DE1187739B

DE1187739B - Elongated running time tube with a stiffened vacuum cover

Info

Publication number: DE1187739B
Application number: DEV13840A
Authority: DE
Inventors: Richard B Nelson
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1955-06-14
Filing date: 1956-06-09
Publication date: 1965-02-25
Also published as: GB836871A; DE1120611B; GB836872A; US2971115A; NL300306A; DE1114946B; US3069590A; FR1154705A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL: Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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Display day:

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H03fH03f

Deutsche Kl.: 21g-13/17 German class: 21g-13/17

1187739
V13840IXd/21;
9. Juni 1956
25. Februar 19651187739
V13840IXd / 21;
June 9, 1956
February 25, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf langgestreckte Laufzeitröhren und insbesondere auf langgestreckte Laufzeitröhren jener Art, bei denen Hohlraumresonatoren benutzt werden. Genauer gesagt bezieht sie sich auf eine langgestreckte Laufzeitröhre mit einer selbsttragend starren Vakuumhülle, die im wesentlichen von in Längsrichtung der Röhre hintereinanderliegenden, abwechselnd dick- und dünnwandigen metallischen Teilen gebildet wird, die ihrerseits Teile von hohlzylindrischen Elektroden oder Hohlraum- ίο resonatoren darstellen. Röhren dieser Art sind z. B. vor allem Hochleistungsklystrons, wie sie in Radargeräten, in Richtstrahlgeräten für Navigationszwecke, bei Linearbeschleunigern usw. Anwendung gefunden haben.The invention relates to elongated time-of-flight tubes and, more particularly, to elongated ones Time-of-flight tubes of the type in which cavity resonators are used. More precisely, it relates is based on an elongated time tube with a self-supporting rigid vacuum envelope, which is essentially of alternately thick and thin-walled ones lying one behind the other in the longitudinal direction of the tube metallic parts are formed, which in turn are parts of hollow cylindrical electrodes or hollow space ίο represent resonators. Tubes of this type are z. B. especially high-performance klystrons, as they are in radar devices, found in directional beam devices for navigation purposes, in linear accelerators, etc. application to have.

Im Anwendungsgebiet dieser Geräte wird z. B. in einem Frequenzbereich zwischen 2500 und 4Ö00 MHz ein getasteter Verstärker benötigt, der hohe Verstärkung, z. B. 55 db und mehr, und eine hohe Impulsleistung, z. B. 1 Megawatt bei einer mittleren Leistung von 2 KW, zu liefern vermag und dabei Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer mit einfacher Handhabung verbindet. Außerdem wird von den Röhren dieser Art eine Verstimmbarkeit oder wenigstens eine Nachstimmbarkeit der Betriebswellenlänge verlangt. Die hohe Belastung der Elektroden erfordert eine massive Ausgestaltung derselben, verbunden mit der Möglichkeit einer intensiven Kühlung. Andererseits ist aber auch eine Veränderung der geometrischen Daten der frequenzbestimmenden Röhrenteile erforderlich. Schließlich muß gefordert werden, daß der Aufbau der Elektroden so massiv und stabil ist, daß keine Modulation des Elektronenstrahls durch Änderung der Elektrodenabstände infolge mechanischer Schwingungen (Mikrophonie-Effekt) möglich ist. Diese Forderungen scheinen sich zum Teil gegenseitig auszuschließen.In the field of application of these devices z. B. in a frequency range between 2500 and 4000 MHz a keyed amplifier is required that has high gain, e.g. B. 55 db and more, and a high pulse power, z. B. 1 megawatt with an average power of 2 KW, able to deliver and thereby reliability and combines a long service life with easy handling. It is also used by the tubes This type requires a detunability or at least a readjustability of the operating wavelength. The high load on the electrodes requires a massive design of the same, associated with the possibility of intensive cooling. On the other hand, there is also a change in the geometric Data of the frequency-determining tube parts required. Finally, it must be demanded that the structure of the electrodes is so massive and stable that there is no modulation of the electron beam by changing the electrode spacing as a result of mechanical vibrations (microphone effect) is possible. Some of these demands seem to be mutually exclusive.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Unterdrückung des Mikrophonie-Effektes ein Versteifungssystem für eine solche Laufzeitröhre anzugeben, welches die erforderliche genaue Ausrichtung der Elektroden und die erforderliche Stabilität der Röhre gegen Stöße und mechanische Schwingungen sowie hinsichtlich Temperaturspannungen sicherstellt und damit wesentlich zu einem stabilen elektrischen Arbeiten beiträgt.The object of the invention is to provide a stiffening system for suppressing the microphone effect indicate such a transit time tube, which the required precise alignment of the electrodes and the required stability of the tube against shocks and mechanical vibrations as well as with regard to Ensures temperature tensions and thus contributes significantly to stable electrical work.

Demgemäß wird bei einer »langgestreckten Laufzeitröhre der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Vakuumhülle durch quer zur Röhrenachse angeordnete und mit den dickwandigen metallischen Teilen der Vakuumhülle starr verbundene vorzugsweise ringscheibenförmige Platten, die durch parallel zur Röhrenachse sich er-Langgestreckte Laufzeitröhre mit einer
versteiften VakuumhülleAccordingly, it is proposed according to the invention in an "elongated transit time tube of the type mentioned that the vacuum envelope is preferably annular disk-shaped by means of plates arranged transversely to the tube axis and rigidly connected to the thick-walled metallic parts of the vacuum envelope
stiffened vacuum envelope

Anmelder:Applicant:

Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Varian Associates, Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Richard B. Nelson, Los Altos, Calif. (V. St. A.)Richard B. Nelson, Los Altos, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 14. Juni 1955 (515 327)V. St. v. America June 14, 1955 (515 327)

streckende metallische Stäbe starr miteinander verbunden sind, versteift ist. Die Versteifungsplatten sind zweckmäßigerweise unmittelbar mit den dickwandigen metallischen Teilen starr verbunden oder bilden Teile derselben. Vorzugsweise werden bei einer Laufzeitröhre nach Art eines Mehrkammerklystrons die dickwandigen metallischen Teile von den Driftrohren und die dünnwandigen metallischen Teile von den Hohlraumresonatorwandungen des Klystrons gebildet. Die Versteifungsplatten und die Versteifungsstäbe sind in der Regel aus nichtmagnetischem Material hergestellt.stretching metallic rods are rigidly connected to each other, is stiffened. The stiffening plates are advantageously directly or rigidly connected to the thick-walled metallic parts form parts of it. In the case of a transit time tube, preferably in the manner of a multi-chamber klystron the thick-walled metallic parts of the drift tubes and the thin-walled metallic ones Parts formed by the cavity walls of the klystron. The stiffening plates and the Stiffening bars are usually made of non-magnetic material.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, von denenFurther details of the invention are explained in more detail with reference to the drawings, of which

Fig. 1 eine Ansicht einer teilweise geschnittenen Anordnung zeigt, die aus einem erfindungsgemäß versteiften Mehrkammerklystron und dem zugehörigen magnetischen Fokussierungssystem besteht,Fig. 1 is a view of a partially sectioned Arrangement shows that of a multi-chamber klystron stiffened according to the invention and the associated magnetic focusing system,

F i g. 2 eine Ansicht des Mehrkammerklystrons der F i g. 1 undF i g. FIG. 2 is a view of the multi-chamber klystron of FIG. 1 and

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2 darstellt.3 is an enlarged section along line 3-3 of FIG. 2 represents.

Die Konstruktion des erfindungsgemäß versteiften Mehrkammerklystrons soll nun an Hand einer Beschreibung erläutert werden.The construction of the multi-chamber klystron stiffened according to the invention will now be based on a description explained.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Mehrkammerklystron umfaßt einen Kathodenaufbau 1, Hohlraumresonatoren 2, 3, 4 und 5 und einen Kollektoraufbau 6. Die zu verstärkende Signalenergie wird dem ersten Resonator 2 über eine konzentrische Eingangsleitung 7 zugeführt und mittels der nächst» 510/299Reference is first made to FIG. 1. That Multi-chamber klystron comprises a cathode assembly 1, cavity resonators 2, 3, 4 and 5 and one Collector structure 6. The signal energy to be amplified is transmitted to the first resonator 2 via a concentric Input line 7 fed and via the next »510/299

folgenden Resonatoren 3 und 4 verstärkt. Das verstärkte Signal wird von dem Ausgangsresonator 5 abgenommen und einem Verbraucher über den Hohlleiter 8 zugeführt. Das Kathodenende ist in ein ölbad in einem Behälter 9 eingetaucht, um Funkenüberschläge zu vermeiden. Die Resonatoren sind von einem Spulensatz 11 umgeben, welcher dazu dient, ein starkes magnetisches Feld zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls in dem Resonatorbereich zu erzeugen. Mit 24 und 54 sind Polschuhe bezeichnet, die zugleich als erfindungsgemäße Versteifungsplatten dienen. Zwei weitere, im Mittelbereich der Röhre vorgesehene erfindungsgemäße Versteifungsplatten sind mit 55 bezeichnet. Die Versteifungsplatten 24, 54 und 55 sind erfindungsgemäß durch parallel zur Röhrenachse sich erstreckende Versteifungsstäbe 56 starr miteinander verbunden. Die Teile 89, 90 und 91 bilden einen ferromagnetischen Rahmen für das Fokussierungssystem.following resonators 3 and 4 are amplified. The amplified signal is generated by the output resonator 5 removed and fed to a consumer via the waveguide 8. The cathode end is in an oil bath immersed in a container 9 in order to avoid arcing. The resonators are from surround a coil set 11, which serves to create a strong magnetic field for bundled guidance of the electron beam in the resonator region. Pole shoes are designated by 24 and 54, which also serve as stiffening plates according to the invention. Two more, in the middle of the Stiffening plates according to the invention provided for tubes are denoted by 55. The stiffening plates 24, 54 and 55 are according to the invention Reinforcing rods 56 extending parallel to the tube axis are rigidly connected to one another. The parts 89, 90 and 91 form a ferromagnetic frame for the focusing system.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 3 wird das erfindungsgemäß versteifte Mehrkammerklystron weiter beschrieben. Die Hohlraumresonatoren 2 bis 5 sind vom »eingestülpten Typ«. Sie sind mit den dickwandigen hohlzylindrischen Driftrohren 52 starr verbunden. Die Driftrohre 52 sind von Kühlspiralen 53 umwickelt, durch die ein Kühlmittel fließt, das zur Wegführung der im Bereich der Driftrohre erzeugten Wärme dient. Die beiden magnetischen Polschuhe 24 und 54 sind an der Röhre starr befestigt. Die als Versteifungsplatten dienenden Polschuhe 24 und 54 und die zwei weiteren Versteifungsplatten 55 sind durch eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Versteifungsstäben 56 starr miteinander verbunden. Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Verwendung von Versteifungsplatten und Versteifungsstäben die Neigung einer solchen Elektronenröhre zu Mikrophonie-Effekten wesentlich verringert wird. Darüber hinaus wird dadurch auch die elektrische Stabilität bei hohen Umgebungstemperaturen wesentlich verbessert. Für die Zwecke der (hier nicht weiter interessierenden) magnetischen Fokussierung sind die obenerwähnten Polschuhe 24 und 54 aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität, z. B. aus Eisen, hergestellt. Andererseits soll das magnetische Feld in dem Raum zwischen diesen Polschuhen möglichst nicht gestört sein. Daher sollen die Versteifungsstäbe und die Platten 55 aus nichtmagnetischem Material, z. B. aus einer nichtmagnetischen Art von nichtrostendem Stahl, bestehen.With reference to FIGS. 2 and 3 is the multi-chamber klystron stiffened according to the invention further described. The cavity resonators 2 to 5 are of the "inverted type". You are with the thick-walled hollow cylindrical drift tubes 52 rigidly connected. The drift tubes 52 are surrounded by cooling spirals 53 wrapped, through which a coolant flows, which is used to carry away the generated in the area of the drift tubes Heat serves. The two magnetic pole pieces 24 and 54 are rigidly attached to the tube. As Stiffening plates serving pole pieces 24 and 54 and the two further stiffening plates 55 are by a plurality of stiffening rods 56 evenly distributed over the circumference tied together. It has been shown that the inventive use of stiffening plates and stiffening rods the inclination of a such electron tube to microphonic effects is significantly reduced. In addition, it will the electrical stability at high ambient temperatures is also significantly improved. For the The purposes of magnetic focusing (not of further interest here) are those mentioned above Pole shoes 24 and 54 made of a material of high magnetic permeability, e.g. B. made of iron. On the other hand, the magnetic field in the space between these pole pieces should be as possible don't be bothered. Therefore, the stiffening rods and the plates 55 should be made of non-magnetic material, z. B. made of a non-magnetic type of stainless steel.

Die Stäbe 66 dienen zur Abstimmung der Hohlraumresonatoren mit Hilfe von in die Hohlraumresonatoren eintauchenden Kolben. Zur Erhöhung der Stabilität der Röhre tragen diese Stäbe, im Gegensatz zu den Stäben 56, nicht bei.The rods 66 serve to tune the cavity resonators with the aid of in the cavity resonators immersing piston. To increase the stability of the tube, these rods support, in contrast to the rods 56, not at.

Claims

Patent claims:

1. Elongated travel time tube with a self-supporting rigid vacuum envelope, which is essentially of alternately thick and thin-walled ones lying one behind the other in the longitudinal direction of the tube metallic parts is formed, which in turn parts of hollow cylindrical electrodes or Represent cavity resonators, characterized in that the vacuum envelope by arranged transversely to the tube axis and with the thick-walled metallic parts of the vacuum envelope rigidly connected, preferably annular disk-shaped plates, which are parallel to the tube axis extending metallic rods are rigidly connected to each other, are stiffened.

2. transit time tube according to claim 1, characterized in that the stiffening plates directly are rigidly connected to the thick-walled metallic parts or parts thereof form.

3. Runtime tube in the manner of a multi-chamber klystron according to claim 1 or 2, characterized in that that the thick-walled metallic parts of the drift tubes and the thin-walled ones metallic parts are formed by the cavity resonator walls of the klystron.

4. Runtime tube according to claims 1 to 3, characterized in that the stiffening plates and the stiffening bars are made of non-magnetic material.

Considered publications:
Electronics, October 1951, p. 117;
"Proceedings IRE", 1954, p. 1736.

1 sheet of drawings