DE1132665B

DE1132665B - Strophotron oscillator tube

Info

Publication number: DE1132665B
Application number: DES59869A
Authority: DE
Inventors: Stanley Anthony Iorio
Original assignee: Sylvania Electric Products Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1957-09-17
Filing date: 1958-09-17
Publication date: 1962-07-05
Also published as: US2897393A; GB845495A; FR1216305A

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

kl. 21g 13/16kl. 21g 13/16

INTERNATIONALE KL.INTERNATIONAL KL.

HOIj; H 03bHOIj; H 03b

S 59869 IXd/21gS 59869 IXd / 21g

ANMELDETAG: 17. SEPTEMBER 1958REGISTRATION DATE: SEPTEMBER 17, 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 5. JULI 1962 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: JULY 5, 1962

Die Erfindung betrifft Strophotronoszillatorröhren, d.h. Mehrfachlaufzeit-Elektronenröhren, die im Hoch- und Höchstfrequenzbereich, insbesondere im Meter- und Dezimeterwellenbereich, anwendbar sind.The invention relates to strophotronic oscillator tubes, i.e. multi-transit time electron tubes used in the High and maximum frequency ranges, especially in the meter and decimeter wave range, are applicable.

Bekannte und auch schon früher vorgeschlagene Strophotronoszillatorröhren weisen mindestens eine langgestreckte, zu einer Läagssymmetrieebene symmetrische Besohleuni'gungselektrode und zwei langgestreckte, symmetrisch zur genannten Längssymmetrieebene (und damit auch zur Beschleunigungselektrode) angeordnete Reflektorelektroden auf.Known and previously proposed strophotronic oscillator tubes have at least one elongated, symmetrical to a plane of lay symmetry Acceleration electrode and two elongated, symmetrical to the mentioned longitudinal plane of symmetry (and thus also to the acceleration electrode) arranged reflector electrodes.

Die Beschleunigungselektrode ist gegenüber den Reflektorelektroden auf einem «hohen positiven Gleichpotential gehalten. Die Elektroden sind so ausgebildet, daß sich in dem von der Beschleunigungselektrode und den Reflektorelektroden begrenzten Elektronenwechselwirkungsbereich eine parabolische oder hyperbolische Potentialverteilung einstellt. Innerhalb des Elektronenwechselwirkungsbereichs wird außerdem ein gleichförmiges Magnetfeld erzeugt, dessen Feldvekior in eine Richtung senkrecht zur Längssymmetrieebene weist. Zwischen die beiden Reflektorelektroden ist die Belastung gekoppelt.The acceleration electrode is on a high positive with respect to the reflector electrodes Equal potential held. The electrodes are designed in such a way that they are delimited by the acceleration electrode and the reflector electrodes Electron interaction area sets a parabolic or hyperbolic potential distribution. Within of the electron interaction region, a uniform magnetic field is also generated, its Feldvekior points in a direction perpendicular to the longitudinal plane of symmetry. Between the two reflector electrodes the load is coupled.

Die Kathode ist in einem Schlitz in einer der Reflektorelektroden benachbart dem einen Ende der Beschleunigungselektrode angebracht, während eine auf einem hohen positiven Gleichpotential gehaltene plattenförmige Auffangelektrode (Kollektor) benachbart dem anderen Ende der Beschleunigungselektrode so angeordnet ist, daß ihre die Elektronen auffangende ebene Oberfläche senkrecht zur Längssymmetrieebene verläuft.The cathode is in a slot in one of the reflector electrodes attached adjacent to one end of the accelerating electrode, while one is on Plate-shaped collecting electrode (collector) held adjacent to a high positive DC potential the other end of the accelerating electrode is arranged so that its electron trapping flat surface perpendicular to the longitudinal plane of symmetry.

Von der Kathode emittierte Elektronen wandern dann längs einer gekrümmten Bahn auf den Kollektor zu und weisen das charakteristische Strophotronverhalten auf, d. h., die Projektion dieser Bahn auf die Längssymmetrieebene ähnelt aufeinanderfolgenden Zykloiden oder Trochoiden, während die Projektion der Bahn auf eine Ebene senkrecht zur Längssymmetrieebene einer gedämpften Sinuswelle ähnelt, die entlang einer durch den Schnitt der beiden Ebenen bestimmten Achse verläuft. Die Frequenz der Sinuswelle ist gleich der Oszillatorfrequenz; an der Belastung tritt eine Ausgangsspannung dieser Frequenz auf.Electrons emitted by the cathode then travel along a curved path to the collector and assign the characteristic strophotron behavior on, d. that is, the projection of this trajectory onto the longitudinal plane of symmetry is similar to successive ones Cycloids or trochoid, while the projection of the orbit on a plane perpendicular to the longitudinal plane of symmetry resembles a damped sine wave along a determined by the intersection of the two planes Axis runs. The frequency of the sine wave is equal to the oscillator frequency; at the load an output voltage of this frequency occurs.

Derartige Strophotronoszillatorröhren haben jedoch einen gewissen Nachteil. Wie oben angegeben, verläuft bei ihnen die die Elektronen auffangende ebene Oberfläche des Kollektors senkrecht zur Längssymmetrieebene. Da der magnetische Feldveküor ebenfalls in eine Richtung senkrecht zur Längssymmetrieebene und damit parallel zu der die Elektronen auf-Strophotronoszillatorröhre However, such strophotronic oscillator tubes have a certain disadvantage. As stated above, proceeds with them the flat surface of the collector that collects the electrons perpendicular to the longitudinal plane of symmetry. Because the magnetic field vector is also in a direction perpendicular to the longitudinal plane of symmetry and thus parallel to the electrons on strophotron oscillator tube

Anmelder:Applicant:

Sylvania Electric Products Incorporated,
eine Gesellschaft nach den GesetzenSylvania Electric Products Incorporated,
a society according to the law

des Staates Delaware,
ίο New York, N. Y. (V. St. A.)of the State of Delaware,
ίο New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27Representative: Dipl.-Ing. H. Görtz, patent attorney
Frankfurt / M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 17. September 1957 (Nr. 684 590)V. St. v. America September 17, 1957 (No. 684 590)

Stanley Anthony Iorio, New York, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenStanley Anthony Iorio, New York, N.Y. (V. St. A.) has been named as the inventor

fangenden ebenen Oberfläche des Kollektors weist, ist die auf Elektronen in der Nachbarschaft dieser Oberfläche einwirkende Kraft bestrebt, die Elektronen in Richtung senkrecht zu dem magnetischen Feldvektor parallel zu der genannten Oberfläche zu bewegen. Zudem ist auch die Sinuskomponente der Elektronenbewegung in der Nachbarschaft der die Elektronen auffangenden Kollektoroberfläche so gerichtet, daß die Elektronen bestrebt sind, in einer zu dieser Oberfläche parallelen Richtung hin- und herzusehwingen, d.h., die Elektronen neigen dazu, sich dieser Oberfläche tangential zu nähern. Hierdurch werden gewisse Elektronen von dem Kollektor nicht eingefangen und die Röhre erreicht nicht ihren vollen Wirkungsgrad. has to catch the flat surface of the collector the force acting on electrons in the vicinity of this surface tends to move the electrons into Direction perpendicular to the magnetic field vector to move parallel to said surface. In addition is also the sine component of the electron motion in the neighborhood of the electrons The collecting surface of the collector is directed so that the electrons strive to reach this surface swing back and forth in a parallel direction, i.e. the electrons tend to move towards this surface approach tangentially. This means that certain electrons are not captured by the collector and the tube does not achieve its full efficiency.

Mit der Erfindung soll dieser Nachteil vermieden und eine Strophotronoszillatorröhre mit verbessertem Elektronenauffangvermögen geschaffen werden.The invention is intended to avoid this disadvantage and to provide a strophotronic oscillator tube with an improved Electron trapping capacity can be created.

Gegenstand der Erfindung ist eine Strophotronoszillatorröhre mit mindestens einer langgestreckten, symmetrisch zu einer Längssymmetrieebene ausgebildeten Besohleunigunigseilektrode und zwei langgestreckten, symmetrisch zur genannten Längssymmetrieebene angeordneten Reflektorelektroden sowie mit einer am Ende des Entladungsweges angeordneten, plattenförmigen Auffangelektrcde (Kollektor), die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kollektor so angeordnet ist, daß seine die ElektronenThe invention relates to a strophotronic oscillator tube with at least one elongated, symmetrical to a longitudinal plane of symmetry Acceleration rope electrode and two elongated, reflector electrodes arranged symmetrically to said longitudinal plane of symmetry and with a plate-shaped collecting electrode (collector) which is arranged at the end of the discharge path and which, according to the invention characterized in that the collector is arranged so that its the electrons

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auffangenden ebenen Oberflächen parallel zur Längssymmetrieebene verlaufen.catching flat surfaces parallel to the longitudinal plane of symmetry get lost.

Durch die erfindungiigemäße Drehung des Kollektors um 90° gegenüber den bekannten Röhren dieser Art, werden die Elektronen von zwei ebenen Kolfektoroberflächen (statt wie bisher nur von einer) aufgefangen. Diese Oberflächen stehen senkrecht zu dem magnetischen und dem dazu im Kollektorbereich weitgehend parallelen elektrischen Feldvektor, so daß in die Kollektorgegend gelangende Elektronen angehalten werden, senkrecht auf die Kollektoroberflächen auf zutreffen.By rotating the collector according to the invention at 90 ° compared to the known tubes of this type, the electrons are caught by two flat colector surfaces (instead of just one as before). These surfaces are perpendicular to the magnetic and the electric field vector largely parallel to it in the collector area, so that in electrons arriving in the collector area are stopped apply perpendicularly to the collector surfaces.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise der Kollektor in der Längssymmetrkebene selbst angeordnet.In a further embodiment of the invention is preferred the collector is arranged in the plane of longitudinal symmetry itself.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführunigsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawings. It shows

Fig. 1 eine Strophotronoszillatorröhre nach der Erfindung undFig. 1 shows a strophotronic oscillator tube according to the invention and

Fig. 2 und 3 die elektrische Feldverteilung im Elektronenwechselwirkungsbereich und im Kollektorbereich der Röhre nach Fig. 1.FIGS. 2 and 3 show the electric field distribution in the electron interaction region and in the collector area of the tube according to FIG. 1.

In einem (nicht veranschaulichten) evakuierten Kolben sind zwei vertikal gegeneinander versetzte, langgestreckte Beschleunigungselektroden 10 und 12 und zwei in gleicher Richtung verlaufende, horizontal gegeneinander versetzte, langgestreckte Reflektorelektroden 18 und 20 (Fig. 1) angeordnet. Die Beschleunigungselektroden 10, 12 unddieReflektörelektroden 18, 20 besitzen einen gleichförmigem Querschnitt und sowohl die den Reflektorelektrodein zugewandten Querschnititsseiten der Beschleunigungselektroden als auoh die den BescMeunigungselektroden zugewandten Querschnittsseiten der Reflektorelektroden sind entsprechend den-Zweigen einer gleichseitigen Hyperbel ausgebildet. Die Hypeibelzweige der Beschleunigungselektroden 10, 12 besitzen die Scheitelpunkte 14, 16, die Hyperbelzweige der Reflektorelektroden 18, 20 die Scheitelpunkte 22, 24. Die Beschleunigungselektroden 10, 12 und die Reflektorelektroden 18, 20 liegen symmetrisch zur Längssymmetrieebene, der die Scheitelpunkte 14, 16 angehören. Innerhalb des durch die Besehfeunigungselektroden und die Reflektorelektroden begrenzten Weehselwirkungsbereiches wird ein gleichförmiges Magnetfeld erzeugt, dessen Feldvektor H in eine Richtung senkrecht zur Längssymmetrieebene weist. Zur Erzeugung dieses Feldes werden übliche, nicht veranschaulichte Mittel verwendet.In an evacuated flask (not shown) there are two vertically offset, elongated acceleration electrodes 10 and 12 and two horizontally offset, elongated reflector electrodes 18 and 20 (FIG. 1) running in the same direction. The acceleration electrodes 10, 12 and the reflector electrodes 18, 20 have a uniform cross-section and both the cross-sectional sides of the accelerating electrodes facing the reflector electrodes and the cross-sectional sides of the reflector electrodes facing the inclination electrodes are designed in accordance with the branches of an equilateral hyperbola. The hyperbolic branches of the acceleration electrodes 10, 12 have the vertices 14, 16, the hyperbolic branches of the reflector electrodes 18, 20 have the vertices 22, 24. The acceleration electrodes 10, 12 and the reflector electrodes 18, 20 are symmetrical to the longitudinal plane of symmetry to which the vertices 14, 16 belong . A uniform magnetic field, the field vector H of which points in a direction perpendicular to the longitudinal plane of symmetry, is generated within the area of action of action delimited by the reference electrodes and the reflector electrodes. Conventional means, not illustrated, are used to generate this field.

An dem einen Ende der Reflektorelektrodie 18 ist in eimern Schlitz nahe dem Scheitelpunkt 22 eine Kathode 34 angeordnet. Ein Kollektor 30, der der Einfachheit halber auf demselben positiven Gleichpotiential+V₁ wie die Beschleunigungselektroden 10, 12 gehalten ist, befindet sich benachbart dem anderen Ende der Reflektorelektroden. Zwischen die Reflektorelektroden 18, 20, die auf einem negativen Glei-chpotential—V gehalten werden, ist eine Belastung 38 gekoppelt.At one end of the reflector electrode 18, a cathode 34 is arranged in a bucket slot near the apex 22. A collector 30, which for the sake of simplicity is held at the same positive DC potential + V ₁ as the acceleration electrodes 10, 12, is located adjacent to the other end of the reflector electrodes. A load 38 is coupled between the reflector electrodes 18, 20, which are kept at a negative equi-potential — V.

Der Kollektor 30 ist in der Längssymmetrieebene selbst angeordnet und seine die Elektronen auffangenden ebenen Oberflächen stehen senkrecht zu- dem magnetischen Feldvektor H. The collector 30 is arranged in the longitudinal plane of symmetry itself and its flat surfaces which collect the electrons are perpendicular to the magnetic field vector H.

Von der Kathode 34 werden Elektronen mit einer extrem niedrigen Geschwindigkeit emittiert und treten in den Wechselwirkungsbereich ein. Viele dieser Elektronen wandern dann entlang einer gekrümmten Bahn auf den Kollektor 30 zu und weisem das charakteristische, oben angegebene Strophotronverhalten auf.Electrons are emitted from the cathode 34 at an extremely low speed and pass into the interaction area. Many of these electrons then travel along a curved path to collector 30 and assign the characteristic, strophotron behavior indicated above.

Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung des Verlaufs der elektrischen Feldlinien im Wechselwirkungsbereich, die Fig. 3 eine Darstellung des Verlaufs der elektrischen Feldlinien im Kollektorbereich. Daraus geht hervor, daß im Kollektorbereich außer dem magnetischen Feldvektor auch der elektrische Feldvektor senkrecht zu den Elektronenauffangflächen des Kollektors 30 liegt.Fig. 2 shows an illustration of the course of the electric field lines in the interaction area, FIG. 3 shows the course of the electric Field lines in the collector area. It can be seen from this that in the collector area in addition to the magnetic Field vector also the electric field vector perpendicular to the electron collecting surfaces of the collector 30 lies.

Da im Kollektorbereich der elektrische und der magnetische Feldvektor weitgehend parallel sind, hat das magnetische Feld praktisch keinen Einfluß auf die Elektronenbahn in diesem Bereich. Das elektrische Feld führt dann die Elektronen im wesentlichen senkrecht zu den Auffangflächen des Kollektors zu diesem hin.Since the electric and magnetic field vectors are largely parallel in the collector area, has the magnetic field has practically no influence on the electron orbit in this area. The electric The field then guides the electrons essentially perpendicular to the collector's collecting surfaces there.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung der BescMeunigungs- und Reflektorelektroden beschränkt; Abwandlungen, liegen für den Fachmann ohne weiteres auf der Hand.The invention does not apply to the configuration of the meeting and reflector electrodes shown in FIG limited; Modifications are readily apparent to those skilled in the art.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Strophotronic oscillator tube with at least one elongated acceleration electrode formed symmetrically to a longitudinal plane of symmetry and two elongated reflector electrodes arranged symmetrically to the said longitudinal plane of symmetry and with a plate-shaped collecting electrode (collector) arranged at the end of the discharge path, characterized in that the collector is arranged that its electron-collecting flat surfaces run parallel to the longitudinal plane of symmetry.

2. Strophotronoszillatorröhre according to claim 1, characterized in that the collector in the The longitudinal plane of symmetry itself is arranged.

Documents considered: Swiss patent specification No. 311 963; "Proceedings IRE", 1954, p. 1239 ff; "Ericsson Technics", No. 2, 1956, pp. 165 ff; "L'Onde Electrique", 1957, p. 159 ff.

For this purpose, 1 sheet of drawings