DE1414707C

DE1414707C - Magnetron beam switching tubes

Info

Publication number: DE1414707C
Authority: DE
Inventors: Joseph H Paoh Pa Engelman (V St A)
Original assignee: Burroughs Corp , Detroit, Mich (V St A)
Publication date: 1971-01-07

Description

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Die Erfindung betrifft eine Magnetron-Strahlschalt- tat ergeben. Dies trifft insbesondere dann zu, weThe invention relates to a magnetron beam switch did result. This is particularly true if we

röhre mit einem Röhrenkolben, einer Kathode in- der Elektronenstrahl stark moduliert wird octube with a tubular bulb, a cathode in which the electron beam is strongly modulated oc

nerhalb des Röhrenkolbens, einer Anzahl von die wenn mit Variationen in der Amplitude der Schainside the tubular piston, a number of which if with variations in the amplitude of the shell

Kathode ringförmig umgebenden Elektrodengrup- signale zu rechnen ist. Außerdem hängt der Betr pen, Mitteln zur Errichtung eines radialen elektri- 5 der elektrischen Ladung auf den GlimmerscheibiCathode ring-shaped surrounding electrode group signals is to be expected. In addition, the Betr pen, means for establishing a radial electrical charge on the mica disk

sehen Feldes zwischen wenigstens einigen der EIek- in irgendeinem Punkt von der Zeitdauer ab, welclfield between at least some of the EIek- at any point on the length of time, welcl

troden und der Kathode und magnetischen Mitteln der Elektronenstrahl auf der benachbarten Zietroden and the cathode and magnetic means the electron beam on the neighboring target

zur Errichtung eines das elektrische Feld kreuzen- elektrode verweilt. Die Verteilung und der Betr;to establish an electrode that crosses the electric field. The distribution and operation;

den magnetischen Feldes, wobei die sich kreuzen- der elektrischen Ladung hängen daher von der Gthe magnetic field, whereby the crossing electric charges depend on the G

den Felder, einen aus der Kathode austretenden ίο schwindigkeit ab, mit welcher der Elektronenstralthe fields, an emerging from the cathode ίο speed with which the electron beam

Elektronenstrahl wahlweise in Richtung auf eine der geschaltet wird. Es ergibt sich damit eine Begrenzur,Electron beam is optionally switched in the direction of one of the. There is thus a limit

Elektrodengruppen leiten. des Bereichs der Schaltgeschwindigkeit.Conduct electrode groups. the range of switching speed.

Bekannte Magnetron-Strahlschaltröhren dieser Art Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beKnown magnetron beam switching tubes of this type The object on which the invention is based be

(ζ. B. USA.-Patentschrift 2 899 551) weisen einen steht darin, die geschilderten Nachteile der bekannte(ζ. B. USA.-Patent 2 899 551) have one of the disadvantages of the known

großen zylindrischen Magneten auf, der den Röhren- 15 Strahlschaltröhren zu beseitigen,large cylindrical magnets, which eliminate the tubular 15 beam switching tubes,

kolben umgibt. Dieser Magnet wirkt mit einem Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gepiston surrounds. This magnet acts with a This object is ge according to the invention

querverlaufenden elektrischen Feld zusammen, das löst, daß die magnetischen Mittel eine Anzahl stabtransverse electric field together, which causes the magnetic means to stab a number

innerhalb der Röhre erzeugt wird, so daß gesteuerte förmiger Magnete aufweisen, die innerhalb des Röhis generated inside the tube, so that controlled shaped magnets have inside the Röh

Störungen des elektrischen Feldes zur Umschaltung renkolbens durch eine nicht magnetische HalterunjDisturbances of the electric field for switching piston through a non-magnetic holder

des Elektronenstrahls der Röhre von einer Fang- ao in Umfangsrichtung im Abstand voneinander gehal·of the electron beam of the tube held by a catch ao in the circumferential direction at a distance from each other

elektrode zur anderen herangezogen werden kön- ten werden.electrode can be used to the other.

nen. Die Fangelektroden sind symmetrisch um eine Durch diesen Ersatz des äußeren Ringmagneternen. The collecting electrodes are symmetrical around a By this replacement of the outer ring magnet

zentral angeordnete Kathode gruppiert. durch innenliegende stabförmige Magnete konnte ge-centrally arranged cathode grouped. internal rod-shaped magnets could

Nachteilig ist an den bekannten Röhren, daß der genüber den bekannten Röhren eine Verkleinerung Ringmagnet sich in verhältnismäßig großer Entfer- as der Röhren im Verhältnis von 5:1 erzielt werden, nung von dem die Kathode unmittelbar umgeben- Außerdem wurde das Gewicht im Verhältnis 10:1 den Bereich befindet, in dem der Elektronenstrahl reduziert. Die vorgeschlagenen Röhren lassen sich gesteuert werden muß. Der Ringmagnet muß daher unmittelbar nebeneinander mit nur etwa 25 mm verhältnismäßig groß sein, um die benötigte Feld- Mittenabstand anordnen, ohne daß eine magnetische stärke liefern zu können. Dies macht die bekannten 30 Abschirmung erforderlich wäre und ohne gegen-Röhren verhältnismäßig groß und schwer. Außerdem seitige magnetische Beeinflussung befürchten zu stellt der äußere Ringmagnet ein Hindernis dafür müssen. Ferner besitzen die vorgeschlagenen Röhren dar, diese bekannten Röhren dicht nebeneinander größere Unempfindlichkeit gegenüber Stoß- und anzuordnen, weil die Möglichkeit besteht, daß die Schlagbeanspruchungen, obwohl keine schützenden magnetischen Felder benachbarter Röhren mitein- 35 Gummikappen benutzt werden, da die einzelnen ander interferieren. Ferner muß bei der Herstellung Stabmagnete innerhalb des Röhrenkolbens fest abgeder bekannten Röhren irgendein Haftstoff, z. B. ein stützt sind. Es entfällt ferner die kritische Justierung hitzehärtbares Kunstharz, verwendet werden, um außen liegender Magnete und die Verwendung eines den Ringmagneten in seiner Sollage bezüglich des Haftmaterials zur Fixierung der Außenmagnete. Statt-Röhrenkolbens zu halten. Auch besteht die Gefahr, 40 dessen werden die stabförmigen Magnete genau und daß die außen angeordneten Ringmagneten während leicht durch die Aufnahmeöffnungen in den üblichen des Verpackens oder des Transports gestoßen wer- Glimmerscheiben der Röhre gehalten. Ferner kann den, wodurch sich erfahrungsgemäß ein Wechsel in die Stabmagnetanordnung sehr viel leichter durch den magnetischen Eigenschaften oder eine Deplazie- selbsttätig und kontinuierlich arbeitende Vorrichrung des Magneten ergeben kann. Diese letztere 45 tungen auf magnetische Gleichförmigkeit - geprüft Schwierigkeit hat man schon dadurch zu mindern werden, als dies je bei Außenmagneten möglich versucht, daß Gummikappen über die Enden der wäre.The disadvantage of the known tubes is that the ring magnet can be reduced in size compared to the known tubes at a relatively large distance from the tubes in a ratio of 5: 1, which directly surrounds the cathode. In addition, the weight is 10: 1 is the area in which the electron beam is reduced. The proposed tubes can be controlled. The ring magnet must therefore be relatively large directly next to each other with only about 25 mm in order to arrange the required center-to-center distance without being able to deliver a magnetic strength. This makes the known shielding necessary and relatively large and heavy without counter-tubes. In addition, the external ring magnet is an obstacle to fear of magnetic interference on the side. Furthermore, the proposed tubes show that these known tubes close together are more insensitive to impact and shock loads, because there is the possibility that the impact loads, although no protective magnetic fields of adjacent tubes are used with one another, since the individual tubes interfere with one another. Furthermore, in the manufacture of bar magnets within the tubular piston, some adhesive, e.g. B. are based. It also eliminates the critical adjustment of thermosetting synthetic resin, used for external magnets and the use of the ring magnet in its desired position with respect to the adhesive material to fix the external magnets. Instead of holding a tubular flask. Also, there is a risk of which 40 are the rod-shaped magnets accurately and that the outwardly disposed ring magnet advertising pushed through the receiving openings in the usual packaging or transportation while easily held mica sheets of the tube. Furthermore, as a result of experience, a change to the bar magnet arrangement can result much more easily due to the magnetic properties or an out-of-the-box device of the magnet that works automatically and continuously. These latter 45 lines for magnetic uniformity - checked. Difficulty has already been alleviated by trying to reduce it, as it has ever been possible with external magnets, that rubber caps over the ends of the would be.

Magneten gesteckt wurden, um die Magneten gegen Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorgeschla-Magnets were inserted to protect the magnets against Another essential advantage of the proposed

Stoübeanspruchung abzuschirmen. genen Stabmagnetanordnung ist der, daß diese einShield against impact stress. Genen bar magnet arrangement is that this one

Ein weiterer Nachteil der bekannten Röhren liegt 50 Magnetfeld erzeugt, das an den Enden der Stäbe darin, daß ihre Magneten nicht leicht genug auf stärker als in ihrer Mitte ist. Dieses »geformte« Mamagnetische Gleichförmigkeit hin überprüft werden gnetfeld hat zur Folge, daß der Elektrodenstrahl gekönnen. Außerdem erzeugen die Ringmagneten in bündelt bleibt und sein Ausbreiten praktisch unternachteiliger Weise ein Magnetfeld, dessen Stärke drückt wird, während er sich radial auf die Fangentlang der Röhrenachse im wesentlichen gleich ist. 55 elektroden zu bewegt. Insgesamt gesehen ist der Es hat sich gezeigt, daß bei einem solchen Feld der Röhrenbetrieb durch die vorgeschlagene Magnetanord-Elektronenstrahl dazu neigt, sich in axialer Richtung nung stark verbessert worden. Die Röhre kann über auszubreiten, während er sich in radialer Richtung einen größeren Bereich von Schaltgeschwindigkeiten auf die Fangelektroden zu bewegt. Dies hat zur und mit größerer Modulation des Elektronenstrahls Folge, daß ein Teil des Elektronenstrahls auf die 60 ohne eine Gefahr der Instabilität betrieben werden, obere und die untere, die Elektroden stützende wenn dies erforderlich ist.Another disadvantage of the known tubes is the 50 magnetic field generated at the ends of the rods in that its magnet is not light enough to be stronger than in its midst. This "formed" mamagnetic The uniformity to be checked for gnetfeld has the consequence that the electrode beam can. In addition, the ring magnets in bundles produce remains and its spreading practically less detrimental Mode a magnetic field, the strength of which is expressed as it spreads radially along the catch is substantially the same as the tube axis. 55 electrodes too moved. Overall, that is It has been shown that with such a field the tube operation by the proposed magnet array electron beam tends to be much improved in the axial direction voltage. The tube can over spread out while moving in the radial direction over a larger range of switching speeds moved towards the collecting electrodes. This has to and with greater modulation of the electron beam The result is that part of the electron beam can be operated on the 60 without any risk of instability, upper and lower, supporting the electrodes if necessary.

Glimmerscheibe aufschlägt und auf der Oberfläche Nach einer Ausführungsform der Erfindung sindMica disk hits and is on the surface According to one embodiment of the invention

dieser Glimmerscheiben eine elektrische Ladung auf- die Elektrodengruppen symmetrisch um die längs derThese mica discs place an electrical charge on the electrode groups symmetrically around the length of the

baut. Diese Ladung beeinflußt die Schaltcharak- Röhrenachse sich erstreckende, stabförmige Kathodebuilds. This charge influences the rod-shaped cathode which extends through the tube axis

teristika der Röhre ungünstig, da, wie schon erwähnt 65 angeordnet, und jede Elektrodengruppe weist eineteristika of the tube unfavorable because, as already mentioned 65 arranged, and each electrode group has one

wurde, das Schalten durch wahlweise Veränderung stabförmige Schaltelektrode zum Schalten des Elek-the switching by alternatively changing the rod-shaped switching electrode to switch the elec-

des elektrischen Feldes innerhalb der Röhre ge- tronenstrahls von einer Elektrodengruppe zur ande-of the electric field inside the tube electron beam from one group of electrodes to the other

schieht. Somit kann sich eine unerwünschte Stabil·'- ren, eine Fangelektrode und eine zwischen der züge-happens. This can result in an undesired stability, a targeting electrode and an

hörigen Fan'gelektrode und der Kathode angeordnete U-förmige Steuerelektrode auf.subordinate fan'gel electrode and the cathode arranged U-shaped control electrode.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die stabförmigen Magnete im wesentlichen parallel zueinander und zu der Kathode angeordnet. Vorteilhafterweise ist dabei jeder Elektrodengruppe ein stabförmiger Magnet zugeordnet.According to another embodiment of the invention, the rod-shaped magnets are essentially arranged parallel to each other and to the cathode. Each group of electrodes is advantageous associated with a rod-shaped magnet.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Länge jedes stabförmigen Magneten und der Abstand zwischen den stabförmigen Magneten derart gewählt, daß das außerhalb der Magnete erzeugte Magnetfeld im mittleren Bereich der Magnete deutlich von einem zu den Magneten parallelen Feld abweicht.According to another embodiment of the invention, the length of each rod-shaped magnet is and the distance between the rod-shaped magnets chosen so that the generated outside of the magnets Magnetic field in the middle area of the magnets clearly different from a field parallel to the magnets deviates.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schaubildliche Ansicht einer Magnetron-Strahlschaltröhre nach der Erfindung undFig. 1 is a partially sectioned perspective view of a magnetron beam switching tube according to the Invention and

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Röhre nach Fig. 1.F i g. FIG. 2 shows a cross section through the tube according to FIG. 1.

Die Grundgedanken der Erfindung sind bei Magnetrons anwendbar und zwar insbesondere bei mehrstufigen Magnetron-Strahlschaltröhren. Diese Röhrenart ist von zylindrischer Form und weist einen Röhrenkolben 12 auf, der eine zentrale, langgestreckte Kathode 14 und zehn Gruppen von Elektroden enthält, die radial in gleichem Abstand von der Kathode und diese umgebend angeordnet sind. Jede Elektrodengruppe weist eine im wesentlichen U-förmige gestreckte Steuerelektrode 16 und eine im wesentlichen L-förmige Fangelektrode 18 auf, die derart angeordnet sind, daß jede Fangelektrode den Raum zwischen benachbarten Steuerelektroden besetzt hält. Jede Steuerelektrode dient dazu, einen Elektronenstrahl zu bilden und ihn auf ihrer zugehörigen Fangelektrode zu halten. Ferner ist eine im wesentlichen stabförmige Schaltelektrode'20 in jeder Elektrodengruppe vorgesehen und zwischen einer Kante jeder Fangelektrode und der benachbarten Steuerelektrode angeordnet. Die Schaltelektroden 20 sind unter der Bezeichnung Schaltgitter bekannt. Sämtliche Röhrenelektroden sind mittels einer oberen und einer unteren Glimmerscheibe 22 und 24 in dem Röhrenkolben 12 festgelegt. Die Röhre 10 enthält ferner noch zu beschreibende magnetische Mittel, die ein im wesentlichen axiales magnetisches Feld erzeugen, das in Verbindung mit elektrischen Feldern innerhalb der Röhre verwendet wird, um einen Elektronenstrahl zu bilden und von der Kathode zu jeder beliebigen Elektrodengruppe fortzuschalten. Die Richtung, in welcher der Elektronenstrahl fortgeschaltet wird, d. h. im oder entgegen dem Uhrzeigersinn, ist immer die gleiche und bestimmt durch die Richtung der elektrischen und magnetischen Felder.The basic ideas of the invention can be applied to magnetrons, in particular to multi-stage ones Magnetron beam switching tubes. This type of tube is cylindrical in shape and has a Tubular piston 12, which has a central, elongated cathode 14 and ten groups of electrodes contains, which are arranged radially at the same distance from and surrounding the cathode. Every Electrode group has a substantially U-shaped elongated control electrode 16 and one substantially L-shaped target electrode 18, which are arranged such that each target electrode the space keeps occupied between adjacent control electrodes. Each control electrode serves to generate an electron beam to form and hold it on its associated target electrode. Furthermore, one is essentially Rod-shaped switching electrode'20 in each electrode group and between one edge of each target electrode and the adjacent control electrode arranged. The switching electrodes 20 are known as switching grids. All tube electrodes are by means of an upper and a lower mica washer 22 and 24 in the bulb 12 set. The tube 10 also contains, to be described, magnetic means which essentially comprise a generate axial magnetic field in conjunction with electrical fields within the Tube is used to form an electron beam and from the cathode to any electrode group to advance. The direction in which the electron beam is advanced, i.e. H. clockwise or counterclockwise, is always the same and determined by the direction of the electrical and magnetic fields.

Beim Betrieb der Röhre 10 werden die von der Kathode emittierten Elektronen an der Kathode zurückgehalten, wenn sämtliche Steuer-, Fang- und Schaltelektroden sich auf ihrem normalen elektrischen Betriebspotential befinden. Wenn eine Steuer- oder Schaltelektrode eine geeignete Potentialverminderung erfährt, wird ein Elektronenstrahl gebildet und zu der zugehörigen Fangelektrode geleitet. Der Elektronenstrahl kann von einer Fangelektrode zur nächsten weitergeschaltet werden durch geeignete Veränderung des elektrischen Potentials einer Steuer- oder Schaltelektrode. Unter normalen Betriebsbedingungen schaltet der Elektronenstrahl, wenn die Elektrodenspannungen derart-sind, daß ein Strahl in verschiedenen Stellungen aufrechterhalten werden könnte, auf die vorderste Stellung und legt sich in dieser Stellung fest. Der Ausdruck »vorderste« bedeutet, daß dann, wenn das Potential an den Schaltgittern mehrerer Stellungen abgesenkt worden ist, von denen jede den Strahl aufrechterhalten könnte, der Strahl in die in Fortschaltrichtung vorderste Stellung wandert.
Nach der Erfindung weist die magnetische Einrichtung zur Erzeugung des erforderlichen magnetischen Feldes in der Röhre 10 eine Anordnung von Permanentmagnetstäben 26 auf, die koaxial zu der Elektrodenanordnung liegen. Die gleichen magnetischen Pole der Stäbe sind einander benachbart angeordnet.During the operation of the tube 10, the electrons emitted by the cathode are retained at the cathode when all control, capture and switching electrodes are at their normal electrical operating potential. When a control or switching electrode experiences a suitable potential reduction, an electron beam is formed and directed to the associated targeting electrode. The electron beam can be switched from one targeting electrode to the next by changing the electrical potential of a control or switching electrode appropriately. Under normal operating conditions, when the electrode voltages are such that a beam could be maintained in various positions, the electron beam switches to the foremost position and fixes itself in this position. The term "foremost" means that when the potential has been lowered on the switching grids of several positions, each of which could maintain the beam, the beam will travel to the foremost position in the advancing direction.
According to the invention, the magnetic device for generating the required magnetic field in the tube 10 has an arrangement of permanent magnet rods 26 which are coaxial with the electrode arrangement. The same magnetic poles of the bars are arranged adjacent to each other.

So sind z. B. alle Nordpole an der Glimmerscheibe 22 angeordnet. Die Magnetstäbe befinden sich innerhalb des Röhrenkolbens und werden auf geeignete Weise in ihrer Stellung gehalten, z. B. dadurch, daß sie mit ihren Enden in geeignete öffnungen von Glimmer-So are z. B. all north poles are arranged on the mica disk 22. The magnetic bars are inside of the tubular piston and are held in place in a suitable manner, e.g. B. by having them their ends into suitable openings of mica

ao Isolierscheiben 22 und 24 eingesetzt sind, die mit dem Röhrenkolben verkittet sind oder auf andere Weise in ihrer Lage gehalten werden. Grundsätzlich kann jede beliebige Anzahl von Magnetstäben 26 verwendet werden, wobei jedoch z. B. ein Stab für jede.ao insulating washers 22 and 24 are used with are cemented to the piston tube or otherwise held in place. Basically Any number of magnet rods 26 can be used, but e.g. B. one stick for each.

Elektrodengruppe befriedigende Ergebnisse zeitigt.Electrode group produces satisfactory results.

Durch die Anordnung der Magnetstäbe 26 innerhalb des Röhrenkolbens 12 wird ein sehr gedrängter Röhrenaufbau erreicht. Ein wichtiger Vorteil der vorgeschlagenen Röhrenform liegt in der beträchtlichen Verringerung der Röhrenabmessungen.The arrangement of the magnet rods 26 within the tubular piston 12 makes it very compact Tube structure reached. An important advantage of the proposed tubular shape is the considerable Reduction of the tube dimensions.

Ein weiterer weserftücher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ausrichtung und Einstellung der Magnetstäbe wesentlich weniger kritisch ist als die Ausrichtung eines zylindrischen, die Röhre umgebenden Magneten. Die Magnetstäbe erzeugen ein Magnetfeld, dessen Flußlinien mit den elektrischen Feldern in der Röhre derart zusammenwirken, daß der Elektronenstrahl auf die Mitte des Röhrenkolbens 12 begrenzt wird und daß ein Auffächern des Elektronenstrahls, das zum Aufschlagen von Elektronen auf die obere und untere Glimmerscheibe führen müßte, vermieden wird.Another advantage of the invention is that the alignment and adjustment the magnet bars is much less critical than the alignment of a cylindrical one surrounding the tube Magnets. The magnetic bars generate a magnetic field, whose lines of flux with the electrical Fields in the tube interact in such a way that the electron beam hits the center of the tube piston 12 is limited and that a fanning out of the electron beam, which leads to the impact of electrons lead to the upper and lower mica washer is avoided.

Claims

Patent claims:

1. Magnetron beam switching tube with a tubular bulb, a cathode inside the tubular bulb, a number of electrode groups annularly surrounding the cathode, means for erecting a radial electric field between at least some of the electrodes and the Cathode and magnetic means for establishing a magnetic crossing the electric field Field, the crossing fields producing an electron beam emerging from the cathode optionally lead in the direction of one of the electrode groups, characterized in that that the magnetic means have a number of rod-shaped magnets (26) which are inside the tubular piston (12) by a non-magnetic holder (22, 24), are held at a distance from one another.

2. Magnetron beam switching tube according to claim I with attached along the tube axis Rod-shaped cathode, characterized in that the electrode group is symmetrical around the Cathode (14) are arranged and each electrode group has a rod-shaped switching electrode (20)

for echoing the electron beam from one group of electrodes to another, a targeting electrode (18) and one arranged between the associated collecting electrode and the cathode Has U-shaped control electrode (16).

3. magnetron - beam switching tube according to claim 1 or 2, characterized in that the rod-shaped magnets (26) arranged essentially parallel to one another and to the cathode (14) are.

4. Magnetron switch tube according to one of the

Claims 1 to 3, characterized in that each group of electrodes has a rod-shaped magnet (26) is assigned.

5. Magnetron beam switching tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length of each bar-shaped magnet (26) and the distance between the bar-shaped magnets are chosen such that the magnetic field generated outside of the magnets is in the central area the magnet clearly deviates from a field parallel to the magnet.

1 sheet of drawings