DE1491334A1 - Klystron - Google Patents

Description

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der Firma Eitel-McCullough, Inc. San Carlos / Kalifornien

betreffend»
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Die Erfindung bezieht sich auf durch Permanentmagneten fokussierte Klystrons und insbes. auf durch Permanentmagneten periodisch fokussierte Klystrons.

In einem Klystron wird ein Elektronenstrahl durch Triftröhrenabschnitte_r die einen oder mehrere Zwischenwirkungsspalte bilden, gerichtet. Jeder der Spalte ist mit einem Resonanzhohlraum gekoppelt. Der Elektronenstrom wird durch ein Signal am ersten Spalt, mit dem er gekoppelt ist, gebündelt oder in der Geschwindigkeit moduliert, und die verstärkte Energie wird anschließend aus dem Strahl an dem gleichen oder einem anderen Spalt abgenommen.

Um eine besonders günstige Wirkungsweise des Klystrons zu erreichen, ist es erwünscht, daß der Strahl in unmittelbarer Nähe der Zwischenwirkungsspalte verläuft. Wenn jedoch die Elektronen auf die Triftröhrenabschnitte auftreffen, können sie die Röhre beschädigen oder ein Geräusch erzeugen. Dies macht es erforderlich, daß der Strahl richtig fokussiert sein muß, wenn er die Triftröhrenabschnitte entlang wandert, so daß er

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nicht auf diese Abschnitte auftrifft.

Es war bisher üblich, ein magnetisches Feld vorzusehen, um den Strahl im Brennpunkt zu halten. Das Feld kann durch einen Permanentmagneten oder durch ein Solenoid erzeugt werden. Solenoide benötigen eine Energiequelle zu ihrer Erregung. In manchen Anwendungsfällen, insbes. bei kleinen, mit geringer leistung arbeitenden Vorrichtungen, werden Solenoide durch Permanentmagneten ersetzt. Bei größeren Vorrichtungen jedoch werden die Größe und das Gewicht des Permanentmagneten unzulässig groß.

Auf dem Gebiet der Wanderwellenröhren sind Elektronenstrahlvorriehtungen hergestellt worden, bei denen der Stfahl durch ein periodisches Magnetfeld fokussiert wird, das von ringförmigen Magneten erzeugt wird, die unmittelbar" in der Bahe des Elektronenstrahls angeordnet sind. Solche Vorrichtungen sind verhältnismäßig leicht und kompakt gebaut.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein periodisch fokussiertes Klystron anzugeben, bei dem der magnetische Aufbau zusätzlich einen Teil des elektrischen Aufbaue der Vorrichtung darstellt. Ferner soll die Magnetanordnung einen Teil eines oder mehrerer Besonanzhohlräume bilden oder einen Teil der Eesonanzhohlräume und der Triftröhrenabschnitte, wobei die Magnetfelder an den Zwischenwirkungsspalten konzentriert sind.

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein periodisch fokussiertea Klystron einer Bauweise mit einstückigem Hohlraum vorzugschlagen, das einfach in der Konstruktion ist und leicht zusammengebaut werden kann. Ferner soll der Zwischenwirkungsabschnitt der Bohre aus identischen, zusammengesteckten Magnetplatten gebildet werden, die durch nicht magnetische Abstandsringe voneinander getrennt sind, damit der elektrische und magnetische Aufbau der Bohre erhalten werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 909806/07U

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erläutert und nachstehend beschrieben»

Pig. 1 ist teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Klystrons gemäß der Erfindung,

Pig. 2 ist eine Endansicht des Klystrons nach Pig. 1.

Das periodisch fokussierte Klystron nach der Zeichnung weist ein längliches, metall-keramisches Gehäuse mit einem Elektronenstrahlerzeuger 11 auf, der an einem Ende angeordnet ist und einen Elektronenstrahl durch mehrere Triftröhrenabschnitte 12-17 ausbildet, die Zwischenwirkungsspalte 19 - 24 darstellen, deren Jeder mit einem entsprechenden Resonanzhohlraum 29 - 34 zusammenwirkt. Nach dem Durchlaufen der Triftröhrenabschnitte wird der Elektronenstrahl am Kollektor 36 gesammelt .

Das Höhrengehäuse enthält eine Endplatte 41, die in geeigneter Weise *n einem keramischen Zylinder 42, z.B. über die Abdichtanordnung 43, abgedichtet ist. Die Abdichtanordnung enthält einen ersten Plansch 44, der entsprechend gegen die Platte 41 abgedichtet ist, z.B. durch Löten, und einen zweiten Plansch 46, der entsprechend gegen den keramischen Zylinder 42 abgedichtet ist, z.B. damit verlötet ist. Ein Tragring 47 ist mit dem Plansch 46 verbunden. Die nach außen stehenden Teile der Plansche 44 und 46 sind miteinander beispielsweise durch Lichtbogenschweißen abgedichtet. Das andere Ende des Zylinders 42 ist mit der Platte 51 über eine ähnliche Abiichtanordnung 52, welche Plansche 53 und 54 und einen Tragring 55 enthält, abgedichtet, ί

Die Endplatte 41 nimmt den Elektronenstrahlerzeuger 11, die metall-keramische Leitungsdurchführung 56, die ein· Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der K%-thodenheizvorrichtung darstellt, und die Auslaßleitung 57 auf. Die Kathodenanordnung kann in üblicher bekannter Weise ausgebildet sein, damit sie einen Strahl hoher Perveanz ergibt.

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Die Platte 51 nimmt die Anode 61 auf, die in ent- -sprechender Weise damit abgedichtet ist, ferner auch die Abschirmung 62. Die Anode ihrerseits trägt die scheibenförmige Platte 63. Eine Platte 64 aus magnetischem Material wird zwischen die Platten 51 und 63 eingesetzt und bildet ein Polstück für einen ringförmigen Permanentmagneten.

Der Zwischenwirkungsabschnitt 66 des Klystrone, der die Resonanzhohlräume und Zwischenwirkungsspalte enthält, weist mehrere im Abstand voneinander angeordnete Magnetscheiben oder -platten 71 - 82 auf, die aus magnetischem Material bestehen. Diese Platten bilden einen Teil des Röhrengehäuses und legen teilweise die Eesonanzhohlräume fest. Diese Platten werden axial im Abstand zueinander durch zylindrische Abstandsringe gehalten. Diese zylindrischen Abstanderinge 84 -89 stellen einen Teil des evakuierten Gehäuses dar und wirken auch mit den benachbarten magnetischen Scheiben so zusammen, daß sie diese Eesonanzhohlräume ausbilden.

Zylindrische Abstandsringe 90-95 bilden zusammen mit der inneren Kante der benachbarten magnetischen Seheiben die Triftröhrenabschnitte 12 - 17. Dieee Ringe bilden auch eine Wandung des evakuierten Gehäuses und ein· Wandung für die benachbarte Kühlkammer, durch die Kühlflüssigkeit hindurchströaen kann.

Zylindrische Abstandsringe 95-101 dienen zur Halterung dee zugeordneten Permanentmagneten und bilden eine weitere Wandung der Kuhlkammern 102 - 107.

Jeder Eeednanzhohlriii* 29 - 54 1st mit einer Abstimmvorrichtung versehen. Dieee Eesonanzhohlräum· können jedoch feet abgestimmt sein. Die Abetimanrorrichtung für jeden Hohlrau» kann «in verschiebbares Abstimmbauteil 109 enthalten, das Bit dem benachbarten Spalt susaaaenwirkt. Sin« Schraube 110 ist mit einem Ende an der Halterung 111 befestigt und mit dem anderen Inde gegen den entsprechenden Ring 64 - 89 abgedichtet.

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Zur Verschiebung der Halterung kann Jeder Mechanismus verwendet werden, z.B. eine Schraubenanordnung 112.

Der erste oder Eingangshohlraum enthält eine Eingangskopplungevorrichtung 115· Die Kopplungsvorrichtung weist eine Kopplungssehleife 114 auf, deren eines Ende mit dem zugeordneten Hohlraum und deren anderes Ende mit dem mittleren Leiter 115 der Koaxialleitung 116 befestigt ist. Eine entsprechende koaxiale Kopplungsvorrichtung 117 ist der Koaxialleitung 116 zugeordnet.

Der letzte oder Ausgangehohlraum enthält eine Ausgangskopplungsvorrichtung 120, deren Kopplungsschleife 118 dem mittleren Leiter 119 der Koaxialleitung 121 zugeordnet ist. Die Leitung endet in einem Anpassungsabschnitt 122, der einen Teil des evakuierten Gehäuses bildet und eine Vorrichtung zur Verbindung der Leitung mit einer zugehörigen Übertragungsleitung, beispielsweise einer weiteren Koaxialübertragungsleitung, darstellt. Es können auch andere Arten von Kopplungsvorrichtungen vorgesehen sein, z.B. eine Iriskopplungsvorrichtung.

Über das Bohr 126, das in Längsrichtung des Gehäuses verläuft, wird in die Röhre Kühlmittel eingespeist. Das Wasser fließt in die Kühlkammer 102; ein kurzes Bohr (nicht dargestellt) ergibt eine Verbindung zwischen den Kammern. Das Kühlmittel wandert deshalb nacheinander längs der Bohre von einer Kammer zur nächsten. Wenn es die letzte Kammer verläßt, wird es in die Leitung 127 geführt und von da durch die ringförmige Kammer 128, die über dem Kollektor ausgebildet ist. Das Kühlmittel fließt dann aus dem Auslaß 129 ab.

Wie bereits vorstehend beschrieben, wird eine periodische arbeitende Permanentmagnetfokussierung verwendet. Zu diesem Zweck ist eine Vielzahl von Ringmagneten 131 - 140 vorgesehen, deren Polatücke in magnetischem Kontakt mit den magnetischen Scheiben stehen, wobei diese Scheiben die Polstücke für die Magnete bilden. Die ringförmigen Magnete sind so angeordnet, daß

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benachbarte Enden der Magnete gleiche Polarität aufweisen. Die magnetischen Scheiben konzentrieren die Magnetfelder zwischen ihren benachbarten Bändern.

Die Magnete können aus zwei halbkreisförmigen Stücken hergestellt sein, die dann über die Röhre gesetzt werden, wobei benachbarte Enden aneinanderIiegen. Um ein gleichförmiges feld aufrechtzuerhalten, während die Verwendung von Kopplungsvorrichtungen und Abstimmvorrichtungen noch zugelassen wird, sind die Magnete ausgeschnitten, damit sie die Teile aufnehmen können. Jede Ungleichförmigkeit des Feldes aufgrund der Aussparungen kann kompensiert werden. Die Magnetfelder zwischen benachbarten Polstücken werden nacheinander in entgegengesetztem Sinn angeordnet, wenn man in Längsrichtung der Röhre nach abwärts fortschreitet. In erster Annäherung verändern sich die Felder sinusförmig in Längsrichtung der Bohre.

Vorzugsweise wird ein zusätzlicher Bingmagnet verwendet, der mit einer magnetischen Scheibe oder Platte 14-2 zusammenarbeitet, damit ein PeId an dem Elektronenstrahlerzeuger aufgebaut wird, das die Ausbildung des.Strahles unterstützt. Bei einer scheibenförmigen Kathode ist dieses zusätzliche Feld vorzugsweise so geformt, daß es senkrecht zur Kathodenoberfläche an allen Punkten steht, damit die Elektronen sich etwa senkrecht zur Oberfläche bewegen und am Brennpunkt der scheibenförmigen Kathodenfläche fokussiert werden können.

Vorstehend wurde ein Klystron beschrieben, das einfach im Aufbau ist und das aus einer Vielzahl von magnetischen und nicht magnetischen Teilen besteht, die zur Ausbildung der Bohre übereinander angeordnet werden können. Die Magnetanordnung der Bohre bildet einen zusätzlichen Teil des evakuierten Gehäuses und der elektrischen Anordnung, damit ein kompakter Aufbau erreicht wird, mit dessen Hilfe starke Magnetfelder für die Zwischenwirkung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   W 1. Klystron mit einer Vorrichtung zum Projizieren eines Elektronenstrahls und mit einer Einrichtung zum Sammeln des Strahles, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Querplatten aus magnetischem Material, die im Abstand voneinander längs des Strahles angeordnet sind, wobei jede Platte eine öffnung aufweist, durch die der Elektronenstrahl hindurchläuft, durch eine Vorrichtung an der öffnung von bestimmten Platten, die zur AueMldung der Triftröhrenabschnitte dient, eine Vorrichtung an der öffnung von vorbestimmten, benachbarten paarweisen Platten, die einen Zwisehenwirkungsspalt begrenzen, eine Vorrichtung, die von dem Zwischenwirkungsspalt im Abstand angeordnet ist und diesen umgibt, sowie mit den vorbestimmten Plattenpaaren abgedichtet ist, damit ein Resonanzhohlraum ausgebildet wird, und einen Permanentmagneten, der ein Magnetfeld zwischen den Platten erzeugt.
2. 2. Klystron nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gegen die Plattenpaare abgedichtete Vorrichtung, die mit der die Triftröhrenabschnitte auebildenden Vorrichtung zuaaemenwirkt, um in Verbindung damit und mit den Platten ein« Kühlkammer auszubilden, einen Permanentmagneten, der eine Vielaehl von ringförmigen, axial magnetleierten Permanentmagneten enthält, die so angeordnet und ausgebildet sind, daß ähnliche Polatücke benachbarter Magneten einander gegenüberstehen und mit einem Magneten zwischen jedem benachbarten Plattenpaar versehen sind, damit ein periodisches Feld an den öffnungen in den Platten entsteht.

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3. 3. Klystron nach. Anspruch 2, dadurch gekennaeich.net, daS eine Verbindung zwischen den Kühlkammern vorgesehen ist, daß eine Torrichtung Kühlmittel in die Kühlkammer an einem Ende der Bohre einspeist, und daß eine Torrichtung das Kühlmittel aus der Kammer am anderen Ende der Bohre entfernt.
4. 4. Klystron nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Triftföhrenabschnitte durch zylindrische Binge ausgebildet sind, die in benachbarte Platten an der öffnung eingreifen, und bei denen eine Wandung der Kühlkammer durch einen zweiten Hing begrenzt ist, der von dem ersten Hing im Abstand angeordnet und koaxial damit ausgebildet ist.
5. 5. Klystron nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Besonanzhohlraum ausbildende Torrichtung einen Bing aufweist, dessen Enden gegen die benachbarten Platten abgedichtet sind.
6. 6. Klystron nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Triftröhrenabschnitte den Strahl umgeben und wenigstens zwei Zwischenwirkungsspalte ausbilden, daß ein Besonanzhohlraum jeden Spalt umgibt, daß die permanentmagnetische Anordnung wenigstens zwei ringförmige, axial magnetisierte Permanentmagnete aufweist, daß eine Scheibe aus magnetischem Material einen Pfad geringen magnetischen Widerstandes für den Magnetfluß zwischen den Permanentmagneten und den Triftröhrenabschnitten ausbildet, wobei das Magnetfeld der Permanentmagneten in der Sähe des Strahles konzentriert ist, und daß eine Scheibe aus magnetischem Material zusätzlich einen Teil des Besonanzhohlraums bildet, der den Spalt des zugeordneten Triftröhrenabschnittes umgibt.

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