DE1491307C

DE1491307C - Electron gun system for a time-of-flight tube

Info

Publication number: DE1491307C
Authority: DE
Inventors: Jacques; Wendt Georg Dr.-Ing.; Paris Arnaud
Original assignee: CSF-Compagnie Generale de Telegraphie Sans FiI, Paris
Publication date: 1972-08-03

Description

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Die Erfindung¹ betrifft ein Elektronenstrahlerzeu- Strom nicht mehr von der Raumladung des Strahles gersystem*fün eine Laufzeitröhre mit einer Kathode, abhängig ist.The invention ¹ relates to an electron beam generating current no longer dependent on the space charge of the beam gersystem * fün a time tube with a cathode.

deren emittierende Fläche zylinderförmig um eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eineswhose emitting surface is cylindrical around an object of the invention is to provide a

vorgegebene Achse angeordnet ist und mit einer Be- Elektronenstrahlerzeugersystems der eingangs geschleunigungsariode, die mit dieser Kathode koaxial 5 nannten Gattung, das bei optimaleren Betriebsist und der emittierenden Kathodenfläche gegenüber- eigenschaften im Einsatz in einer Laufzeitröhre auf liegt, wobei Kathode und Beschleunigungsanode einfache Weise ein wesentlich geringeres Rauschen . einen Raum festlegen, der im wesentlichen von einem bei stabilen Raumladungsverhältnissen erzeugt,
radialen elektrostatischen Feld und einem axialen Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich erstatischen Magnetfeld sowie durch eine zusätzliche io findungsgemäß ein derartiges Elektronenstrahlerzeuaxiale elektrostatische Feidkomponente ausgefüllt gersystem durch ein im wesentlichen im konstanten wird. ^: -■·.·■.. Abstand von der emittierenden Kathodenfläche an-predetermined axis is arranged and with a loading electron gun system of the input acceleration arode, the genus called coaxial with this cathode 5, which is at more optimal operation and the emitting cathode surface opposite properties in use in a time tube, with cathode and acceleration anode a simple way an essential lower noise. define a space that is essentially created by a stable space charge ratio,
radial electrostatic field and an axial. To solve this problem, a static magnetic field and an additional, according to the invention, such an electron beam generating axial electrostatic field component are filled in by an essentially constant gersystem. ^: - ■ ·. · ■ .. Distance from the emitting cathode surface

Ein derartiges Elektronenstrahlerzougersystem ist geordnetes Gitter, dessen leitende Elemente einen bereits bekannt (französische Patentschrift 982 527) Abstand voneinander aufweisen, der einem Bruch- und schematisch in zwei Ausführungsformen in den 15 teil des Abstands zwischen emittierender Käthoden-Fig. 1 und 2 in Querschnittsansicht dargestellt. fläche und Gitter entspricht, und das auf einem Po-Such an electron beam zougersystem is an ordered grid, the conductive elements of which form a already known (French patent specification 982 527) have a distance from each other, which is a fracture and schematically in two embodiments in the 15 part of the distance between emitting cathode fig. 1 and 2 shown in cross-sectional view. area and grid, and all of this on a

In Fig. 1 ist eine bekannte Ausführungsform mit tential zwischen dem der Beschleunigeranode und einer zylindrischen Kathode 1, die eine emittierende dem der Kathode liegt, welches so gewählt ist, daß Außenfläche aufweist, dargestellt, die durch eine der emittierte Elektronenstrahl nicht mehr von der Heizeinrichtung 8 geheizt wird. 20 durch diesen bewirkten Raumladung abhängig istIn Fig. 1 is a known embodiment with potential between that of the accelerator anode and a cylindrical cathode 1, which is an emitting that of the cathode, which is chosen so that Has outer surface, shown, which by one of the emitted electron beam is no longer from the Heating device 8 is heated. 20 is dependent on this caused space charge

Eine Anode 2 liegt der Kathode 1 gegenüber, die und das Strahlstromrauschen ein Minimum beträgt, die Form eines rotationssymmetrischen Körpers auf- Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daßAn anode 2 is opposite the cathode 1, which and the beam current noise is a minimum, The shape of a rotationally symmetrical body is to be seen in the fact that

weist und zu der Kathode 1 koaxial liegt. Weiter weist bei einem erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeudas Elektronenstrahlerzeugersystem zwei Elektro- gersystem das Rauschen in sehr erheblichem Maße den 3 und 4 in Form von senkrecht zur Systemachse as verringert ist.and is coaxial with the cathode 1. Furthermore, in an electron gun according to the invention Electron gun system two electric system reduces the noise to a very considerable extent 3 and 4 is reduced in the form of perpendicular to the system axis as.

angeordneten Scheiben auf, von denen die Elek- Bevorzugte Ausführungsformen für das Gitter er-arranged disks, of which the elec- Preferred embodiments for the grid he

trode 4 mit einer Blende S für den Durchtritt des geben sich aus den Unteransprüchen.
Elektronenstrahls vorgesehen ist. Das Elektroden- Die Erfindung wird im folgenden an Hand dertrode 4 with a diaphragm S for the passage of the give themselves from the subclaims.
Electron beam is provided. The electrode The invention is described below with reference to the

system ist innerhalb eines nicht dargestellten evaku- Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeiierten Gehäuses angeordnet Eine Spule 6 liefert ein 30 gen die F i g. 3 bis 6 perspektivische Teflansichten axiales Magnetfeld. Zwischen Anode 2 und Kathode 1 verschiedener Ausführungsformen eines erfindungswird eine geeignete Spannung und an die Elektrode 4 gemäßen Elektronenstrahlerzeugersystems.
wird eine in bezug auf die Elektrode 3, die mit der Eine Kathode 1 in F i g. 3, die beispielsweise fürsystem is described within an evaku drawing, not shown, for example; arranged in this decorated housing A coil 6 provides a 30 gene the F i g. 3 to 6 perspective Teflans views axial magnetic field. Between the anode 2 and the cathode 1 of various embodiments of an invention there is a suitable voltage and an electron gun system corresponding to the electrode 4.
a cathode 1 in FIG. 3, for example for

Kathode 1 verbunden ist, positive Spannung angelegt Elektronenstrahlerzeugersystem nach Fig. 1 vorist im Betrieb das Magnetfeld der Spule 6 größer 35 gesehen ist, wird von einem wendeiförmigen Gitter 9 als das kritische Feld, daß den Stromdurchgang zur umgeben. Das Gitter 9 liegt auf einem Potential, das Anode 2 blockiert, und ist kein axial ausgerichtetes in bezug auf die Kathode 1 leicht positiv ist und von elektrisches Feld vorhanden, so laufen die von der einer geeigneten Spannungsquelle 10 erzeugt wird. Kathode 1 emittierten Elektronen um diese wie bei Ein Gitter 11 in Fig. 4 weist die Form einesCathode 1 is connected, positive voltage is applied to the electron gun system of Fig. 1 During operation, the magnetic field of the coil 6 is seen to be greater than 35, is supported by a helical grid 9 as the critical field that the current passage to surround. The grid 9 is at a potential that Anode 2 is blocked, and is not axially aligned with respect to the cathode 1 and is slightly positive If an electric field is present, they are generated by a suitable voltage source 10. Cathode 1 emitted electrons around this as in A grid 11 in Fig. 4 has the shape of a

einem Magnetron um. Wird das axial verlaufende 40 Käfigs auf, der aus parallel zur Hülle des Kathodenelektrische Feld zwischen den Elektroden 3 und 4 Zylinders 1 verlaufenden Stäben besteht,
aufgebaut, dann halten die Elektronen zusätzlich eine Ein Gitter 12 in F i g. 5 besteht aus ringförmigena magnetron. If the axially running cage 40 consists of rods running parallel to the shell of the cathode electrical field between the electrodes 3 and 4 of the cylinder 1,
built up, then the electrons also hold a grid 12 in FIG. 5 consists of annular

axiale Geschwindigkeitskomponente, durch die sie Gliedern, die auf Trägern 13 ausgerichtet sind,
in axialer Richtung bewegt werden, während sie zu Ein Gitter 14 in F i g. 6 besteht aus einem Ma-axial speed component through which they members that are aligned on carriers 13,
are moved in the axial direction while they are to a grid 14 in F i g. 6 consists of a

einem rohrförmigen Strahl 7, der sich um sich selbst 45 schengewebe.
dreht, konzentriert werden. Bei allen Ausführungsformen der Gitter 11 bis 14a tubular beam 7 which turns itself around 45 's tissue.
turns, become concentrated. In all embodiments of the grids 11 to 14

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unter- weisen die leitenden Elemente einen Abstand voneinscheidet sich durch die umgekehrte Anordnung von ander auf, der einem Bruchteil des Abstandes, ins-Kathode 1 und Anode 2, wobei die Kathode 1 ein besondere einem Fünftel bis einem Drittel des Ab-Hohlzylinder mit einer emissiven Innenfläche ist und 50 Standes zwischen emittierender Kathodenfläche und die Anode 2 mit der Form eines Zylinders oder Gitter entspricht,
eines konischen Körpers axial angeordnet ist. Das Gitter kann aus für diese Anwendung bekann-The in F i g. 2, the conductive elements have a distance from one another, which is a fraction of the distance from one another, into cathode 1 and anode 2, with cathode 1 being a particular one fifth to one third of the hollow cylinder from with an emissive inner surface and 50 corresponds to the stand between the emitting cathode surface and the anode 2 with the shape of a cylinder or grid,
a conical body is arranged axially. The grille can be made from known

Laufzeitröhren mit einem derartigen Elektronen- ten Materialien bestehen, es wird jedoch vorzugsstrahlerzeugersystem weisen ein bedeutendes Strahl- weise aus einem Material mit einer niedrigen Sekunstromrauschen auf. Unabhängig von der Gültigkeit 55 däremission, beispielsweise Gold hergestellt bzw. mit bestehender Theorien wurde nun festgestellt, daß das einem Goldüberzug versehen.
Rauschen von einer Instabilität der Raumladung des Die Abmasse der Leiter, der Gitter wie auch derenTime-of-flight tubes with such an electron are made of materials, but a preferred beam generator system will have a significant beam mode made of a material with a low secondary current noise. Irrespective of the validity of the emission, for example gold produced or with existing theories, it has now been established that this is provided with a gold coating.
Noise from an instability of the space charge of the dimensions of the conductors, the grids as well as theirs

Elektronenstrahlerzeugersystems herrührt. Durch Abstand von der Kathode sind, wie es nach der einen Raumladungsüberschuß innerhalb des emittier- Theorie der Trioden bekannt ist, so gewählt, daß ein ten Strahles wird die Emission der Kathode verrin- 60 Kompromiß zwischen optimaler Abschirmung der gert. Es folgt daraus eine zwangläufige Reaktion, die Kathode und Durchlässigkeit des Gitters erzielt für den Fall, daß sich der Strahl innerhalb gekreuzter wird, so daß die Verlustleistung des Gitters begrenzt Felder ausbreitet, eine Raumladungsschwingung ist. Weist beispielsweise das Gitter einen Abstand hervorrufen kann. Diese der Erfindung zugrunde von 0,3 mm von der Kathode auf, so sollen die Gitliegende Hypothese wird dadurch gestützt, daß 65 termaschen Abmessungen von weniger als 100 Midas Rauschen verringert werden kann, wenn krön haben.Electron gun originates. By distance from the cathode are as it is after the a space charge excess is known within the emittier- theory of triodes, chosen so that a th beam, the emission of the cathode is reduced. A compromise between optimal shielding of the gert. There follows an inevitable reaction that creates the cathode and permeability of the grid in the event that the beam is crossed within, so that the power dissipation of the grating is limited Fields spreads, is a space charge oscillation. For example, the grid has a distance can cause. This the invention is based on 0.3 mm from the cathode, so the Gitlying Hypothesis is supported by the fact that 65 term dimensions are less than 100 midas Noise can be reduced if have crown.

die Emission der Kathode durch deren Unter- Analoge Gitter können auch vor der Innenflächethe emission of the cathode through its sub-Analog grid can also be in front of the inner surface

heizung derart gesättigt wird, daß der emittierte des Hohlzylinders, der in F i g. 2 die Kathode bildet,The heating is saturated in such a way that the emitted from the hollow cylinder, which is shown in FIG. 2 forms the cathode,

angeordnet werden, wie es in F i g. 2 bei 15 schematisch angedeutet ist. Das Gitter 15 liegt in diesem Falle auf einem positiven Potential V„ das niedriger als das Anodenpotential V₁ istbe arranged as shown in FIG. 2 is indicated schematically at 15. In this case, the grid 15 is at a positive potential V " which is lower than the anode potential V ₁

Das erfindungsgemäße Elektronenstrahlerzeugersystem ist insbesondere bei einem Klystron und bei einer Wanderfeldröhre vom O-Typ sowie bei bestimmten Arten vom M-Typ verwendbar.The electron gun system of the present invention is particularly useful in a klystron and in a traveling wave tube of the O-type as well as with certain types of the M-type can be used.

Claims

Patent claims:

1. Electron gun system for a time-of-flight tube with a cathode whose emitting The surface is arranged in the shape of a cylinder around a given axis and has an acceleration anode, which is coaxial with this cathode and is opposite the emitting cathode surface, wherein the cathode and accelerating anode define a space that is essentially from a radial electrostatic field and an axial static magnetic field as well as by ao an additional axial electrostatic field component is filled in, marked by a substantially constant distance from the emitting cathode surface Grids, the conductive elements of which are spaced apart from each other by a fraction of the distance between emitting Cathode surface and grid corresponds, and that at a potential between that of the accelerator anode and that of the cathode, which is chosen so that the emitted electron beam no more of. which is dependent on the space charge caused by this and the beam current noise is a minimum.

2. electron gun system according to claim 1, characterized in that the grid is helical

3. electron gun system according to claim 1, characterized in that the grid has the shape of a cage made of axially parallel rods

4. electron gun system according to claim 1, characterized in that the grid made up of at least one pair of longitudinal bars as well as a number of rings drawn from the bars be held, exists.

5. electron gun system according to claim 1, characterized in that the grid consists of mesh fabric

6. Electron beam generator system according to claim 1 to 5, characterized in that the The grille is made of a material with a relatively low secondary emission factor:

7. electron gun system according to claim 1 to 5, characterized in that the The grid is covered with a layer of gold.

1 sheet of drawings