DE1491318A1

DE1491318A1 - Electron gun

Info

Publication number: DE1491318A1
Application number: DE19651491318
Authority: DE
Inventors: Jacques Arnaud; Georg Wendt
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1964-08-26
Filing date: 1965-08-19
Publication date: 1969-04-17
Also published as: US3381155A; GB1066567A; FR1413184A

Description

DR. MÜLLER-BORS DlPL.-lNG. GRALFS DR. MANITZDR. MÜLLER-BORS DILPL.-lNG. GRALFS DR. MANITZ PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

U91318U91318

Braunschweig, 11.8.1965 Unser Zeichen: Kl/kl - CBraunschweig, August 11, 1965 Our reference: Kl / kl - C

C3F Compagnie generale de telegraphie Sans FiI Boulevard Haussmann 70
Paris / FrankreichC3F Compagnie generale de telegraphie Sans FiI Boulevard Haussmann 70
Paris, France

Elektronenkanone
Priorität: i'Yankreich vom 26.8.1964 Electron gun
Priority: i'Yankreich from August 26th, 1964

Die Erfindung betrifft i^lektronenkanonen zur Erzeugung von Elektronenstrahlen, insbesondere für Hochleistungs-Lauffeldröhren. Sie zielt darauf ab, eine Elektronenkanone zu schaffen, die einen Strahl erzeugen kann, in dessen Querschnitt die ülektronendichte progressiv von einem Punkt des Querschnittes zu mindestens einer Begrenzungslinie hin zunimmt, wobei diese 'eprenzungslinie die Ouersc'mittsfläche mindestens einer seitlichen Begrenzungsflache des Strahles bildet.The invention relates to electron guns for the production of Electron beams, especially for high-performance running field tubes. It aims to create an electron gun that can generate a beam in its cross section the electron density progressively from one point of the cross-section increases towards at least one boundary line, this' extension line being at least the Ouersc'mittsfläche forms a lateral boundary surface of the beam.

lis ist bekannt, daß bei der Vechselwirkung eines Elektronen-Strahles mit der Verzögerungsleitung einer Lauffeldröhre die Bedingungen für die Wechselwirkung günstiger sind, wenn der der Verzögerungsleitung relativ am nächsten liegende Strahl-lis is known that in the interaction of an electron beam with the delay line of a wave tube, the conditions for the interaction are more favorable if the the beam that is relatively closest to the delay line

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S3 BRAUNSCHWKie. AM BUROIRrARK · W (OBJI) 114 «7 SMONCHKNXCIIOBXIIT-KOcH-STR.! Ύ «Mt 1 > Sl ■! I·S3 BRAUNSCHWKie. AM BUROIRrARK · W (OBJI) 114 «7 SMONCHKNXCIIOBXIIT-KOcH-STR.! Ύ «Mt 1 > Sl ■! I ·

Form 20f5 lOOO 6. 65Form 20f5 10000 6. 65

anteil eine so hohe Elektronendichte wie möglich aufweist. Daraus folgt, daß wenn der Strahl z.B. einen kreisförmigen Querschnitt hat und sich durch das Innere einer Verzögerungs-fraction has as high an electron density as possible. It follows that if the ray is, for example, circular Has a cross-section and runs through the interior of a deceleration

leitung mit ringförmigen Querschnitt bewegt, die Wechselwirkungsbedingungen günstiger wären, wenn die Elektronendichte von der Alitte des Strahles zum Umfang seiner Querschnittsfläche hin veränderlich wäre, d.h., wenn die Dichte in der Strahlachse im wesentlichen Null wäre und progressiv zunähme, um nahe der seitlichen Straülbegrenzungsfläche ein Maximum anzunehmen, statt eine konstante Elektronendichte in allen Punkten des Querschnittes zu haben. Es sind jedoch bisher nur i^lektronenkanonen bekannt, die Strahlen mit konstanter Dichte, wie z.B. einen kreisförmigen Strahl mit konstanter Dichte in allen Punkten seiner Kreisquerschnittsfläche oder einen ringförmigen Strahl mit konstanter Dichte in allen Punkten seiner ^ingquerschnittsfläche oder einen flachen oder streifenförmigen Strahl mit konstanter Dichte in allen Punkten seiner rechteckförmii^en uerschnittsflache, erzeugen.Line with an annular cross-section moves, the interaction conditions would be more favorable if the electron density from the center of the beam to the circumference of its cross-sectional area would be changeable, i.e. if the density in the beam axis were essentially zero and progressively increased by to assume a maximum close to the lateral jet delimitation surface, instead of having a constant electron density in all points of the cross-section. However, so far only i ^ electron guns known to produce rays of constant density, such as a circular constant density beam in all points of its circular cross-sectional area or an annular one Ray with constant density in all points of its ^ ing cross-sectional area or a flat or stripe-shaped Ray with constant density at all points of its Rectangular cross-section, generate.

Ziel der Erfindung ist daher, Ülektronenkanonen zur Zrzeagune von lektronenstrahlen zu schaffen, welche über ihre Ouerschnittsfläche eine derartige Verteilung der EleVtronendichte haben, daß im Vergleich zu bekannten ^lektronenstrahlen mit konstanter Dichte eine relativ bessere =Y^rechselwirkung zwischen einer Verzögerungsleitung einer Lauffeldröhre und dem Strahl erzielt wird.Object of the invention is therefore Ülektronenkanonen gune to Zrzea to provide from lektronenstrahlen which have such a distribution of the EleVtronendichte about their Ouerschnittsfläche that in comparison to known ^ lektronenstrahlen ^r with constant density, a relatively better = Y echselwirkung between a delay line of a traveling wave tube and the Beam is achieved.

3in weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Elektronenkanone zu schaffen, die einen bandförmigen ElektronenstrahlAnother object of the invention is to provide an electron gun to create a ribbon-shaped electron beam

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

erzeugt, welcher eine progressiv veränderliche Elektronendichte von seiner einen zu seiner anderen Oberfläche hin aufweist.which produces a progressively changing electron density from one surface to the other having.

Ein weiteres Erfindungsziel besteht darin, eine Slektronenkanone zur Erzeugung eines bandförmigen Elektronenstrahles zu schaffen, der eine progressiv zunehmende Elektronendichteverteilung von seiner Mitte zu den beiden ebenen Seitenflächen hin aufweist.Another aim of the invention is to develop a slektron cannon to create a band-shaped electron beam that has a progressively increasing electron density distribution has from its center to the two flat side surfaces.

Weiter zielt die Erfindung darauf ab, eine elektronenkanone zur Erzeugung eines drehsynrrsetrisehen Elektronenstrahles zu schaffen, bei dem die ßlektronendichtevcrteilung progressiv von der Strahlachse aus oder von einem Kreis mit vorgegebenem Durchmesser, der diese \chse umgibt, zu den Seitenflächen hin zunimmt.The invention also aims to provide an electron gun to generate a rotationally synchronous electron beam in which the electron density distribution is progressive from the beam axis or from a circle with a given diameter, which surrounds this axis, to the side surfaces increases towards.

Die Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhanc mit der Zeichnung j die lediglich zur Erläutrung mehrere Ausführunsrsformen darstellt, beschrieben.The invention is described below in conjunction with the drawing j the several forms of execution merely for the purpose of explanation represents, described.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Elektronenkanone zur Erzeugung eines -lektronenstrahles in Form eines Doppelbandes.FIG. 1 shows a longitudinal section through an electron gun to generate an electron beam in the form of a double belt.

Figur 2 zeict einen Längsschnitt einer elektronenkanone zur Erzeugung eines einzi en bandförmigen Strahles mit veränderlicher iilektronendichte.Figure 2 shows a longitudinal section of an electron gun Generation of a single ribbon-shaped beam with variable electron density.

Figur 3 zeic.t einen Längsschnitt einer elektronenkanone zurFigure 3 shows a longitudinal section of an electron gun for

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Erzeugung eines drehsytmietrischen -ilektronenstrahles mit veränderlicher filektronendichte.Generation of a rotational symmetry electron beam with variable electron density.

Fi^ur 4 zei«rt einen Längsschnitt einer Alternativausführun^ der Elektronenkanone nach Figur 1 oder nach Figur 3, bei der ein Teil der emissiven Oberfläche der Katode weggelassen ist, wodurch ein ebener oder kreisförmiger hohler Strahl entsteht.For 4 shows a longitudinal section of an alternative embodiment the electron gun according to FIG. 1 or according to FIG. 3, in which part of the emissive surface of the cathode is omitted, creating a flat or circular hollow beam.

Die Erfindung besteht aus .Mitteln, durch die die Katode einer ^ ι Elektronenkanone veranlaßt wird, Elektronen mit einer i"i wesentlichen von einem ihrem Umfang entfernten Teil ihrer Fläche zum Umfang hin linear anwachsenden Dichte zu emittieren, zusammen mit Mitteln zur Beschleunigung der Elektronen, un diese zu veranlassen, in eine vorgegebene Richtung zu fließen, wobei der iiaum zwischen der Katode und den genannten Beschleunigungsmitteln frei von magnetischen Feldern ist. Dieser Aufbau hat die eigenschaft, daß die Bahnen der beschleunigten lOlektronen gegen die Achse der genannten «ichtung hin asymptotisch konvergieren, um so einen Strahl mit veränder- w licher Dichte auszubilden. Verwendet man derartige Strahlen in Lauffeldröhren, bei denen sie parallel zu der Verzögerungsleitung verlaufen, so werden die iVechselwirkun^sbedingunpen mit dieser Leitung verbessert, was zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades und der Verstärkung der i'öhre bei einsatz als Verstärker oder zur erhöhung der Ausgangsleistung- ^ei einsatz der Röhre als Oszillator führt.The invention consists of means by which the cathode of an electron gun is caused to emit electrons with a density that increases linearly towards the periphery, essentially from a part of its area remote from its periphery, together with means for accelerating the electrons, This structure has the property that the orbits of the accelerated electrons converge asymptotically towards the axis of the said direction so as a beam having changeability w Licher density form. using such beams in traveling wave tubes in which they are parallel to the delay line, then the iVechselwirkun ^ sbedingunpen to this line improved, leading to an increase in the efficiency and gain of the i'öhre when used as an amplifier or to increase the Output power- ^ when the tube is used as an oscillator.

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^AD ORIGINAL^ AD ORIGINAL

* —5—* —5—

Insbesondere enthalten ^lektronenkanonen gemäß der Erfindung eine Katode mit mindestens einer emissiven überfläche, die in Bezug auf die gewünschte Richtung des üilektronenstrahles geneigt ist und der mindestens eine nicht emittierende elektrode zugeordnet ist, wobei der winkel zwischen der nicht emittierenden Fläche ^r*er letztgenannten y'-lektrode und der emissiven Fläche der Kaitode einen vorgegebenden Wert hat, der von den relativen Potentialen der genannten Elektrode und der Katode abhängig iöt, und der Winkel zwisc.en der emissiven Katodenfläche und der Achse der gewdnsc' ten Richtung ebenfalls einen genau festgelegten «üert hat, der jedoch bei ebenen bzw. drehsymmetrxschen Aufbauten unterschiedlich ist. Im Fall eines ebenen Aufbaues ist die emissive überfläche eine albene, die mit der Achse einen vinkel von im wesentlichen 67 bildet. Darüber hinaus kann ein Paar derartiger Flächen symmetrisch zur Achse angeordnet werden, wobei die beiden Flächen dachförmig unter einem //inkel von im wesentlichen 134° angeordnet sind. Im Falle eines drehsymmetrischen Aufbaues ist die emissive Überfläche ein Kegel, dessen überfläche mit der Achse einen .iinkel von im wesentlichen 45° bildet, d.h. ein Kegel mit einem öffnungswinkel von im wesentlichen 9ü°.In particular, electron guns according to the invention contain a cathode with at least one emissive surface which is inclined with respect to the desired direction of the electron beam and which is associated with at least one non-emitting electrode, the angle between the non-emitting surface ^r * er the latter y ' -electrode and the emissive surface of the cathode has a predetermined value which depends on the relative potentials of said electrode and the cathode, and the angle between the emissive cathode surface and the axis of the correct direction also has a precisely defined value which, however, is different for planar or rotationally symmetrical structures. In the case of a planar structure, the emissive surface is a plane which forms an angle of substantially 67 with the axis. In addition, a pair of such surfaces can be arranged symmetrically to the axis, the two surfaces being arranged in the shape of a roof at an angle of essentially 134 °. In the case of a rotationally symmetrical structure, the emissive surface is a cone, the surface of which forms an angle of essentially 45 ° with the axis, ie a cone with an opening angle of essentially 90 °.

In ^ijvur 1 bezeichen die ßezugsnunimern 1 und 2 zwei ebene metallische Glichen einer Katode, die bei Heizung durch konvontionelle Mittel (nicht dargestellt) Elektronen emittiert. Diese *'lächen bilden eine Schnittkante 3, so daß ein Flächenwinkel mit einem öffnungswinkel von iai wesentlichen 134 aus-In ^ ijvur 1 the numbers 1 and 2 designate two levels metallic resemblances of a cathode, which when heated by convontional Means (not shown) emits electrons. These * 'surfaces form a cutting edge 3, so that a surface angle with an opening angle of iai a substantial 134

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U91318U91318

gebildet wird. Die Länge des Flächenwinkels,in dichtung aenkrecht zur Zeichenebene, d.h. die Breite des zu erzeugenden Strahles, ist unbegrenzt, so daß ein Strahl mit einer sehr großen Intensität erzielt werden kann. Un eine Streuung des Strahles in Kichtung seiner Breite zu vermeiden, können Begrenzungselektroden vorgesehen werden, die jedoch, da sie nicht zur Erfindung gehören, nicht dargestellt sind. Bei 4 und 5 sind zwei seitliche, nicht emittierende Elektroden dargestellt, deren Form von einem Fachmann leicht bestimmt werden kann, um die Lage zweier äußerer Elektronenbahnen 6 und 7, zwischen denen der Strahl eingeschlossen sein soll, festzulegen. Nimmt man an, daß diese Elektroden durch nicht dargestellte konventionelle Mittel auf dem gleichen Potential wie die Katodenflächen 1 und 2 gehalten werden, so muß der Winkel zwischen den Flächen 4 und 1 oder 5 und 2 einen Wert von im wesentlichen 157 haben. Die gleichen Elektronenbahnen 6 und 7, kann man erhalten, wenn die Elektroden 4 und 5 in Bezug auf die Flächen 1 und 2 negativ oder positiv vorgespannt werden, vorausgesetzt, daß eine durch den Fachmann leicht bestimmbare Änderung der Form der Elektroden 4 und 5 oder deren Kinkel gegen die Flächen 1 und 2 durchgeführt wird.is formed. The length of the dihedral angle, perpendicular to the plane of the drawing, i.e. the width of the to be generated Beam is unlimited, so that a beam with a very high intensity can be obtained. Un a spread of the To avoid beam in direction of its width, limiting electrodes can be provided, however, since they do not belong to the invention, are not shown. At 4 and 5, two lateral, non-emitting electrodes are shown, the shape of which can easily be determined by a person skilled in the art in order to determine the position of two outer electron paths 6 and 7, between which the beam should be included. Assume that these electrodes are at the same potential as by conventional means not shown the cathode surfaces 1 and 2 are held, the angle between the surfaces 4 and 1 or 5 and 2 must have a value of essentially have 157. The same electron trajectories 6 and 7 can be obtained when electrodes 4 and 5 are in With respect to surfaces 1 and 2 can be biased negatively or positively, provided that any one of ordinary skill in the art determinable change in the shape of the electrodes 4 and 5 or the angle of which is carried out against surfaces 1 and 2.

Senkrecht zu der Schnittebene 8 des Flächenwinkels und in einem Abstand von der Kante 3, der ausschließliche durch die gewünschte Konvergenz, die dem Strahl erteilt werden soll,gegeben ist, ist eine Anode 9 angeordnet, die durch nicht dargestellte konventionelle Mittel auf eine geeigneten positiven Potential gegenüber den Katodenflächen 1 und 2 gehalten wird. Diese Anode besteht aus Weicheisen in Hinblick auf die magne-Perpendicular to the cutting plane 8 of the dihedral angle and at a distance from the edge 3, the exclusive through the desired convergence which is to be imparted to the beam is given, an anode 9 is arranged, which by conventional means not shown on a suitable positive Potential with respect to the cathode surfaces 1 and 2 is maintained. This anode is made of soft iron in view of the magnetic

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tische Abschirmung des Raumes zwischen der Katode 1, 2 und der Anode 9, so daß die Elektronen, die von der Katode emittiert werden, sich in einem magnetisch feldfreien Raum bewegen. Die Bahnen verschiedener Elektronen, die von der Katode emittiert werden, sind zwischen zwei äußeren Bahnen 6 und 7 eingeschlossen und bilden einen Strahl, der einen rechteckföraigen Schlitz IO in der Anode 9 durchläuft und danach in den Raum jenseits dieser Anode eintritt.Table shielding the space between the cathode 1, 2 and the anode 9, so that the electrons that are emitted by the cathode move in a magnetic field-free space. The paths of various electrons emitted from the cathode are between two outer paths 6 and 6 7 and form a beam that passes through a rectangular slot IO in the anode 9 and then in enters the space beyond this anode.

Ohne eine Einschränkung zu Machen, soll angenommen werden, daß dieser tottoi ein Wechselwirkungsraum einer linearen Lauffeldröhre vom O-Typ ait einer doppelten Verzögerungsleitung ist. Der Einfachheit halber ist kein Element dieser Rötire dargestellt, ausgenommen die beiden parallelen Verzögeungsleitungen 11 und 12. £in längsgerichtetes Magnetfeld ist wie bei einer beliebigen Röhre vom O-Typ in diesem Raum aufgebaut, jedoch dringt dieses KeId infolge der Abschirmwirkung der Anode 9 nicht in den Kaum der Elektronenkanone ein. ^s wird angenommen, daß die Leitungen 11 und 16 richtig in Phase erregt werden und daß deren iVechselwirkung mit dem Stranl, der sich zwischen ihnen in Hicutung des Pfeiles 12 bewegt, kohärent ist. Andere Einzelheiten der Lauffeldröhre wurden nicht dargestellt, da derartige einzelheiten vollkommen herkömmlicher Art sind.Without making any qualifications, it should be assumed that this tottoi an interaction space of a linear running wave tube of the O-type with a double delay line is. For the sake of simplicity, there is no element of this reddish shown, except for the two parallel delay lines 11 and 12. £ in longitudinal magnetic field is like built up in any O-type tube in this space, but this keId penetrates due to the shielding effect of the Anode 9 does not enter the bar of the electron gun. ^ s will Assume that lines 11 and 16 are properly energized in phase and that their interaction with the Stranl, the moves between them in the direction of arrow 12 is coherent. Other details of the Lauffeldröhre were not as such details are entirely conventional.

liine von der Anmelderin über die beschriebene anordnung durchgeführte theoretische Untersuchung hat die folgenden i-igeu-.--.-. schäften bestätigt: :jThe theoretical investigation carried out by the applicant on the described arrangement has the following i-igeu -. - .-. business confirmed:: j

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—ο——Ο—

1. Der von einem gegebenen Punkt der Katodenoberfläche emittierte Strom ändert sich im wesentlichen linear mit dem Abstand zwischen diesen Punkt und der Kante 3. Seine Intensität längs seiner Kante ist Null, so daß sich in der Schnittebene 8 keine Elektronen bewegen, während er in den Ausgangspunkten der Bahnen 6 und 7 sein Maximum hat.1. The emitted from a given point on the cathode surface Current changes essentially linearly with the distance between this point and edge 3. Its intensity along its edge is zero, so that no electrons move in the cutting plane 8 while it is in the starting points of the tracks 6 and 7 has its maximum.

2. Verschiedene dazwischen liegende Bahnen wie 13, 14, 15 usw. konvergieren asymptotisch gegen die Schnittebene 8, ohne diese an irgend einem Punkt zu überschreiten, wenn die Katode auf Erdpotential liegt, d.h., die Anfangsgeschwindigkeiten der Elektronen Null sind.2. Various paths lying in between such as 13, 14, 15 etc. converge asymptotically against the cutting plane 8, without exceeding this at any point when the cathode is at ground potential, i.e. the initial velocities of electrons are zero.

3. Der in den Raum jenseits der Anode 9 eintretende Strahl hat in seinem Querschnitt eine veränderliche Dichte, wobei der Strom in der Schnittebene 8 Null ist, Vorausgesetzt, daß die Anfangsgeschwindigkeiten Null sind. Die Elektroaen werden daher so fokussiert, daß. ein Strahl in Form zweier paralleler Bänder, die durch einen von Elektronen freien Bereich nahe der Ebene 8 voneinander getrennt werden, ausgebildet wird, wobei die Dichten in jedem Band von deren inneren Flächen gegen deren äußere Flächen, die durch die äu'.eren Bahnen 6 und 7 definiert werden, zunehmen.3. The beam entering the space beyond the anode 9 has a variable density in its cross section, wherein the current in the cutting plane 8 is zero, provided that the initial velocities are zero. the Electrodes are therefore so focused that. a beam in the form of two parallel ribbons passing through one of electrons free area near the plane 8 separated from each other, with the densities in each band from their inner surfaces to their outer surfaces, which are defined by the outer tracks 6 and 7, increase.

Diese letztgenannte Eigenschaft ist außerordentlich vorteilhaft für die Wechselwirkung mit den Verzögerungsleitungen und 16. Betrachtet man zum Vergleich einen bandförmigen Strahl gleicher Breit·, jedoch mi% gleichförmiger Elektronendichte, und nimmt man an» daß den Strahl der gleiche Energie-This latter property is highly advantageous for interaction with the delay lines and 16. Looking at the same comparison for a band-shaped beam width · but mi% of uniform electron density, and assuming "that the beam of the same energy

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betrag zugeführt wird, so ist leicht ersichtlich, daß bei dem durch die erfindungsgemäßen Mittel erzeugte Strahl das elektromagnetische Feld nahe den äußeren Flächen der Bänder konzentriert ist, d.h. in einem Bereich des Strahles, der der ' Verzögerungsleitung relativ am nächsten liegt. Es ist bekannt, daß unter diesen Bedingungen die Wirksamkeit einer kumulativen Energieübertragung verbessert sind, so daß die Köhre nut relativ höherer Verstärkung arbeiten k^nn oder bei Betreib als oszillator eine roJativ höhere Ausgangsleistung hat, vorausgesetzt alle anderen ^etriebsparameter sind gleich.amount is supplied, it is easy to see that the electromagnetic beam generated by the means according to the invention Field is concentrated near the outer surfaces of the ligaments, i.e. in an area of the beam which the ' Delay line is relatively closest. It is known that under these conditions the effectiveness of a cumulative Energy transfer are improved, so that the tube nut relatively higher gain can work or when operating as oscillator has a relatively higher output power, provided all other operating parameters are the same.

^Tn ^i^rvur 2 wurden zur '?ezeichnun?r rleicher Teile ^Jie ^!eichen '^eziiasnuTrrirn u'ie in Pirur 1 verwendet. Dargestellt ist ein \uf^fvii?, bei dem eine ⁿälfte ^r3es Elektrodensystems nach ^i gur 1, rt.h. rue emissive Elektrode 2 und die nicht emittierende Elek- i ^T n ^ i ^rv ur 2 were used for '? Ezeichnun? R rleich parts ^J ie ^! Eichen' ^ eziiasnuTrrirn u'ie in Pirur 1. Shown is a \ uf ^f vii ?, in which an ⁿ älfte ^r 3es electrode system according to i ^ gur 1, rt.h. rue emissive electrode 2 and the non-emissive electrode i

trode 5, entfallen sind. Die Slektrod^ 1, die -nit der i^bene 8 einen inkel von in wesentlichen t>7 bildet, und die tilektrode 1, die .nit der Elektrode 1 einen vinkel von im wesentlichen 157 bildet, vorausgesetzt, dai beide Elektroden an einem geneinsanen Potential liegen, sind beibehalten, iine von dar 4n-■elc'erin durcn^crijhrt "erechnung ergibt, da-?. die Elektronen, die von der Fläche der Katode 1 emittiert werden, den gleichentrode 5, have been omitted. The Slektrod ^ 1, ^ i -nit the bene 8 forms a substantially inkel of t> 7, and the tilektrode 1, .nit the electrode 1 a vinkel of essentially forms 157, provided dai both electrodes on a geneinsanen Potentials are maintained, one of the four-way calculation shows that the electrons emitted from the surface of the cathode 1 are the same

ahnen ö,lo, 14, 15... wie in '^?icur 1 folgen, vorausgesetzt (!=-i-'i 'lie gleiche Verteilung des elektrischen Feldes und des Potentials wie in i'iqiir I wiederhergestellt ist. Gemäri der Erfindung wirr! diese Verteilung wiederhergestellt, indem die u :«ive 'ilektrode 2 durch eine nicht emittierende '-lektrodesuspect ö, lo, 14, 15 ... as in ' ^? I only follow 1, provided that the same distribution of the electric field and the potential is restored as in i'iqiir I. According to the invention, this distribution is restored by placing the electrode 2 by a non-emissive 'electrode

ersetzt wird, die mit der Ebene 8 einen Winkel von im wesentlichen 4o bildet, so daß die durch die Flächen 1 und 17 ge-which is replaced with the plane 8 at an angle of substantially 4o forms so that the surfaces 1 and 17

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BAD OFUGlNALBAD OFUGlNAL

bildeten Dachflächen einen öffnungswinkel von im wesentlichen 112° haben. Weiterhin wurde die untere Hälfte der Anode 9 weggelassen und durch eine Elektrode 18 in For« einer hyperbolisch zylindrischen fläche ersetzt. Daraus ergibt sich, daß die von der Katode 1 emittierten Elektronen einen einzigen bandförmigen Strahl ausbilden, dessen Elektronendichte nicht gleichförmig ist und der Oberhalb .der Ebene 8 verläuft. Dieser Strahl kann für die Wechselwirkung mit einer einzigen Verzögerungsleitung 11 verwendet werden.roof surfaces formed have an opening angle of essentially 112 °. Furthermore, the lower half of the anode 9 has been omitted and replaced by an electrode 18 in the form of a hyperbolically cylindrical surface. It follows that the electrons emitted by the cathode 1 form a single band-shaped beam, the electron density of which is not uniform and which runs above the plane 8. This beam can be used to interact with a single delay line 11.

Gemäß der Erfindung werden die gleichen Prinzipien auf drehsymmetrische Elektronenkanonensysteme angewandt. Die emissive Katodenelektrode ist dabei ein Kegel, wie bei 19 in Figur 3 dargestellt. Die Berechnungen der Anmelderin haben ergeben, daß die gleichen Eigenschaften wie vorstehend beschrieben erhalten werden, wenn der Öffnungswinkel des Kegels im wesentlichen 90 beträgt, d.h., wenn die Katodenflächen einen Winkel von im wesentlichen 45° mit der Achse des Kegels bilden. Vor der Basis des Kegels ist eine nicht emittierende Elektrode 20 angeordnet, die drehsymmetrisch ist und ein geeignetes Profil hat, sowie eine Basis mit dem gleichen Durchmesser wie die Basis des Kegels 19 aufweist. Die Fläche der elektrode 20 bildet mit der inneren Fläche des Kegels 19 einen Winkel von im wesentlichen 157 , vorausgesetzt, daß beide Elektroden auf den gleichen Potential liegen. Die Arbeitsweise der Elektrode 20 ist die gleiche wie die der Elektroden 4 und 5 in Figur 1. Die von der Katode 19 emittierten Elektronen werden so konzentriert, daß sie einen zylindrischen Strahl 21 mit veränderlicher Dichte ausbilden, der längs seiner Achse die DichteAccording to the invention, the same principles are applied to rotationally symmetrical Electron gun systems applied. The emissive cathode electrode is a cone, as at 19 in FIG. 3 shown. The applicant's calculations have shown that the properties are the same as those described above when the opening angle of the cone is substantially 90, i.e. when the cathode surfaces are at an angle of substantially 45 ° with the axis of the cone. In front of the base of the cone is a non-emissive electrode 20 arranged, which is rotationally symmetrical and has a suitable profile, and a base of the same diameter as the base of the cone 19 has. The surface of the electrode 20 forms with the inner surface of the cone 19 an angle of essentially 157, provided that both electrodes are at the same potential. How the electrode works 20 is the same as that of electrodes 4 and 5 in Figure 1. The electrons emitted by cathode 19 are so concentrated that that they form a cylindrical beam 21 of variable density, which along its axis the density

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■j ItOIOIU■ j ItOIOIU

Null hat. Dieser Strahl durchläuft die Öffnung 10 in der AnodeHas zero. This beam passes through the opening 10 in the anode

9 Und kann danach das Innere einer Wendel 22 durchlaufen, die all Verzögerungsleitung einer Lauffeldröhre dient.9 And can then pass through the inside of a helix 22 which all delay line of a Lauffeldtube is used.

Es ist nicht erforderlich, daß die emissiven KatodenflächenIt is not necessary that the emissive cathode surfaces

der beschriebenen Ausführungsbeispiele bis an die Kante 3 oder die Spitze des Kegels 19 heranragen, da die Elektronenemission in der Nähe dieser Kante oder Spitze sehr gering ist,of the exemplary embodiments described up to the edge 3 or the tip of the cone 19 protrude, since the electron emission in the vicinity of this edge or tip is very low,

■j so daß die entsprechende emissive Fläche der Katode weggelas■ j so that the corresponding emissive surface of the cathode is omitted sen werden kann, ohne die Intensität des gesamten Stromes, der von der Katode emittiert wird, wesentlich zu verringern. Figur 4 zeigt daher einen Querschnitt einer Katodenelektrode, die entweder dem ebenen Aufbau nach Figurl oder dem drehsymmetrisehen Aufbau nach Figur 3 entsprechen kann und bei der ein Teil der emiasiven Fläche in der Nähe der Dachkante oder Kegelspitze weggelassen ist, so daß eine öffnung 23 zurückbleibt· Ua jedoch die beschriebenen Eigenschaften zu erhalten, muß die gleiche Verteilung des elektrischen Feldes und des Potentials wei bei den vorhergehenden Figuren wiederhergestellt werden* Dies erfolgt durch eine nicht emittierende Elektrode 24, deren Kante dem Umfang der Öffnung 23 gegenüberliegt. Für derartige Elektroden werden die Form, das Potential und der Winkel gegenüber der Katodenfläche durch Berechnungen oder Versuche bestimmt, so daß die gleiche Feldverteilung hergestellt wird wie für die Form ohne Öffnung 23 und Elektrode 24. Die Elektronenkanone verhält sich dann ebenso wie die nach den vorhergehenden Figuren und der durch diese Kanone erzeugte Strahl hat e»enfau0te dieEigenschaft einer nicht gleichförmigen Elektrönendient·* ■can be sensed without reducing the intensity of the entire current, which is emitted from the cathode, to reduce significantly. Figure 4 therefore shows a cross section of a cathode electrode, which can correspond to either the planar structure according to FIG. 1 or the rotationally symmetrical structure according to FIG. 3 and in the part of the emiasive surface near the roof edge or Cone tip is omitted, so that an opening 23 remains, but among other things to maintain the properties described, the same distribution of the electric field and the potential as in the previous figures must be restored * This is done by a non-emitting electrode 24, the edge of which lies opposite the circumference of the opening 23. For such electrodes are the shape, potential and angle with respect to the cathode surface by calculations or Tests determined so that the same field distribution is produced as for the mold without opening 23 and electrode 24. The electron gun then behaves in the same way as that according to the previous figures and that generated by this gun Ray actually has the property of a non-uniform electron

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Claims

-Vd,--Vd, -

149 Ί Ί1 1 49 Ί Ί1

Patent claims ^{IJ|IJ |}

Slectron cannon for the generation of an electron beam, which moves in a desired seal and passes through an opening in an anode, the space between the cathode and the anode is magnetically field-free, characterized in that the cathode is at least one flat emissive 'surface coinciding with the axis of the desired Beam direction forms an angle of about 67, as well as a non-emitting surface, which with the emissive surface forms a predetermined angle, the system has the property of an electron flow from the cathode to emit whose density is substantially linear from the axis to that of the non-emitting surface adjacent edge grows so that the beam obtained has the shape of a band with variable density.

2. Electron gun according to claim 1, characterized in that the non-emitting surface is at the same potential lieat like the emissive cathode and the angle zwise-ien the two surfaces is about 157 °.

3. Electron gun according to claim 1 and 2, characterized by two flat emissive surfaces, each of which is through a non-emitting surface is flanked, and in that the two surfaces have a surface angle of about 134 ° with each other and form the axis of the desired beam direction in the plane of intersection of the dihedral angle runs perpendicular to its edge, the achieved

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Beam has the shape of a double band.

4. electron gun n-ach claims 1 and 2, characterized in that that a single emissive surface has a dihedral angle with another, non-emissive flat surface forms, the latter forming an angle of 45 ° with the axis of the desired beam direction, so that the opening angle of the dihedral angle is about 112 ° amounts to.

5. Electron gun according to claim 4, characterized in that the anode has a hyperbolic cylindrical surface the other side of the non-emitting area, based on the desired axis.

6. electron gun according to claim 3 or 4, characterized in that that the flat metallic surfaces extend to the cutting edge of the face angle.

7. The electron gun according to claim 3 or 4, characterized marked <characterized in that the flat Aletallflachen do not extend up to the cut edge of the dihedral angle, so that a gap remains at its head, and in that an auxiliary electrode, the edges opposite to those of the gap, is provided which has such a shape and such a potential that the same distribution of the electric field is achieved as if this electrode were not present in a system in which the metal surfaces extend to the intersection of the dihedral angle.

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8. electron gun for the vehicle: a slectron beam, which moves in a desired direction and passes through an opening in an anode, the space between the cathode and the anode is magnetically field-free, characterized in that the cathode has an emissive Has a ketel with an opening angle of about dO °, as well as a rotationally symmetrical non-emitting surface, which is arranged in front of the base of the cone, on the latter and forms a predetermined angle with the conical surface, the system having the property of to emit a stream of electrons from the cathode, its Density increases substantially linearly from the apex of the cone to its base, so that the beam obtained moves in the axis of the cone, a free cross-sectional area and has a density that changes from zero on the axis to the maximum on the circumference.

9. Electron gun according to claim 8, characterized in that the non-emitting surface is at the same potential how the emissive cathode lies and the angle between the two surfaces is about 157 °.

10. Electron gun according to claim 8 and 9, characterized in that there ^; j the cathode cone is cut off and that an auxiliary electrode is provided, the edges of which are opposite those of the base of the cone section, the shape and potential of the electrode being such that the same electric field distribution is achieved as with an uncut cone without an auxiliary electrode.

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U91318

11. Electron gun according to claims 1-7 and 8-10, characterized in that the magnetic shielding is ensured by an anode made of soft iron.

12. Lauffeld tube with an electron gun according to claim 1-7 or 8-10 and 11, characterized in that n at least one delay line is provided on the other side of the anode for interaction with the beam of variable density.

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ORIGINAL INSPECTED