DE1277450B

DE1277450B - Permanent magnetic focusing system for the bundled guidance of the electron beam of a traveling wave tube

Info

Publication number: DE1277450B
Application number: DE1962T0022771
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilfried Boehm
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-09-22
Filing date: 1962-09-22
Publication date: 1968-09-12

Description

Permanentmagnetisches Fokussierungssystem zur gebündelten Führung des Elektronenstrahles einer Wanderfeldröhre Die Erfindung bezieht sich auf ein permanentmagnetisches Fokussierungssystem zur gebündelten Führung des Elektronenstrahles einer Wanderfeldröhre, deren Elektronenstrahlerzeugungssystem röhrenseitig magnetisch abgeschirmt ist, mittels ' eines wenigstens angenähert homogenen Magnetfeldes#, das aus einem die Wanderfeldröhre auf wenigstens nahezu ihrer gesamten Länge umgebenden, kreiszylindrischen oder tonnenförmigen Dauermagneten besteht, der von einem ferromagnetischen Abschirmgehäuse wenigstens angenähert allseitig und mit Ab- stand umgeben ist.A permanent magnetic focusing system for bundled guide the electron a traveling wave tube The invention of the electron beam refers to a permanent magnetic focusing system for bundled guide a traveling wave tube, the electron gun is tubular mutually magnetically shielded by means of 'an at least approximately homogeneous magnetic field # consisting of a the traveling wave tube to at least substantially their entire length surrounding circular cylindrical or barrel-shaped permanent magnet is composed that is at least approximately by a ferromagnetic shield on all sides and surrounded with waste stand.

Es ist bereits bekannt, den Elektronenstrahl einer Wanderfeldröhre mit Hilfe eines die Röhre umgebenden kreiszylindrischen oder tonnenförmigen Dauermagneten gebündelt zu führen (deutsche Auslegeschriften 1129 240, 1100 183). Um das nach außen gerichtete magnetische Streufeld einer solchen Fokussierungsanordnung zu unterbinden, ist es weiter bekannt, den Magneten mit einer ferromagnetischen Abschirmung zu umgeben. Eine solche Abschirmung kann beispielsweise aus einem ferromagnetischen Zy- linder bestehen, der an seinen beiden Stirnseiten mit ferromagnetischen Scheiben oder Lochscheiben abgeschlossen ist.It is already known to bundle the electron beam of a traveling wave tube with the aid of a circular cylindrical or barrel-shaped permanent magnet surrounding the tube (German Auslegeschriften 1129 240, 1100 183). In order to prevent the outwardly directed stray magnetic field of such a focusing arrangement, it is also known to surround the magnet with a ferromagnetic shield. Such a shield can consist, for example, of a ferromagnetic cylinder , which is closed on both of its end faces with ferromagnetic disks or perforated disks.

Bei Wanderfeldröhren ist es weiter bekannt, das Strahlerzeugungssystem röhrenseitig magnetisch abzuschirmen. Der Elektronenstrahl wird in einem so abgeschirmten Strahlerzeugungssystern mit Hilfe elektrostatischer Felder fokussiert, so daß er entsprechend gebündelt in das magnetische Feld eintritt, das ihn auf seinem weiteren Weg gebündelt führt (USA.-Patentschrift 2 797 353). Auch ist es schon bekannt, zwischen dem Magneten und der Wanderfeldröhre feldbeeinflussende Mittel vorzusehen (deutsche Auslegeschriften 1090 777, 1129 240).In traveling wave tubes, it is also known to magnetically shield the beam generation system on the tube side. The electron beam is focused in a beam generating system shielded in this way with the aid of electrostatic fields, so that it enters the magnetic field in a correspondingly focused manner, which guides it in a focused manner on its further path (US Pat. No. 2,797,353 ). It is also already known to provide field-influencing means between the magnet and the traveling wave tube (German Auslegeschriften 1090 777, 1129 240).

In F i g. 2 sind einige für verschiedene magnetische Fokussierungssysteme typische Kurven der Bündelungsfeldstärke B über der Länge 1 der Symmetrieachse des Magneten dargestellt. Die Kurve d zeigt den Feldstärkeverlauf eines Fokussierungssystems ohne abgeschirmtes, Strahlerzeugungssystem, jedoch mit äußerer Abschirmung, die Kurve b den Feldstärkeverlauf eines Fokussierungssystems mit abgeschirmtem Strahlerzeugungssystem und mit äußerer Abschirmung. Die Kurve b zeigt dabei im Bereich des Strahlerzeugungssystems eine höckerartige überhöhung, die unerwünscht ist, weshalb es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe macht, bei einem Fokussierungssystem mit abgeschirmten Strahlerzeugungssystem und mit äußerer Abschirmung Mittel vorzusehen, mit deren Hilfe die unerwünschte Überhöhung des Feldstärkekurvenverlaufs im Bereich des Strahlerzeugungssystems weitestgehend kompensiert werden kann.In Fig. 2 shows some curves, typical for various magnetic focusing systems, of the focusing field strength B over the length 1 of the axis of symmetry of the magnet. Curve d shows the field strength profile of a focusing system without a shielded beam generating system, but with external shielding, while curve b shows the field strength curve of a focusing system with a shielded beam generating system and with external shielding. Curve b shows a hump-like elevation in the area of the beam generation system, which is undesirable, which is why the present invention aims to provide means in a focusing system with a shielded beam generation system and with an external shield, with the aid of which the undesired increase in the field strength curve in the area of the beam generation system can be largely compensated.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem permanentmagnetischen Fokussierungssystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß am strahlerzeugerseitigen Röhrenende im Ringspalt zwischen der Röhre und dem Dauermagneten ein die Röhre umgebendes, im wesentlichen kreiszylindrisches, weichmagnetisches Gebilde vorgesehen ist, das magnetisch von dem Dauermagneten isoliert und so ausgebildet und beinessen ist, daß die im Bereich des Elektronenstrahlerzeugungssystems ansonsten vorhandene Erhöhung der magnetischen Bündelungsfeldstärke praktisch nicht eintritt.A permanent magnetic focusing system is used to solve this problem of the aforementioned type proposed according to the invention that on the jet generator side Tube end in the annular gap between the tube and the permanent magnet a surrounding the tube, substantially circular cylindrical, soft magnetic structure is provided that magnetically isolated from the permanent magnet and designed and built in such a way, that the increase otherwise present in the area of the electron gun the magnetic field strength practically does not occur.

Empirische Versuche haben ergeben, daß die feldbeeinflussende Wirkung des weichmagnetischen Gebildes dann besonders günstig ist, wenn man dafür Sorge trägt, daß das weichmagnetische Gebilde magnetisch isoliert in dem Ringspalt zwischen der Röhre und dem Dauerinagneten angeordnet ist. Man erzielt dann mit einfachen Mitteln einen sehr vorteilhaften, nahezu rechteckförmigen Feldstärkeverlauf.Empirical experiments have shown that the field-influencing effect of the soft magnetic structure is particularly favorable if you take care of it contributes that the soft magnetic structure is magnetically isolated in the annular gap between the tube and the permanent magnet is arranged. One then achieves with simple Means a very advantageous, almost rectangular field strength curve.

An Hand der F i g. 1 bis 3 wird der Erfindungsgegenstand im folgenden näher erläutert.On the basis of FIG. 1 to 3 , the subject matter of the invention is explained in more detail below.

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Wanderfeldröhre mit einer Vakuumhülle 1, einem abgeschirmten Elektronenstrahlerzeugungssystem2, einer alsWendel ausgebildeten Verzögerungs-Bündelung des sich vom Strahlerzeugungssystems 2 zum Auffänger 4 hin bewegenden Elektronenstrahles ist ein in diesem Fall tonnenförmiger Dauermagnet 5 vorgesehen, der innerhalb einer Abschirmung 6 aus weichmagnetischem Material angeordnet ist. An den beiden Stirnseiten der magnetischen Abschirmung, die kreiszylindrisch oder mehreckig ausgebildet sein kann, sind weichmagnetische Scheiben 7 und 8 befestigt. Die Scheibe 8 kann eine öffnung aufweisen, durch welche die Wanderfeldröhre hindurchgeschoben werden kann.The in Fig. Illustrated embodiment Figure 1 shows a traveling-wave tube having a vacuum envelope 1, a shielded Elektronenstrahlerzeugungssystem2, a alsWendel formed delay aggregation of the moving from the beam generation system 2 to the gutter 4 toward the electron beam is a barrel-shaped in this case, permanent magnet 5 is provided, the soft-magnetic, within a shield 6 of material is arranged. Soft magnetic disks 7 and 8 are attached to the two end faces of the magnetic shielding, which can be circular-cylindrical or polygonal. The disk 8 can have an opening through which the traveling wave tube can be pushed.

Eine solche Anordnung besitzt im Prinzip längs der Symmetrieachse des Dauermagneten 5 einen Feldstärkeverlauf, wie er durch die Kurve b in F i g. 2 wiedergegeben ist. Um nun die am linken Ende des Magneten, also im Bereich des Strahlerzeugungssystems 2, auftretende überhöhung der Kurve b zu verringern, ist gemäß der Erfindung ein kreiszylindrisches weichmagnetisches Gebilde 9, das die Röhre im Bereich des Strahlerzeugungssystems umgibt, angeordnet. Man erhält dann eine Kurve a (F i g. 2), die angenähert eine rechteckige Form aufweist. Das weichmagnetische Gebilde 9 ist von der Wandung der zylindrischen Bohrung 10 des Dauermagneten 5 magnetisch isoliert, weist also keinen magnetischen Kontakt auf, was für die Erfindung als wesentlich angesehen wird. Es ist von diesem durch einen ringförmigen Luftspalt oder durch ein nichtmagnetisches Material getrennt. Durch Variation der axialen Länge und der Wandstärke des Gebildes 9 kann die in der Kurve b der F i g. 2 gezeigte überhöhung praktisch vollständig kompensiert werden, wie die Kurve a zeigt.In principle, such an arrangement has a field strength curve along the symmetry axis of the permanent magnet 5 , as indicated by curve b in FIG. 2 is reproduced. In order to reduce the elevation of curve b occurring at the left end of the magnet, i.e. in the area of the beam generation system 2, a circular cylindrical soft magnetic structure 9, which surrounds the tube in the area of the beam generation system, is arranged according to the invention. A curve a ( FIG. 2) is then obtained which has an approximately rectangular shape. The soft magnetic structure 9 is magnetically isolated from the wall of the cylindrical bore 10 of the permanent magnet 5 , so it has no magnetic contact, which is considered essential for the invention. It is separated from it by an annular air gap or by a non-magnetic material. By varying the axial length and the wall thickness of the structure 9 , the curve b in FIG. 2 can be almost completely compensated for, as curve a shows.

Das Gebilde 9 ist zweckmäßig aus mehreren weichmagnetischen Ringen, wie in F i g. 1 gezeigt, hergestellt. Die einzelnen Ringe 90, 91, 92, 93 und 94 sind vorzugsweise dicht aneinandergepackt anzuordnen. Sie können durch einen Zylinder aus nichtmagnetischem Material zusammengehalten werden, z. B. durch einen Kunststoffzylinder oder durch einen Messingzylinder. Dieser Zylinder aus nichtmagnetischem Material kann bezüglich seines Außendurchmessers derart gewählt werden, daß er gleitend in die Bohrung 10 des Dauermagneten 5 hineinpaßt, so daß das gesamte Korrekturgebilde praktisch unverrückbar in dem Dauermagneten 5 sitzt. Eine andere Mög- lichkeit der Befestigung des weichmagnetischen Gebildes an dem Magneten 5 besteht darin, es mit lElfe einer Scheibe aus nichtmagnetischem Material an der Stirnfläche des Magneten zu befestigen. In diesem Fall kann das Korrekturgebilde auch radial zur Symraetrieachse des Dauermagneten bewegt und eingestellt werden.The structure 9 is expediently made up of several soft magnetic rings, as in FIG. 1 shown. The individual rings 90, 91, 92, 93 and 94 are preferably to be arranged closely packed together. They can be held together by a cylinder made of non-magnetic material, e.g. B. by a plastic cylinder or by a brass cylinder. This cylinder made of non-magnetic material can be selected with regard to its outer diameter in such a way that it slidably fits into the bore 10 of the permanent magnet 5 , so that the entire correction structure is practically immovable in the permanent magnet 5 . Another possibility of attachment of the soft-magnetic structure of the magnet 5 is to fasten it with lElfe a disk of non-magnetic material at the end face of the magnet. In this case, the correction structure can also be moved and adjusted radially to the axis of symmetry of the permanent magnet.

In F i g. 2 ist vergleichsweise noch die Kurve c eingetragen. Sie stellt den magnetischen Feldstärkeverlauf eines Fokussierungssystems mit weichmagnetischem Korrekturgebilde 9 und äußerer Ab- schirmung, jedoch ohne ein röhrenseitig abgeschirmtes Strahlerzeugungssystem, dar.In Fig. 2, curve c is also entered for comparison. It represents the magnetic field strength course of a focusing system with soft correction formations 9 and outer shielding waste, but without a tube-sided shielded beam generating system is.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können an dem inneren Ende des weichmagnetischen Gebildes noch zusätzliche weichmagnetische Ringe angeordnet sein, die in axialer Richtung durch Spalte aus nichtmagnetischem Material voneinander getrennt sind. Die F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit solchen zusätzlichen weichmagnetischen Ringen 36, 37 und 38, die von einem mit einem Flansch versehenen nichtmagnetischen Zylinder 32 zusammen mit dem aus weichmagnetischen Ringen bestehenden Rohr 39 in der Bohrung des Magneten 35 gehaltert sind. Die Ringe 36, 37 und 38 besitzen beispielsweise unterschiedliche axiale Länge. Gegebenenfalls können auch die axialen Abstände der zusätzlichen Ringe 36, 37 und 38 unterschiedlich sein.According to a further development of the invention, additional soft magnetic rings can be arranged at the inner end of the soft magnetic structure, which rings are separated from one another in the axial direction by gaps made of non-magnetic material. The F i g. 3 shows an exemplary embodiment with such additional soft magnetic rings 36, 37 and 38, which are held in the bore of magnet 35 by a non-magnetic cylinder 32 provided with a flange, together with the tube 39 consisting of soft magnetic rings. The rings 36, 37 and 38 have, for example, different axial lengths. If necessary, the axial distances between the additional rings 36, 37 and 38 can also be different.

Claims

Claims: 1. Permanent magnetic focusing system for the bundled guidance of the electron beam of a traveling wave tube, whose electron gun is magnetically shielded on the tube side, by means of an at least approximately homogeneous magnetic field, which consists of a circular cylindrical or barrel-shaped permanent magnet surrounding the traveling wave tube over at least almost its entire length ferromagnetic shielding housing is at least approximately surrounded on all sides and at a distance, characterized in that at the jet generator-side tube end in the annular gap between the tube and the permanent magnet a substantially circular cylindrical, soft magnetic structure surrounding the tube is provided, which is magnetically isolated from the permanent magnet and is designed and is dimensioned so that the otherwise existing increase in the magnetic focusing field strength in the area of the electron gun practically does not occur.

2. Focusing system according to claim 1, characterized in that the soft magnetic structure consists of a pipe section. 3. Focusing system according to claim 1, characterized in that the soft magnetic structure consists of several rings lying close together. 4. Focusing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular gap between the soft magnetic structure and the permanent magnet is filled with a non-magnetic material. 5. Focusing system according to one of the Anspläne 1 to 4, characterized in that the soft magnetic structure is adjustably attached to the permanent magnet. 6. Focusing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner end of the soft magnetic structure has one or more one behind the other, soft magnetic rings which are arranged magnetically isolated. 7. Focusing system according to claim 6, characterized in that the soft magnetic rings have different axial extensions (F i g. 3). 8. Focusing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the soft magnetic structure of a non-magnetic material part, for. B. a brass tube is supported. Considered publications: Deutsche Auslegesehriften Nos. 1090 777, 1100 183, 1129 240; U.S. Patent No. 2,797,353.