DE1226217B - Dauermagnetanordnung zur periodischen Fokussierung eines innerhalb einer Vakuumhuelle verlaufenden Elektronenstrahles - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-13/17

Nummer: 1226 217

Aktenzeichen: T 20009IX d/21 g

Anmeldetag: 19. April 1961

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dauermagnetanordnung zur periodischen Fokussierung eines innerhalb einer Vakuumhülle verlaufenden Elektronenstrahles, bestehend aus mehreren koaxial zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten radial magnetisierten Dauermagnetringen abwechselnder Polarität, die an ihrem äußeren Umfang von einem ferromagnetichen Zylinder umgeben sind. Derartige Dauermagnetanordnungen werden vorzugsweise zur gebündelten Führung des Elektronenstrahles von Wanderfeldröhren benutzt.

Es ist bereits bekannt, den Elektronenstrahl von Wanderfeldröhren mit Hilfe von periodischen Dauermagnetanordnungen gebündelt zu führen. Derartige Anordnungen bestehen im wesentlichen aus einer Reihe von hintereinanderliegenden, abwechselnd polarisierten und koaxial zueinander angeordneten Dauermagnetringen. Die Dauermagnetringe sind entweder in axialer oder radialer Richtung magnetisiert und besitzen in axialer Richtung einen Abstand voneinander.

Aus der USA.-Patentschrift 2 867 744 ist eine solche Fokussierungsanordnung mit radial magnetisierten Dauermagnetringen bekannt, die innerhalb eines sie umgebenden ferromagnetischen Rohres angeordnet sind.

Aus der britischen Patentschrift 853 061 ist eine Fokussierungsanordnung mit axial magnetisierten Dauermagnetringen und zwischen den Dauermagnetringen angeordneten Polschuhen bekannt. Eine solche Fokussierungsanordnung erzeugt in der Längsachse ein magnetisches Wechselfeld mit sinusförmigem Verlauf, der dort für eine einwandfreie Fokussierung gefordert wird, wobei die Form der Sinuswelle außer durch die Stärke der Dauermagnetringe im wesentlichen durch die Form der Polschuhe zwischen den Dauermagnetringen bestimmt wird. In der britischen Patentschrift sind weiterhin verschiedene Fokussierungsanordnungen angegeben, die im wesentlichen aus ferromagnetischen Jochen und Polschuhen sowie aus stabförmigen Dauermagnetkörpern bestehen und die bezüglich ihrer Bündelungswirkung an die Stelle einer Fokussierungsanordnung mit axial magnetisierten Dauermagnetringen treten können.

Periodische Fokussierungsanordnungen mit axial magnetisierten Magnetringen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie ein verhältnismäßig großes äußeres Streufeld besitzen. Darüber hinaus sind axial magnetisierte Dauermagnetringe gegen Fremdfeld- und Temperatureinflüsse sehr empfindlich, da ihr Arbeitspunkt auf dem unteren, verhältnismäßig ungünstigen Teil der Entmagnetisierungskennlinie liegt. Hinsicht-Dauermagnetanordnung zur periodischen
Fokussierung eines innerhalb einer Vakuumhülle
verlaufenden Elektronenstrahles

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Willibald Henne, Ulm/Donau

lieh dieser Nachteile haben sich Fokussierungsanordnungen mit radial magnetisierten Dauermagnetkörpern als günstiger erwiesen. Die vorliegende Erfindung geht daher von einer Fokussierungsanordnung mit radial magnetisierten Dauermagnetringen aus und macht es sich zur Aufgabe, eine solche Fokussierungsanordnung bezüglich ihrer Fokussierungsleistung in Abhängigkeit vom Gewicht zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zwecks Erzielung minimalen Gewichts der Dauermagnetanordnung bei gegebenem Innendurchmesser und bei gegebenem mittlerem Abstand sowie bei gegebenen magnetischen Eigenschaften der Dauermagnetringe der Außendurchmesser und die Dicke der Ringe derart gewählt sind, daß die Kurve des Verlaufs der Feldstärke in der Rotationsachse über der Länge der Dauermagnetanordnung eine mehrperiodische Sinuskurve ist.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß Fokussierungsanordnungen mit radial magnetisierten Dauermagnetringen bei gleicher Fokussierungsleistung in Größe und Gewicht sehr unterschiedlich sein können. Dies liegt in dem Verhalten der radial magnetisierten Dauermagnetringe begründet, das gegenüber axial magnetisierten Ringen völlig verschieden ist. Im Zusammenhang mit einer Fokussierungsanordnung können bei radial magnetisierteü Dauermagnetringen

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starke Streufelder im Inneren der Fokussierungs- Magnetanordnungen a, b und c sollen jeweils den

anordnung auftreten, die das magnetische Feld in gleichen Innendurchmesser und den gleichen Ab-

der Symmetrieachse schwächen. Während sich bei _{stmdd =} L _{voneinander besitzen}. _{Femer sollen}

Fokussierungsanordnungen mit axial magnetisierten 2

Magnetnngen in der Symmetrieachse nahezu immer 5 die Dauermagnetringe der drei Anordnungen etwa ein sinusförmiger Magnetfeldverlauf einstellt, ist dies die gleichen magnetischen Eigenschaften bezüglich bei Fokussierungsanordnungen mit radial magneti- Werkstoff und Entmagnetisierungskennlinie besitzen, sierten Magnetnngen nicht der Fall. Die erfindungs- Die Anordnung nach Fig. 2c besteht aus verhältgemäße Lehre besteht daher in einer Angabe zur nismäßig dünnen Dauermagnetringen mit verhältnis-Dimensionierung von radial magnetisierten Dauer- io mäßig großem Außendurchmesser r_a. Der Feldmagnetringen für eine Fokussierungsanordnung, die stärkeverlauf in der Rotationsachse einer mit solchen bei minimalem Gewicht die geforderte Fokussierungs- Ringen aufgebauten periodischen Dauermagnetleistung besitzt. Für die Verwendung einer Elek- anordnung ergibt eine Kurve 23, die vergleichsweise tronenstrahlröhre ist das Gewicht der dazugehörigen geringe Spitzenwerte aufzeigt und welche jeweils Fokussierungsanordnung, das im allgemeinen ein 15 benachbart zu den Spitzenwerten eine Einsattelung vielfaches des Gewichtes der Röhre beträgt, von aufweist. Um einen Spitzenwert dieser Kurve 23 zu großer Bedeutung. erreichen, der dem gewünschten Wert i?_opt. entspricht,

An Hand der in den F i g. 1 und 2 dargestellten müßte der Außendurchmesser r_a dieser Magnetringe

Ausführungsbeispiele wird der Erfindungsgegenstand vergrößert werden. Das würde aber bedeuten, daß

im folgenden näher erklärt. 20 das Volumen der Magnetringe und damit das Ge-

In der Fig. 1 ist schematisch eine vollständige wicht der gesamten Magnetanordnung vergrößert

Dauermagnetanordnung dargestellt, die aus radial werden müßte.

magnetisierten Ringen 1 und 2 abwechselnder PoIa- Die in Fig. 2b dargestellte Dauermagnetanordrität besteht. Dabei sind die Ringe 1 jeweils so nung besitzt Dauermagnetringe, die etwas dicker sind magnetisiert, daß sich am inneren Umfang ein Nord- als die Magnetringe der F i g. 2 c, die aber einen gepol und am äußeren Umfang ein Südpol ausbildet, ringeren Außendurchmesser besitzen und deren während die dazwischenliegenden Magnetringe 2 Volumen etwa gleich dem Volumen der Magnetringe derart magnetisiert sind, daß sich an ihrem inneren in der Fig. 2c ist. Die zu dieser Magnetanordnung Umfang ein Südpol und an ihrem äußeren Umfang gehörende Kurve 22 zeigt einen Feldstärkeverlauf ein Nordpol ausbildet. Der mittlere Abstand zweier 30 längs der Rotationsachse, der Spitzenwerte aufweist, gleichpoliger Magnetringe ist mit L bezeichnet und die dem gewünschten Feldstärkemaß H_opU entwird als die Periodenlänge der Anordnung bezeichnet, sprechen. Darüber hinaus besitzt diese Kurve 22 Der mittlere Abstand zweier benachbarter unter- einen sinusförmigen Verlauf. Obwohl sich also an schiedlich polarisierter Magnetringe ist mit d be- dem Volumen des Dauermagnetmaterials nichts gezeichnet und beträgt die halbe Periodenlänge L. 35 ändert hat und der Außendurchmesser der gesamten Schließlich sind noch der Innenradius mit r_b der Anordnung der Fig. 2b noch geringer geworden ist, Außenradius mit r_a und die axiale Erstreckung (die weist diese Anordnung wesentlich günstigere Fokus-Dicke der Magnetringe) mit l_M bezeichnet. Die ein- sierungseigenschaften auf.

zelnen Dauermagnetringe sind innerhalb eines ferro- Die in F i g. 2 a dargestellte Dauermagnetanord-

magnetischen Zylinders 3 angeordnet, der gleich- 40 nung besitzt Dauermagnetringe, deren Volumen

zeitig zur Halterung der Ringe dienen kann. etwa gleich dem Volumen der Ringe in den Fig. 2b

Der Deutlichkeit halber ist die zu fokussierende und 2 c ist. Die Dicke der Ringe ist abermals verElektronenstrahlröhre in F i g. 1 nicht mit einge- größert worden und der Durchmesser noch weiter zeichnet, da sie zur Erläuterung der Erfindung nicht verringert worden, so daß man erwarten könnte, notwendig ist. Eine solche Elektronenstrahlröhre 45 daß ein weiterer Anstieg der Spitzenwerte der Feldkann beispielsweise eine Wanderfeldröhre sein, deren stärkenkurve stattfindet. Messungen haben jedoch Außendurchmesser etwas geringer ist als der Innen- ergeben, daß eigenartigerweise wieder eine Absendurchmesser r_t der Dauermagnetringe und welche kung des Spitzenwertes der Feldstärke des Feldkoaxial zur Achse ζ innerhalb der Dauermagnetringe Stärkenverlaufs, wie er in der Kurve 21 dargestellt angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen den 50 ist, stattfindet. Auch weicht der Kurvenverlauf einzelnen Dauermagnetringen kann entweder frei wesentlich von einer Sinuskurve ab, so daß diese in bleiben, oder er kann auch mit einem antimagne- F i g. 2 a gezeigte Magnetanordnung bezüglich ihrer tischen Material ausgefüllt sein. Der die Magnetringe fokussierenden Eigenschaften wesentlich ungünstiger umgebende ferromagnetische Zylinder besteht zweck- ist als eine Anordnung nach Fi g. 2 b.
mäßig aus hochpermeablem Material. Der' Quer- 55 Es zeigt sich also, daß bei einem ganz bestimmten schnitt der Magnetringe kann gegebenenfalls auch Volumen und damit bei einem ganz bestimmten von der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Gewicht der Magnetanordnung die optimalen magnerechteckigen Form abweichen, z. B. derart, daß die tischen Eigenschaften nur bei einer ganz bestimmten Dicke der Ringe sich mit zunehmendem Radius Abmessung der radial magnetisierten Dauermagnetändert. 60 ringe auftreten.

Die Fig. 2 zeigt ein Koordinatensystem, in wel- Mit anderen Worten bedeutet das, daß es gemäß

chem für drei verschiedene periodische Dauermagnet- der Erfindung für eine gewünschte magnetische

anordnungen der Verlauf der magnetischen Feld- Feldstärke längs der Rotationsachse möglich ist, eine

stärke auf der Rotationsachse ζ dargestellt ist. Zui Fokussierungsanordnung herzustellen, die auf Grund

Verdeutlichung sind weiterhin auf der Abszisse 65 ihres geringen Volumens an Magnetmaterial ein

dieses Koordinatensystems Teilstücke der drei zu minimales Gewicht aufweist. Beispielsweise wäre es

diesen drei Kurven gehörenden Dauermagnetanord- durch Vergrößerung des Außendurehmessers der

nungen dargestellt. Die Dauermagnetringe der drei Magnetringe der F i g. 2 a ohne weiteres möglich, den

Spitzenwert der Kurve 21 auf den Wert i?_opt- zu vergrößern. Damit würde aber diese Magnetanordnung wesentlich schwerer als die Magnetanordnung nach Fig. 2b. Als Beispiele für gemäß der Erfindung optimal dimensionierte Magnetanordnungen seien beispielsweise folgende Werte genannt:

1. Ausführungsbeispiel

L = Id 20mm

r_t 6,2 mm

Werkstoff Oxit 100

H_nTit 750Oe

¹M

20 mm 4,2 mm

2. Ausführungsbeispiel

L 20 mm

T₁ 5 mm

Werkstoff Oxit 100

H,

opt.

1200 Oe 16 mm 6,7 mm

Die Feldstärkekurve in der Rotationsachse der obengenannten Ausführungsbeispiele weist dabei einen sinusförmigen Verlauf auf, so daß diese Ausführungsbeispiele bei minimalem Gewicht optimale Fokussierungseigenschaften besitzen. Als Werkstoff für die Dauermagnetringe der erfindungsgemäßen Magnetanordnung haben sich besonders die unter dem Handelsnamen Oxit 100 und Oerstit 220 bekannten Werkstoffe als geeignet erwiesen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dauermagnetanordnung zur periodischen Fokussierung eines innerhalb einer Vakuumhülle verlaufenden Elektronenstrahles, bestehend aus mehreren koaxial zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten radial magnetisierten Dauermagnetringen abwechselnder Polarität, die an ihrem äußeren Umfang von einem ferromagnetischen Zylinder umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung minimalen Gewichts der Dauermagnetanordnung bei gegebenem Innendurchmesser und bei gegebenem mittleren Abstand sowie bei gegebenen magnetischen Eigenschaften der Dauermagnetringe der Außendurchmesser und die Dicke der Ringe derart gewählt sind, daß die Kurve des Verlaufs der Feldstärke in der Rotationsachse über der Länge der Dauermagnetanordnung eine mehrperiodische Sinuskurve ist.

2. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ringmagnete umgebende ferromagnetische Zylinder aus hochpermeablem Material besteht.

3. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Abmessungen der Ringmagnete:

Periodenlänge L = 2 d 20 mm

Innendurchmesser r,- 6,2 mm

Werkstoff Oxit 100

Optimale Feldstärke H_opt. 750 Oe

Außendurchmesser r_a 20 mm

Dicke l_M 4,2 mm

4. Dauermagnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Abmessungen der Ringmagnete:

Periodenlänge L 20 mm

Innendurchmesser r_; 5 mm

Werkstoff Oxit 100

Optimale Feldstärke H_opt .... 1200 Oe

Außendurchmesser r_a 16 mm

Dicke l_M 6,7 mm

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 853 061;
USA.-Patentschrift Nr. 2 867 744;
»Proceedings of the IRE«, Januar 1956, S. 55 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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