DE1491444A1

DE1491444A1 - Permanentmagnetsystem zur Erzeugung eines im wesentlichen homogenen Magnetfeldes fuer die gebuendelte Fuehrung eines Elektronenstrahls ueber eine laengere Wegstrecke,insbesondere fuer Wanderfeldroehren

Info

Publication number: DE1491444A1
Application number: DE19651491444
Authority: DE
Inventors: Paul Meyerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-01-26
Filing date: 1965-01-26
Publication date: 1969-06-12
Also published as: NO118282B; NL6516629A; GB1143312A; DE1491444B2; US3436587A; SE320733B

Description

München 2, 2 a JAIt 196 5

Siemens & Hal3ke wittelsbacherplatz 2

Aktiengesellschaft

g5/2046

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Dr. Expl.

Permanentmagnetsystem zur Erzeugung eines im wesentlichen homogenen Magnetfeldes für die gebündelte Führung exnes E^ktronenstrahls über eine längere Wegstrecke, insbeson-

dere für Wanderfeldröhren

Die Erfindung betrifft ein Permanentmagnetsystem zur Erzeugung eines im wesentlichen homogenen Magnetfeldes für die gebündelte Führung eines Elektronenstrahls über eine längere Wegstrecke, insbesondere für Wander-

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feldröhren, mit symmetrisch zur Längsachse dea Systems angeordneten Permanentmagneten, die senkrecht zur Systeraachse magnetisiert sind und in einer geschlossenen Reihe hintereinander eine in Bezug auf die Systemnch3e gleichförmig sich ändernde Höhe haben, wobei die der Systemachse abgewandten Pole der Permanentmagnete durch Weicheisenbrücken magnetisch kurzgeschlossen sind.

In Elektronenstrahlröhren zur Verstärkung oder Erzeugung von sehr hohen Frequenzen, vor allem in Wanderfeldröhren, muß bekanntlich der Elektronenstrahl über eine gewisse Wegstrecke gebündelt geführt werden. Hierfür verwendet man häufig ein homogenes Magnetfeld, das mit einem Permanentmagnetsystem erzeugt wird, welches das Entladungsgefäß der Röhre umgibt.

Es ist bekannt, derartige Magnet3ysteme aus Permanentmagneten aufzubauen, die symmetrisch um die Längsachse des Systems gruppiert und radial zur Systeraachse magnetisiert sind. Die der Systemachse abgewandten Pole der Permanentmagnete sind dabei durch Weicheisenkörper, die sich parallel zur Systemachse erstrecken, magnetisch miteinander verbunden. Bei einem solchen System ist es auch bekannt, die Permanentmagnete in einer geschlossenen Reihe nebeneinander anzuordnen und zwar so, daß die Höhe der Magnete in iBezug auf die Systemachse von den

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beidett ttufleren Bnden zur Kitte ukb Systeme hin gleichf urinig abnimmt. Diese Anordnung v/eiot den Vorteil auf, daß das Verhältnis dee magnetischen Nuteflusoeo zum magnetischen Streufluß sehr groß ist, so daß die Magnete aus einem Material bestehen können, dao einen kleinen Energiegehalt und eine sehr hohe Koerzitivkraft (z.B. H > 1500 Oe) hat. Man erhält damit gedrungene Magneto mit einem geringen Volumen, was gleichbedeutend mit einem verhältnismäßig geringen Magnetgewicht ist. Ein besonders geringes Magnetgewicht erhält man, wenn die Permanentmagnete aus hartraagnetischen Gerriten.bestehen, die bekanntlich ein magnetisches Material von sehr hoher Koerzitivkraft und einem in Vergleich zu Metallegierungen geringem spezifischen Gewicht darstellen.

Bei dem geschilderten bekannten Magnetsystem mit den nebeneinander angeordneten Permanentmagneten haben die einzelnen Magnete an beiden Stirnseiten des Systems ihre grüßte Länge, so daß dadurch der Raum begrenzt ist, in dem eine Elektronenstrahlröhre untergebracht werden kann. Bei Höchstfrequenzröhren haben jedoch häufig bestimmte Teile, wie beispielsweise die Elektronenkanone oder der Elektronenauffänger einen verhältnismäßig großen Durchmesser. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Permanentmagnetsystem zur Er-

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Beugung .feinet» homogenen Magnetfeldes für. di« gebündel- '

te Führung eines Elektronenstrahls in Höchstfrequenz röhren, insbesondere Wanderfeldröhren, zu schaffen, das

t "■'„■* ohne wesentliche Vergrößerung des Magnetgewichts mehr Freiheit bietet, die Röhre im Magnetsystem untertsubringen.

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Zur Lösung det» genannten Aufgabe wird ein Permanent magnetaystem'der eingangs emäHnten Art vorgeschlagen, dao nach der Erfindung dadurch gekennefeiob.net ist, daß

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die Permanentmagnete von einer Stirnseite des Magnetsystems bis eu deaaen anderer Stirnseite hin·in ihrer Höhe abnehmen und hierbei die der Byet|machae eugekehrten Pole der Permanentmagnete άίίί gielchnamlf sind Und daß an der Stirnaeiit» f#o By et ems, in welcher "die Höhe, der Permanentmagnete bis auf Null abgesunken ist, eine weiohmagnetiecne Blinde angeordnet; ist, die vbn den Weicheisenbrücken ausgehend eich senkrecht zur Syetemachoe erstreckt. *

Anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten

AufeführungßbeiBpiele soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Iterktolen näher erlkütert werden. Dabei sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen verseheii.

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In der Figur 1 iat von der Seite und in der Figur 2 von vorne ein erfindungogemäßeo Perraanentmognetoyateöj mit einer Wanderfeldröhre dargeatellt, wobei die Wanderfeldröhre teilweise aufgeachnitten iat. In diesen Figuren sind mit 1 quaderförmige Permanentmagnete bezeichnet, die senkrecht zur Längsachoo deo Magnetsystems magnetisiert sind und vorzugsweiae aus einem hartmagnetischen Ferrit hoher Koerzitivkraft bestehen. Die Höhe der Permanentmagnete 1, die jeweils in einer geschlossenen Reihe hintereinander symmetrisch zur Längsachse des Systems angeordnet sind, nimmt in Bezug auf die Systemachce von einer Stirnseite deo Magnetsystems bi3 zu dessen anderer Seite hin fortlaufend stufenförmig ab. Dadurch weisen die einzelnen Magnetstufen, deren der Systemachso benachbarten Pole alle gleichnamig sind, ein von Stufe zu Stufe gleichförmig abnehmendes magnetisches Potential auf. Zur Verdeutlichung dieser Potentialverhültnisse sind in die einzelnen Permanentmagnete 1 Zahlen mit einem positiven Vorzeichen eingetragen, die einen normierten Wert der jeweiligen magnetischen Spannung bezeichnen sollen. Die der Systeraachse abgewandten Pole der Permanentraagnete 1 liegen in einer gemeinsamen Ebene und sind jeweils durch eine Weicheisenbrucke 2 magnetisch kurzgenchlossen. DLe beiden Weicheisenbrücken 2 sind an derjenigen Stirnseite des Systems, an welcher die Höhe

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der Permanentmagnetο 1 bis auf Null abgesunken ibt, jeweils rechtwinklig zur Systeraachse hin abgebogen, wodurch eine weichmagnetioche Blende 3 gebildet ist, die sich senkrecht und symmetrisch zur Systemachse erstreckt. Diese Blende 3 bewirkt, daß die magnetischen Kraftlinien, die von den der SystemachCe benachbarten Polen der Magnete 1 ausgehen, innerhalb deo Magneteysteme ein homogenes Magnetfeld bilden, ohne daß ein nennenswerter Streufluß vorhanden ist. Durch die Wirkung deo homogenen Magnetfeldes wird der Elektronenstrahl einer Wanderfeldröhre 4, die in das Magnetfeld eingesetzt ist, gebündelt geführt. Die Röhre 4 ist dabei eine Wanderfeldröhre für hohe Leistungen, bei welcher in gebräuchlicher Wei3e der Elektronenauffänger mit einem Luftkühler 5 versehen ist, der einen erheblich größeren Durchmesser hat als das übrige Entladungsgefäß der Röhre. Aufgrund der erfindungegemäßen Ausbildimg den Magnetsystemo wirken sich die Ausmäße deo Kühlers 5 mit den Kühlrippen 6 räumlich nicht störend aus. Darüber hinaus erkennt man, daß es bei dem dargestellten erfindungsgemäßen permanentmagnetsystem auch keine Schwierigkeiten bereitet, die koaxialen Leitungsanschluss 7 und 8, die zur Ein- und Auskopplung der Hochfrequenz- energie der Wanderfeldröhre 4 benötigt werden, räumlich unterzubringen.

Unterhalb der Figur 1 ist in Figur 3 der Feldverlauf

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eines Permanentmagnet By et eiDB nach den Figuren 1 und 2 dorg€(etollt, wobei die Abseisae deo rechtwinkligen * -· __ Koordinatensystems den Weg ζ in Achsrichtung deo Systeme und die Ordinate die magnetische Induktion B₂ angibt. · Die Rürvo 9 stellt den Wert deo Magnetfeldes B_e längo der Achse des Magnetsystemn dar. Man erkennt daraus, ■ '" ti' ·

daß nUr an der Stirnseite des Magnetßystemo, an welcher die Permanentmagnete 1 ihre größte Höhe in Bezug auf die Syotomachse haben, eine Umkehr in der Richtung deo magnetischen Feldverlaufs vorhanden ist. Dagegen klingt die magnetische Induktion an der Stirnseite, an der die weichmagnetische Blende 3 angeordnet iat, eintönig.

auf Null ab, was bei den bisher bekannten Permanentmagnetsysteaen nicht der Fall ist. Damit ist der beoon- * dere Vorteil verbunden, daß der Auffänger 5 für die Wanderfeldröhre 4, der zum Zweck einer möglichst gleioh· mäßigen Verteilung der Elektronen auf die gesamte Auffängerwandung magnetisch feldfrei sein soll, nicht ge- j| sondert magnetisch abgeschirmt zu werden braucht.

Die Erfindung hat nicht nur für Permanentmagnetsystem« ι Bedeutung, mit denen der Elektronenstrahl einer Hochleiotungo-Vtenderfeidröhre gebündelt geführt werden soll. Mit Vorteil kann vielmehr ein erfindungsgemäßes Permanentmagnetsystems auch zur gebündelten Führung des Elektronenstrahl von Wanderfeldröhren kleiner Hochfrequenz-

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leistung bestimmt werden, bei welchen der Platzbedarf für den das Elektronenstrahlerzeugungseystem enthaltenden Teil der Röhre größer ist als der Platzbedarf deo Elektronenauf f lingers* In diesem teil wird die Wanderfeldröhre in einem erfinduttgsgemäßen Permanentmagnetsystem so untergebracht, daß sich das kathodenseitige Ende der Röhre en derjenigen Stirnseite des Magnetsystems befindet, an welcher die weichmagnetische Blende 3 angeordnet ist. jöie Hgür 4 zeigt im Längssohnitt und die Figur 5 von vorne ein entsprechendes Ausführungebeispiel der Erfindung. Gleichzeitig ist, teilweise geschnitten, eine in dieses System eingesetzte Wanderfeldröhre für mittlere oder kleinere Hochfrequenzleistungen dargestellt, die anelog zu den Figuren 1 und 2 mit 4 bezeichnet ist. Ebenfalls wie in den Figuren 1 und 2 sind die aus hartinagnetischem Ferritmaterial bestehenden, quaderförrnigen Permanentmagnete 1 in zwei gegenüberliegenden Reihen symmetrisch zur Byotemachse angeordnet. Die einzelnen, aneinander gereihten Magnete 1 sind wiederum an ihren der Systemachse zugekehrten Enden stufenförmig gegeneinander abgesetzt, wobei im Gegensatζ zu den Figuren 1 und 2 der Innenraum vom Anfang bis zum Ende des Systems sich verkleinert. Hinsichtlich der Ausbildung der langgestreckten V.ächeisenbrücken 2 und der magnetischen Blende 3 gleicht das hier gezeigte Magnetsystem wieder dem

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System der Figuren 1 und 2. Der Auffänger 5 der

derfeidröhre 4, liegt jedoch zwischen denjenigen Permanentmagneten 1, die in Bezug auf die Syetemachae am ϊ längsten aind. Das dabei im Bereich den Elektronen· auffangers 4 vorhandene Magnetfeld wird zweokmäßig" durch einen weichmagnetischen Abschirramantel 10, der den Innenraum des Auffängers umgibt, weitgehend unterdrückt. Die Verlustwärrae deo Auffängers 5 wird von einer Kühlflache 6 abgestrahlt, die über unmetallische Zv/ischenstücke 11 gegen das Magnetsystem mechanisch abgestützt ist. Die Hochfrequenzenergie wird an die Röhre über Koppel-Hohlleiter 12 und 13 angeschlossen, die wiederum räumlich leicht unterzubringen sind.

In Figur 6 ist unterhalb der Figur 4 analog zur Figur der magnetische Feldverlauf B über die Länge ζ des Magnetsystems aufgetragen. Die ausgezogene Kurve 9 für den Verlauf vonlB über die Strecke ζ gilt ohne die Wanderfeldröhre 4, während der gestrichelte Feldverlauf 14 sich mit der magnetischen Abschirmung 10 des Auffüngero 4 ergibt. ■

Der Abstand, den die beiden längsten, an der einen Stirnseite des Systems angeordneten Permanentmagnete voneinander haben (er ist in Figur 4 mit b bezeichnet), soll wie bei den bereits bekannten Permanent- ι

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magnetsystemen rait abgestuften Magneten so klein möglich sein, damit das Verhältnis des magnetischen Streuflussos zum magnetischen Nutzfluß und damit das Magnetgewicht sehr klein gehalten werden kann. 35s empfiehlt sich, daß dabei das Verhältnis deo Abatandee b zur Breite der Permanentmagnete quer zur Längsachse des Systems (in Figur 5 mit a bezeichnet) gleich oder kleiner einem Viertel ist. Bei einem derartigen Verhältnis von b/a ^ 1/4 kann man mit einem Magnetsystem nach den Figuren 1 und 2 oder 4 und 5 bei einem geringen Magnetgewicht eine magnetische Induktion auf der Achse des Magnetsystems bis zu 900 G erzielen. Die Maßnahme, dabei lediglich zwei symmetrisch gegenüberstehende Reihen von Permanentmagneten vorzusehen, hat noch den zusätzlichen Vorteil, daß in jedem Fall hinreichend Platz vorhanden is·,, um die Hohlleiter bzw. koaxialen Leitungsanschlüsse für die Ein- und Auskopplung der Hochfrequenzenergie unterzubringen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere können in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Magnetgewichts auch vier Permanentmagnete sternförmig um die Systemachse angeordnet sein, so dnß sich vier geschlossene Reihen von "Permanentmagneten ergeben. Die

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Pera|*inentmagnete können in gerrieeen Füllen auch ringröraijB Bein, nämlich dann, wenn βq keine Schv/ierigkeitjfth bereitet, die Hochfreqiienfcein- und -auskopplung einer Wanderfeldröhre räumlich unterzubringen.

6 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

[i/Perraanentmagnetsyatem zur Ereäugung einee im wesentlichen homogenen Magnetfeldes für die gebündelte Führung eines Elektronenstrahls über eine längere Wegetrecke, inö^esondere für Wanderfeldröhren, mit symmetrisch zur Längsachse deo Systems angeordneten Permanentmagneten, die senkrecht zur Bystemachoe magnetisiert Bind und in einer geschlossenen Reihe hintereinander eine in Bezug auf die Bysteraachse gleichförmig sich ändernde Höhe haben, wobei die der Systemachse abgewandten Pole der Permanentmagnete durch Weicheiaenbrücken magnetisch kurzgeschlos-• sen sind, dadurch, gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete von einer Stirnseite des Magnetsystems bis zu dessen anderen Stirnseite hin in ihrer Höhe abnehmen und hierbei die der Systemachse zugekehrten Pole der Permanentmagnete alle gleichnamig sind und daß tin der Stirnseite dee Systems, an welcher die Höhe der Permanentmagnete bis auf Null abgesunken ist, eine weichmagnetische Blende angeordnet ist, die von den Weicheisenbrücken ausgehend sich senkrecht zur Systemachse erstreckt.

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2. Permanentmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete aus hartmagnetischem Ferritmaterial bestehen.
3. Permanentmagnetsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete quaderförmig sind, wobei die einzelnen aneinandergereihten Magneto an ihren der Systemachse zugekehrten Enden stufenförmig gegeneinander abgesetzt sind, während ihre äußeren Enden in einer gemeinsamen Ebene liegen.
4. Permanentmagnetsystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete in zwei gegenüberliegenden Reihen symmetrisch zur Sy3temachse angeordnet sind.
5. Permanentmagnetsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dao Verhältnis des Abstandes b, den die beiden längsten, an. der einen Stirnseite des Systems angeordneten Permanentmagnete voneinander haben, zur Breite a, welche die Permanentmagnete quer zur Längsachse dee Systems haben, kleiner bis gleich einem Viertel ist.
6. Wanderfeldröhre mit einem Permanentaagnetsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das kathodenseitigo Ende der Röhre an der Stirnseite deo Magnetsystem*}, an weIcher die weichmagnetiache Blende angeordnet ist, sich befindet, während der Aufflinger der Röhre zwischen den.an der anderen Stirnseite des Magnetsystems angeordneten Permanentmagneten eingreift, wobei der Auffänger mit einem weichraagnetischen Abschirmmantel versehen ist.

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