DE1296271B - Klystron - Google Patents

Description

Derartige Klystrons sind bekannt und beispiels- io vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf ein Gitter weise in den USA.-Patentschriften 2 529 668, nach der Erfindung; 2 680 209 und 2738438 beschrieben. Die Gitter an
den Enden der Laufrohre dienen zur Verbesserung

der Verhältnisse im Wechselwirkungsspalt, insbeson-

F i g. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 durch das Gitter nach F i g. 2.

F i g. 4 ist ein Querschnitt durch eine andere Aus-

dere zur Erhöhung der Feldstärke am Ort des Elek- 15 führungsform eines Gitters nach der Erfindung, tronenstrahls. Die Gitter, bei denen sich der Gitter- Das in F i g. 1 gezeigte Klystron weist einen Haupt

körper 11 auf, der aus einem Metallblock hergestellt ist, durch den sich in Längsrichtung eine Bohrung erstreckt. Hohlzylindrische Laufräume 12, an deren

ring zusammen mit den Gitterelementen in den Wechselwirkungsspalt erstreckt, haben aber die unerwünschte Nebenwirkung, daß sie die Kapazität des

Wechselwirkungsspaltes erhöhen. Um trotz dieser er- 20 Enden kreisförmige Gitter 13 angeordnet sind, befinhöhten Spaltkapazität bei der gleichen Resonanzfre- den sich in der Längsbohrung des Körpers 11 und quenz arbeiten zu können, ist es notwendig, die In- werden von sich nach außen erstreckenden, ringförduktivität des Resonators zu vermindern. Hierzu muß migen Laufrohren 15 gehalten. Die Wände der Laufman den Hohlraumresonator kleiner machen. Da- räume 12 verlaufen parallel zur Achse des die Laufdurch wird jedoch die Resonatorgüte Q vermindert. 35 räume durchsetzenden Elektronenstrahls. Am einen Die Güte Q hängt nämlich vom Verhältnis des VoIu- Ende der Längsbohrung im Körper 11 ist eine ringmens zur Oberfläche eines Hohlraumresonators ab.
Im Hinblick auf die Güte β ist es günstig, dem Hohlraumresonator ein möglichst großes Volumen zu

geben. Infolge der erhöhten Kapazität bei den be- 30 ter 13 angebracht ist. kannten Gittern ist dies jedoch nicht möglich. Im Körper 11 begrenzen die ringförmige Anode 17

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die
durch die Gitter hervorgerufene Kapazität des Wechselwirkungsspaltes zu vermindern und damit ein Klystron mit einem besseren Wirkungsgrad, einer höheren 35 toren 23 werden durch die ringförmigen Laufrohre 15 Verstärkung und einer höheren Güte Q zu schaffen. und das Teil 19 begrenzt.

Dies wird bei einem Klystron der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Gitterelemente sich derart teilweise in die zugehörige

Gitterringöffnung und teilweise in den zwischen die- 40 11 abdichtet. Die Anordnung 26 enthält eine hohlsen Öffnungen liegenden Bereich erstrecken, daß der zylindrische Fokussierelektrode 27.

förmige Anode 17 mit einem Gitter 13 angelötet. Am anderen Ende des Körpers 11 ist ein ringförmiges Teil 19 befestigt, in dessen Öffnung ebenfalls ein Git-

und das erste ringförmige Laufrohr 15 mit dem ersten Lauf raum 12 den ersten einfach eingestülpten Hohlraumresonator 20. Drei doppelt eingestülpte Resona-

Am Körper 11 ist eine den Elektronenstrahl erzeugende Anordnung 26 angelötet, die das an die Anode 17 angrenzende Ende der Längsbohrung im Körper

Abstand zwischen den Gitterelementen der zwei den Wechselwirkungsspalt begrenzenden Gitter erheblich kleiner ist als der Abstand zwischen den zugehörigen Gitterringen.

Vorzugsweise besitzt jeweils der Gitterring einen U-förmigen Querschnitt mit in Strahlrichtung parallelen Schenkeln und zum betreffenden Wechselwirkungsspalt hin offenem Ende; die äußeren Enden der

Eine Kollektoranordnung 41 für den Elektronenstrahl mit einem hohlzylindrischen, an seinem äußeren Ende geschlossenen Endteil 42 ist am anderen Ende der Längsbohrung neben dem ringförmigen Teil 19 am Körper 11 angelötet. Die Kollektoranordnung 41 weist zur Luftkühlung ringförmige Rippen 45 auf. Der Körperll ist ebenfalls mit Kühlrippen ausgerüstet. Ein verschließbarer Vakuumstutzen 46 am ge-

Gitterelemente sind in das offene Ende des Gitterrin- 50 schlossenen Endteil 42 ist mit vier, zum Kollektorges teilweise eingesetzt und dort am Gitterring be- hohlraum führenden Eingängen 46' versehen, um das

Klystron auszupumpen. Ein konischer Körper 47 der Kollektoranordnung 41 verstreut das auf das Ende

festigt.

Der jeweilige Gitterring kann aber auch massiv ausgebildet sein, und die äußeren Enden der Gitterelemente können an der Innenwand des Gitterringes 55 bündel, so daß durch das Auftreffen der Primärelekteilweise anliegen und durch ein an der Stirnseite des tronen keine Sekundärelektronen erzeugt werden, die Gitterringes aufgetragenes Hartlot an diesem befestigt
sein.

Die nach der Erfindung ausgebildeten Gitter

der Kollektoranordnung 41 auftreffende Elektronen-

sonst in die Lauf räume und in den Hohlraumabschnitt des Körpers 11 eintreten würden. Die Fig.2 und 3 zeigen ein nach der Erfindung

machen es möglich, daß Volumen von Klystronreso- 6° ausgeführtes Gitter 13. Die Gitterflügel oder Gitternatoren infolge der niedrigeren Spaltkapazität unter elemente 13' werden an gegenüberliegenden Enden Beibehaltung einer bestimmten Resonanzfrequenz
größer zu gestalten, so daß die Güte des Resonators

und damit auch die Güte des gesamten Klystrons an

der Laufräume in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten, während die Gitterringe 71, an denen die Gitterelemente 13' befestigt sind, im Wechselwirsteigen. Auch das für ein Klystron wichtige Verhältnis 65 kungsspalt gegenüber den Gitterelementen zurückge- R_sh/Q (R-sf, = paralleler Verlustwiderstand des Reso- setzt sind, so daß der Abstand zwischen den gegennators, Q = Güte des Resonators) kann durch diese
Maßnahme vergrößert werden.

überliegenden Gitterringen 71 größer ist als zwischen den Gitterelementen. Die Gitterringe 71 bestehen aus

Stahl oder Nickel und haben einen U-förmigen Querschnitt mit in Strahlrichtung parallelen Schenkeln und zum Wechselwirkungsspalt hin offenem Ende. Die äußeren Enden der Gitterelemente sind in das offene Ende des Gitterringes teilweise eingesetzt und dort am Gitterring befestigt. Die Gitterelemente 13' sind dabei auf einem kreisförmigen Ring 73 aus nickelplattiertem Kupferdraht aufgesetzt, der am Boden des U-förmigen Gitterringes 71 hart angelötet ist. Die auf diese Weise in dem U-förmigen Kanal des Gitterringes 71 befestigten Gitterelemente 13' erstrecken sich durch eine Reihe von öffnungen oder Schlitze 72, die in gleichen Abständen voneinander in dem Innenschenkel des Gitterringes 71 eingeschnitten sind. Da die Gitterelemente 13' auf dem kreisförmigen Ring 73 aufliegen, ragen sie über die Oberfläche des Gitterringes 71 hinaus. Der am Ende eines Laufrohrs 15 angebrachte Gitterring 71 ist daher von dem auf dem gegenüberliegenden Laufrohr 15 oder Teil 19 bzw. Anode 17 angebrachten Gitterring weiter entfernt als ao die an den betreffenden Gitterringen befestigten Gitterflügel oder Gitterelemente 13'.

An Stelle des in der F i g. 3 gezeigten U-förmigen Gitterringes 71 kann man auch einen massiv ausgebildeten Gitterring 71' verwenden, an dem die Gitterelemente 13" derart angelötet oder angeschweißt sind, daß sie über den Gitterring 71' hinausragen, wie es in F i g. 4 gezeigt ist.

Klystrons mit den nach der Erfindung ausgebildeten Gittern haben gegenüber den bekannten Klystrons beträchtliche Vorteile. Bei einem bekannten Klystron kann der Spaltabstand beispielsweise 0,38 mm sowohl zwischen den Gitterringen als auch zwischen den Gitterflügeln betragen. Bei einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist der Spaltabstand zwisehen den Gitterflügeln derselbe, nämlich 0,38 mm, während der Abstand zwischen den Gitterringen auf 0,89 mm erhöht ist. Dadurch wird die Kapazität zwischen den gegenüberliegenden Gitterringen um mehr als die Hälfte vermindert. Infolge der geringeren Kapazität kann man die Induktivität des Hohlraumresonators bei vorgegebener Frequenz erhöhen. Dies wird durch ein größeres Hohlraumvolumen erreicht. Dabei erhöht sich gleichzeitig die Güte Q jedes Hohlraumresonators und das Verhältnis R_ShlQ> wodurch man eine höhere Gesamtgüte und einen besseren Wirkungsgrad des Klystrons erreicht.

An Stelle der in den F i g. 2 bis 4 gezeigten Gitterflügel oder Gitterelemente können auch verschiedene andere Ausführungsformen verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Klystron mit mindestens einem Hohlraumresonator, dessen Wechselwirkungsspalt zwischen nach innen einspringenden Resonatorwandungsteilen, insbesondere Laufrohren, liegt und von zwei an den Enden dieser Wandungsteile angeordneten Gittern begrenzt ist, die jeweils aus radial nach innen ragenden Gitterelementen rechteckigen Querschnitts bestehen, die hochkant angeordnet und an einem Gitterring befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelemente sich derart teilweise in die zugehörige Gitterringöffnung und teilweise in den zwischen diesen öffnungen liegenden Bereich erstrecken, daß der Abstand zwischen den Gitterelementen der zwei den Wechselwirkungsspalt begrenzenden Gitter erheblich kleiner ist als der Abstand zwischen den zugehörigen Gitterringen.

2. Klystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Gitterring einen U-förmigen Querschnitt mit in Strahlrichtung parallelen Schenkeln und zum betreffenden Wechselwirkungsspalt hin offenem Ende besitzt und daß die äußeren Enden der Gitterelemente in das offene Ende des Gitterringes teilweise eingesetzt und dort am Gitterring befestigt sind (Fig. 3).

3. Klystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Gitterring massiv ausgebildet ist und daß die äußeren Enden der Gitterelemente an der Innenwand des Gitterringes teilweise anliegen und durch ein an der Stirnseite des Gitterringes aufgetragenes Hartlot an diesem befestigt sind (F i g. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen