DE1295099B - Electron beam generation system for transit time tubes - Google Patents

Electron beam generation system for transit time tubes

Info

Publication number
DE1295099B
DE1295099B DES67508A DES0067508A DE1295099B DE 1295099 B DE1295099 B DE 1295099B DE S67508 A DES67508 A DE S67508A DE S0067508 A DES0067508 A DE S0067508A DE 1295099 B DE1295099 B DE 1295099B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electron beam
cylinder
magnetic field
interaction section
perveance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES67508A
Other languages
German (de)
Inventor
Meyerer Paul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DES67508A priority Critical patent/DE1295099B/en
Priority to US75197A priority patent/US3209199A/en
Publication of DE1295099B publication Critical patent/DE1295099B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/08Focusing arrangements, e.g. for concentrating stream of electrons, for preventing spreading of stream
    • H01J23/087Magnetic focusing arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/06Electron or ion guns
    • H01J23/065Electron or ion guns producing a solid cylindrical beam

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zur Erzeugung eines stark verdichteten Elektronenvollstrahls für Laufzeitröhren, insbesondere Wanderfeldröhren, bei denen der Elektronenstrahl im Bereich des Wechselwirkungsabschnitts der Röhre durch ein homogenes Magnetfeld gebündelt geführt wird, bestehend aus einer konkaven Großkathode, einer Wehneltelektrode, einer Zuganode und einem zwischen der Zuganode und dem Wechselwirkungsabschnitt der Röhre angeordneten, den Elektronenstrahl koaxial umgebenden Metallzylinder, der mit einem wesentlich niedrigeren Gleichpotential als die Zuganode und der Wechselwirkungsabschnitt beaufschlagt und in einem dem Wechselwirkungsabschnitt der Röhre entsprechenden homogenen Magnetfeld oder in einem inhomogenen Magnetfeld, dessen Stärke zum Wechselwirkungsabschnitt hin fortlaufend zunimmt, angeordnet ist (Perveanzzylinder).The invention relates to an electron gun for generation a highly condensed full electron beam for time-of-flight tubes, in particular Traveling wave tubes in which the electron beam is in the area of the interaction section the tube is bundled by a homogeneous magnetic field, consisting of a large concave cathode, a Wehnelt electrode, a pulling anode and one between the pulling anode and the interaction section of the tube, the electron beam coaxially surrounding metal cylinder, which has a much lower direct potential acted as the pulling anode and the interaction section and in one of the Interaction section of the tube corresponding homogeneous magnetic field or in a inhomogeneous magnetic field, the strength of which continues towards the interaction section increases, is arranged (perveance cylinder).

Derartige Mektronenstrahlerzeugungssysteme sind mannigfaltig bekannt. Bekanntlich erzeugt man vielfach bandförmige oder zylindrische Elektronenvollstrahlen mit einer sogenannten Pierce-Kanone und führt diese Elektronenstrahlen mit Hilfe eines homogenen Magnetfeldes über eine größere Wegstrecke. Zum Betrieb einer Rückwärtswellenoszillatorröhre für Millimeterwellen benötigt man z. B. Elektronenstrahlen von i/io bis 3/lo mm Durchmesser und Strahlstromstärken von 10 bis 50 mA. Die mit einer solchen Oszillatorröhre erzeugte Frequenz wird durch das Gleichpotential der Verzögerungsleitung bestimmt. Der Frequenzdurchstimmbereich ist etwa eine Oktave, wobei das Potential um den Faktor 5 bis 6 geändert werden muß. Potentialverhältnisse von 600 zu 3600 Volt bzw. von 200 zu 1200 Volt sind dabei gebräuchlich. Mit den bekannten Elektrodenanordnungen ist es elektronenoptisch unmöglich, bei so großen Potentialänderungen den Elektronenstrahl im Magnetfeld ohne übergroße Welligkeit zu führen. Arbeitet man mit Nachbeschleunigung, also einem kleinen Anodenpotential, so kann die Strahlwelligkeit wesentlich kleiner gehalten werden als bei einer Abbremsung. Man erhält dabei aber Perveanzen in der 3 Größenordnung von 5 - 10-6A/V2 Elektronenstrahlerzeugungssysteme mit so großen Perveanzen, welche einen sehr feinen Elektronenstrahl mit hoher Stromdichte erzeugen sollen, haben aber den Nachteil, daß man kleine Kathoden-Anoden-Abstände erhält, wodurch diese Systeme empfindlicher gegenmechanische Toleranzen sind als Systeme mit kleiner Perveanz. Es ist auch bekannt, daß Elektronenstrahlerzeugungssysteme mit so hohen Perveanzen die theoretische Annahme einer homogenen Strahlstromdichte nicht erfüllen, was auf thermische Transversalgeschwindigkeiten der Elektronen und unvermeidbare Linsen- ; fehler durch die Anode zurückzuführen ist.Such electron beam generating systems are widely known. It is known that band-shaped or cylindrical full electron beams are often generated with a so-called Pierce gun and these electron beams are guided over a longer distance with the aid of a homogeneous magnetic field. To operate a reverse wave oscillator tube for millimeter waves, e.g. B. electron beams from i / io to 3 / lo mm in diameter and beam currents from 10 to 50 mA. The frequency generated with such an oscillator tube is determined by the DC potential of the delay line. The frequency tuning range is about an octave, whereby the potential must be changed by a factor of 5 to 6. Potential ratios of 600 to 3600 volts or from 200 to 1200 volts are common. With the known electrode arrangements, it is electron-optically impossible to guide the electron beam in the magnetic field without excessive ripple given such large changes in potential. If you are working with post-acceleration, i.e. a small anode potential, the beam ripple can be kept much smaller than when braking. However, you get perveances in the order of 3 magnitudes of 5-10-6A / V2 electron guns with such large perveances, which are supposed to generate a very fine electron beam with high current density, but have the disadvantage that you get small cathode-anode distances, whereby these systems are more sensitive to mechanical tolerances than systems with small perveance. It is also known that electron guns with such high perveances do not meet the theoretical assumption of a homogeneous beam current density, which is due to thermal transverse velocities of the electrons and unavoidable lens; fault is due to the anode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zu schaffen, bei dem der aus dem Elektronenstrahlerzeugungssystem austretende Elektronenstrahl so in das homogene Magnetfeld einläuft, daß er in diesem zylindrisch ohne nennenswerte Welligkeit verläuft, wobei die Elektronenkanone optimal dimensioniert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Länge des Perveanzzylinders mindestens gleich der zweifachen Schwankungswellenlänge des Elektronen-Strahls im Bereich des Perveanzzylinders ist und daß die Gleichpotentiale der Elektroden des Strahlerzeugungssystems und des Wechselwirkungsabschnitts sowie die zugehörige Magnetfeldstärke so gewählt sind, daß der Elektronenstrahl beim Durchlaufen des Wechselwirkungsabschnitts einen praktisch konstanten Durchmesser aufweist.The invention is based on the object of an electron gun to create in which the electron beam emerging from the electron gun enters the homogeneous magnetic field in such a way that it becomes cylindrical without any significant Ripple runs, whereby the electron gun can be optimally dimensioned. In order to solve this problem, in the case of an electron gun, the initially introduced mentioned type proposed according to the invention that the length of the perveance cylinder at least equal to twice the fluctuation wavelength of the electron beam im Area of the perveance cylinder and that the equal potentials of the electrodes of the Beam generating system and the interaction section as well as the associated magnetic field strength are chosen so that the electron beam when passing through the interaction section has a practically constant diameter.

An Hand der Figur wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert: In der Figur ist als Beispiel ein Elektronenstrahlerzeugungssystem für eine Rückwärtswellenoszillatorröhre schematisch dargestellt.The invention is explained in more detail below with reference to the figure: In the figure, there is exemplified an electron gun for a reverse wave oscillator tube shown schematically.

Mit 1 ist die Kathode und mit 2 die Verzögerungsleitung der Rückwärtswellenoszillatorröhre bezeichnet. In bekannter Weise sind ein Wehneltzylinder 3 und eine Zuganode 4 vorgesehen. Zwischen Zuganode 4 und Verzögerungsleitung 2 liegt ein metallischer Zylinder 5 (Perveanzzylinder). Unterhalb dieser schematischen Darstellung ist in einem Diagramm der im Bereich zwischen der Kathode 1 und Verzögerungsleitung 2 herrschende Gleichpotentialverlauf skizziert.Numeral 1 is the cathode and numeral 2 is the delay line of the reverse wave oscillator tube designated. In a known manner, a Wehnelt cylinder 3 and a tension anode 4 are provided. A metallic cylinder 5 is located between the pulling anode 4 and the delay line 2 (Perveance cylinder). Below this schematic is a diagram the DC potential curve prevailing in the area between cathode 1 and delay line 2 outlined.

Das axiale magnetische Führungsfeld muß sich über den Zylinder 5 erstrecken. Dabei ist es nicht erforderlich, daß in diesem Bereich der Magnetfeldverlauf homogen ist. So kann beispielsweise das homogene Magnetfeld bei der Verzögerungsleitung 2 beginnen und der Anstieg dieses Feldes entlang des Zylinders 5 erfolgen.The axial magnetic guide field must extend over the cylinder 5. It is not necessary that the course of the magnetic field is homogeneous in this area. For example, the homogeneous magnetic field can begin at the delay line 2 and this field can rise along the cylinder 5.

Durch den Zylinder 5 wird eine Perveanztransformation bewirkt, die zusammen mit dem dort herrschenden Magnetfeld die Form des Elektronenstrahls beeinflußt.A perveance transformation is effected by the cylinder 5, the together with the magnetic field prevailing there, influences the shape of the electron beam.

Die Länge z des Perveanzzylinders muß so gewählt werden, daß sie mindestens gleich der zweifachen Schwankungswellenlänge A, des Elektronenstrahls ist. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist die Länge z des Perveanzzylinders 5 wesentlich größer gewählt als die Schwankungswellenlänge R. Die Länge z des Perveanzzylinders kann, wenn die magnetische Feldstärke innerhalb des Perveanzzylinders konstant ist (homogenes Magnetfeld), nach folgender Formel berechnet werden: wobei U das Gleichpotential des Perveanzzylinders in Volt und B die Feldstärke des den Perveanzzylinder durchsetzenden homogenen Magnetfeldes in Gauß ist. Ist das den Perveanzzylinder durchsetzende Magnetfeld inhomogen, wenn sich also der Anstieg des Magnetfeldes über den Perveanzzylinder erstreckt, dann muß z größer oder - bei gegebenem Wert von z - das Perveanzzylindergleichpotential Up", kleiner gewählt werden. Das Gleichpotential des Perveanzzylinders wählt man so klein als zulässig, damit sich innerhalb des Perveanzzylinders möglichst viele Schwankungswellenlängen A: des Elektronenstrahls ausbilden können. Man hat dann die Möglichkeit, durch Ändern des Gleichpotentials des Perveanzzylinders die Eintrittsbedingungen des Elektronenstrahls in das die gebündelte Strahlführung längs der Verzögerungsleitung übernehmende homogene Magnetfeld in weiten Grenzen zu variieren. Um das Elektronenstrahlerzeugungssystem optimal zu dimensionieren, wählt man ein hohes Anodengleichpotential (vAnode), so daß man eine kleine Perveanz erhält. Ebenso wählt man zweckmäßigerweise das Verhältnis des Kathodenkrümmungsradius rk zum Anodenkrümmungsradius rA (s. Zeichnung) etwa gleich oder kleiner als 2, wodurch man einen Elektronenstrahl mit über den Querschnitt annähernd konstanter Strahlstromdichte erhält.The length z of the perveance cylinder must be chosen so that it is at least equal to twice the fluctuation wavelength A i of the electron beam. In the example shown in the drawing, the length z of the perveance cylinder 5 is selected to be significantly greater than the fluctuation wavelength R. The length z of the perveance cylinder can be calculated using the following formula if the magnetic field strength within the perveance cylinder is constant (homogeneous magnetic field): where U is the constant potential of the perveance cylinder in volts and B the field strength of the homogeneous magnetic field penetrating the perveance cylinder in Gauss. If the magnetic field penetrating the perveance cylinder is inhomogeneous, i.e. if the increase in the magnetic field extends over the perveance cylinder, then z must be selected larger or - for a given value of z - the perveance cylinder equal potential Up ", smaller permissible so that as many fluctuation wavelengths A: of the electron beam as possible can develop within the perveance cylinder. By changing the constant potential of the perveance cylinder, the entry conditions of the electron beam into the homogeneous magnetic field taking over the bundled beam guidance along the delay line can then be varied within wide limits. In order to optimally dimension the electron gun, a high DC anode potential (vAnode) is chosen so that a small perveance is obtained. Drawing) approximately equal to or smaller than 2, which results in an electron beam with an almost constant beam current density over the cross-section.

Claims (1)

Patentanspruch: Elektronenstrahlerzeugungssystem zur Erzeugung eines stark verdichteten Elektronenvollstrahls für Laufzeitröhren, insbesondere Wanderfeldröhren, bei denen der Elektronenstrahl im Bereich des Wechselwirkungsabschnitts der Röhre durch ein homogenes Magnetfeld gebündelt geführt wird, bestehend aus einer konkaven Großkathode, einer Wehneltelektrode, einer Zuganode und einem zwischen der Zuganode und dem Wechselwirkungsabschnitt der Röhre angeordneten, den Elektronenstrahl koaxial umgebenden Metallzylinder, der mit einem wesentlich niedrigeren Gleichpotential als die Zuganode und der Wechselwirkungsabschnitt beaufschlagt und in einem dem Wechselwirkungsabschnitt der Röhre entsprechenden homogenen Magnetfeld oder in einem inhomogenen Magnetfeld, dessen Stärke zum Wechselwirkungsabschnitt hin fortlaufend zunimmt, angeordnet ist (Perveanzzylinder), d a -durch gekennzeichnet, daß die Länge des Perveanzzylinders mindestens gleich der zweifachen Schwankungswellenlänge des Elektronenstrahls im Bereich des Perveanzzylinders ist und daß die Gleichpotentiale der Elektroden des Strahlerzeugungssystems und des Wechselwirkungsabschnitts sowie die zugehörige Magnetfeldstärke so gewählt sind, daß der Elektronenstrahl beim Durchlaufen des Wechselwirkungsabschnitts einen praktisch konstanten Durchmesser aufweist.Claim: electron gun for generating a highly compressed full electron beam for time-of-flight tubes, especially traveling wave tubes, where the electron beam is in the area of the interaction section of the tube is guided through a homogeneous magnetic field bundled, consisting of a concave Large cathode, a Wehnelt electrode, a pull anode and one between the pull anode and the interaction portion of the tube disposed the electron beam coaxially surrounding metal cylinder, which has a much lower DC potential acted as the pulling anode and the interaction section and in one of the Interaction section of the tube corresponding homogeneous magnetic field or in a inhomogeneous magnetic field, the strength of which continues towards the interaction section increases, is arranged (perveance cylinder), d a -characterized in that the length of the pervancy cylinder is at least twice the fluctuation wavelength of the Electron beam is in the area of the perveance cylinder and that the constant potentials the electrodes of the beam generating system and the interaction section as well as the associated magnetic field strength are chosen so that the electron beam when passing through of the interaction section has a practically constant diameter.
DES67508A 1960-03-10 1960-03-10 Electron beam generation system for transit time tubes Pending DE1295099B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES67508A DE1295099B (en) 1960-03-10 1960-03-10 Electron beam generation system for transit time tubes
US75197A US3209199A (en) 1960-03-10 1960-12-12 Homogeneous magnetic field generating structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES67508A DE1295099B (en) 1960-03-10 1960-03-10 Electron beam generation system for transit time tubes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1295099B true DE1295099B (en) 1969-05-14

Family

ID=7499610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DES67508A Pending DE1295099B (en) 1960-03-10 1960-03-10 Electron beam generation system for transit time tubes

Country Status (2)

Country Link
US (1) US3209199A (en)
DE (1) DE1295099B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2672571A (en) * 1950-08-30 1954-03-16 Univ Leland Stanford Junior High-frequency oscillator
US2792519A (en) * 1946-01-11 1957-05-14 Bell Telephone Labor Inc Ribbon helix traveling wave tube
GB794333A (en) * 1953-10-05 1958-04-30 Eitel Mccullough Inc Velocity modulated electron tubes
GB794334A (en) * 1954-04-29 1958-04-30 Eitel Mccullough Inc Beam type electron tube apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888605A (en) * 1955-02-23 1959-05-26 Hughes Aircraft Co Electron gun
US2902623A (en) * 1956-08-17 1959-09-01 Rca Corp Electron gun structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2792519A (en) * 1946-01-11 1957-05-14 Bell Telephone Labor Inc Ribbon helix traveling wave tube
US2672571A (en) * 1950-08-30 1954-03-16 Univ Leland Stanford Junior High-frequency oscillator
GB794333A (en) * 1953-10-05 1958-04-30 Eitel Mccullough Inc Velocity modulated electron tubes
GB794334A (en) * 1954-04-29 1958-04-30 Eitel Mccullough Inc Beam type electron tube apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US3209199A (en) 1965-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE927157C (en) Arrangement for practicing a method for maintaining an essentially constant output power in ultra-short wave tubes
DE2117924A1 (en) Speed modulation tube with harmonic pre-bundling to achieve a high degree of efficiency
DE872224C (en) Traveling wave tubes for the transmission of ultra-short waves with a delay line and a slip area connected between the input and output circuit
DE1034284B (en) Low-noise electron beam tubes like a traveling wave tube
DE1130083B (en) Device for the spatial delimitation of a large number of charged particles
DE2327665C2 (en) Collecting device for an electron beam
DE1295099B (en) Electron beam generation system for transit time tubes
DE1264622B (en) Electrostatic focusing arrangement for bundled guidance of the electron beam of a travel time tube
DE2719311A1 (en) REVERSE WAVE OSCILLATOR TUBE
DE1963863A1 (en) Power supply for camera system with image amplifier
DE1464682A1 (en) Electron gun
AT222241B (en) Electron gun for time-of-flight tubes
DE2056908A1 (en) Circuit for operating a linear jet pipe
DE727235C (en) Electron tube arrangement for fanning ultra-high frequency electromagnetic vibrations
DE933694C (en) Overlay arrangement
DE4119517A1 (en) Electron gun for generating electrons grouped in short pulses
DE963014C (en) Low-noise transit time tubes, especially traveling wave tubes for amplifying weak high-frequency signals
DE898635C (en) Electron tubes for frequency multiplication for very short waves
DE885729C (en) Two trellises in a braking field circuit for amplifying ultra-high frequency electromagnetic oscillations
DE1859713U (en) ELECTRON BEAM GENERATING SYSTEM FOR RUNTIME TUBES.
AT164242B (en) Time-of-flight tube arrangement
DE3426623A1 (en) X-RAY TUBES
DE575007C (en) Electron tubes for receiving and amplifying purposes
AT160745B (en) Secondary electron amplifiers.
DE882422C (en) Arrangement for stabilizing high frequency voltages, preferably in the meter and centimeter wave range