Die aufeinanderfolgenden Bereiche des magneti-

anliegen. Dementsprechend können die aufeinander- sehen Längsfeldes können ah sich auf verschiedene

folgenden Ringe 18 als eine Reihe von abwechselnd Weise hergestellt werden. Die hier veranschaulichte

entgegengesetzt gepolten Polschuhen eines Permanent- 30 Möglichkeit der Magnetanordnung stent nur einen der

magnets betrachtet werden. verfügbaren Wege dar. Wie in Fig. 1 ist eine Reihe

Durch diese Folge von abwechselnd entgegen- von magnetisch weichen Ringen 44 mit gegenseitig

gesetzt gepolten Polschuhen ergibt sich längs des gleichem Abstand um die Röhre gelegt. Mittels der

Elektronenstrahlweges eine Folge von Bereichen 21, hufeisenförmige permanenten Magnete 45 sind auf-

die mit den Zwischenräumen 19 zwischen den Rin- 35 einanderfolgende Ringe 44 entgegengesetzt gepolt,

gen 18 zusammenfallen, wo ein im wesentlichen um damit eine Folge von abwechselnd entgegen-

axialsymmetrisches magnetisches Längsfeld vornan- gesetzt gepolten Polschuhen zu schaffen, die längs

den ist, dessen Richtung in jeweils, aufeinanderfolgen- des Elektronenstrahls ein periodisch sich änderndes

den Bereichen 21 umgekehrt ist. Durch das Zusam- magnetisches Feld der gewünschten Art erzeugen,

menwirken dieses in der Richtung periodisch wech- 40 Die Fig. 3 stellt eine Wanderfeldröhre dar, welche

selnden Magnetfeldes mit dem radialen elektrostati- eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,

sehen Feld, welches zwischen der inneren Elektrode bei welcher die äußere der beiden konzentrischen

15 und der äußeren Elektrode 16 errichtet ist, wird Zylinderelektroden als Wendel 51 ausgebildet ist,

der Elektronenhohlstrahl gebündelt geführt. welche zugleich als Verzögerungsleitung dient, wäh-

In Fig. 2 ist eine typische, mit einem hohlen 45 rend die innere der beiden Zylinderelektroden aus Elektronenstrahl arbeitende Wanderfeldröhre mit einem Stab 52 besteht, der sich im Inneren des Elekeiner Fokussierungseinrichtung gemäß vorliegender tronenhohlstrahls erstreckt. Ein nicht magnetisches Erfindung abgebildet. Der Übersichtlichkeit halber Vakuumgefäß 53 umschließt die verschiedenen Röhsind Einzelheiten der Röhre, die nicht zum Verstand- renelemente. Am linken Ende ist eine Elektronennis der Erfindung beitragen, weggelassen. Die einzel- 50 quelle 54 angebracht, die den Elektronenhohlstrahl nen Teile der Röhre sind in einem nicht magnetischen aussendet; am rechten Ende liegt die Auffangelek-Entladungsgefäß 30 enthalten. Es kann allerdings trode 55. Der Elektronenstrahl verläuft im Raum auch ein Entladungsgefäß aus magnetisch weichem zwischen der Wendel 51 und dem Stab 52. Dieser Material, beispielsweise Kovar, benutzt werden, vor- Stab 52 wird auf einem kleineren positiven Gleichausgesetzt, daß es genügend dünn ist, so daß es 55 potential gehalten als die WendelSl, und zwar mitschnell gesättigt ist, ohne daß das magnetische Feld tels der Batterie 57. Die Röhre nach Fig. 3 ist für den nennenswert beeinflußt wird. Am linken Ende der ein- und ausgabeseitigen Anschluß von Hohlleitern Röhre liegt die Elektronenquelle 31 mit einer Ring- an die Verzögerungsleitung ausgebildet. Dazu ist die kathode 32 und strahlformenden bzw. beschleunigen- Wendel 51 am linken Ende über einen Impedanzden Elektroden 33. Am rechten Ende liegt die Auf- 60 anpassungsabschnitt 59 und den Einkopplungszylinfangelektrode 34. der 58 an den Eingangshohlleiter 62 und über einen

Die in Fig. 2 dargestellte Röhre ist eine Ausfüh- Impedanzanpassungsabschnitt 61 und den Auskopprungsform mit koaxialen Eingangs- und Ausgangs- lungszylinder 60 an den Ausgangshohlleiter 63 angeanschlüssen 36 bzw. 41 für die Verzögerungsleitung schlossen. Die Anpassungsabschnitte 59 und 61 stel-35, welche aus einem wendelförmig gewickelten Lei- 65 len Verlängerungen der Wendel dar, in denen die ■ter besteht. Die Wendel 35 ist konzentrisch zur zylin- Wendelsteigung zum jeweiligen Wendelende hin fortdrischen Elektrode 39 längs des Elektronenstrahl- schreitend zunimmt. Das zu verstärkende Eingangsweges angeordnet und wird von dem Elektronenstrahl signal wird über den Eingangshohlleiter 62 zugeführt,

das verstärkte Ausgangssignal wird über den Ausgangshohlleiter 63 entnommen. Jeder der Hohlleiter 62 und 63 besitzt rechteckigen Querschnitt, wobei jeweils die einander gegenüberliegenden Breitseitenwände 62,4 und 62B bzw. 63,4 und 63ß Öffnungen zum Durchführen der Röhre aufweisen. Die beiden Hohlleiter sind bei 62 C bzw. 63 C kurzgeschlossen.

Die gewünschte Folge von periodisch in der Richtung wechselnden Längsmagnetfeldern kann wiederum in der oben erläuterten Weise erzeugt werden. Dazu ist wieder eine Anzahl von magnetisch weichen Ringen 64 in untereinander gleichen Abständen um den langgestreckten geraden Teil des Entladungsgefäßes angeordnet. Über einander benachbarte Ringe 64 sind hufeisenförmige Permanentmagnete 65 gelegt, und zwar in der Weise, daß aufeinanderfolgende Ringe entgegengesetzt gepolt sind, wodurch längs des Elektronenstrahls ein in der Richtung periodisch wechselndes magnetostatisches Längsfeld erzeugt wird. Im Bereich des Eingangshohlleiters 62 und des Ausgangshohlleiters 63 sind besondere Vorkehrungen getroffen, um Diskontinuitäten im Magnetfeld zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, daß die beiden durchbrochenen Breitseitenwände 62,4 und 62B bzw. 63,4 und 63 B der Hohlleiter 62 bzw. 63 ebenfalls aus magnetisch weichem Material bestehen, während die anderen Seitenwände und die Kurzschlüsse 62 C bzw. 63 C aus unmagnetischem Material bestehen. Auf diese Weise kann jede der durchbrochenen Breitseitenwände als Polschuh im Anschluß an die Reihe der Ringe 64 dienen.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung des Elektronenhohlstrahls einer langgestreckten Laufzeitröhre, insbesondere Wanderfeldröhre, bei der der Elektronenhohlstrahl sowohl einem longitudinalen statischen magnetischen Feld, das zur Strahlachse symmetrisch ist, als auch einem radialen statischen elektrischen Feld, das zwischen zwei zur Strahlachse konzentrischen und gegenüber der Kathode auf positiven Gleichpotentialen hegenden, zylindrischen Elektroden errichtet ist, unterworfen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß als longitudinales statisches magnetisches Feld ein in Strahlrichtung seine Richtung periodisch änderndes Magnetfeld verwendet wird.

2. Fokussierangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes weichmagnetische Elemente enthalten, welche in magnetischem Kontakt mit Magnetpolen stehen.

3. Fokussierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetischen Elemente den Elektronenstrahl koaxial umschließende, vorzugsweise ringförmige Teile sind, die längs des Strahlweges in periodischer Folge angeordnet sind, und daß einander benachbarte Elemente jeweils an Magnetpolen entgegengesetzter Polarität anliegen.

4. Fokussierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes Permanentmagnete enthalten.

5. Fokussierungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden zylindrischen Elektroden, zwischen denen das elektrische Feld errichtet ist, wendelförmig ausgebildet ist.

6. Fokussierungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wendeiförmige Elektrode zugleich als Verzögerungsleitung dient.

7. Fokussierungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere der beiden zylindrischen Elektroden auf einem gegenüber der inneren Elektrode höheren positiven Gleichpotential liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 956 343.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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