DE1491500B1

DE1491500B1 - Leistungsklystron

Info

Publication number: DE1491500B1
Application number: DE19621491500
Authority: DE
Inventors: Jun James M Depue; Norman E Oaks
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1961-01-26
Filing date: 1962-01-25
Publication date: 1971-04-08
Also published as: DE1491499C1; GB1004978A; US3117251A; GB1004979A; GB1004976A; DE1491499B1; GB1004977A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Leistungsklystron, bei In der Bohrung 12 sind zwischen der Auffang-

dem der Elektronenstrahlerzeuger im einen und die elektrode 16 und dem Strahlerzeuger 13 drei mit öff-

langgestreckte hohle Auffangelektrode im anderen nungen versehene Querwände 31, 32 und 33 angeord-

Ende eines massiven hohlzylindrischen Metallkörpers net, die die Hohlraumresonatoren 14 und 15 in dem

angeordnet ist. 5 Grundkörper 11 bilden. Die Querwand 31 bilden fer-

Die Hohlraumresonatoren eines Klystrons werden ner die Anode des Strahlerzeugers,
gewöhnlich durch bewegliche Wände oder durch eine Die Auffangelektrode 16 enthält ein Kollektorrohr Änderung der Breite des Wechselwirkungsspaltes ab- 41, das von der Querwand 33 getragen wird. Die gestimmt. Andererseits können ungewollte Verände- Elektronen des Strahls werden auf einer Umlenkrungen dieser Bauteile des Klystrons z.B. durch Tem- ίο einrichtung 42 gesammelt, die in dem Rohr 41 anperaturänderungen zu störenden Fehlabstimmungen geordnet ist, um das Ende eines abgequetschten Evaführen. Dabei bedarf es z. B. bei einem Klystron, das kuierröhrchens 43 zu schützen, das koaxial am äußeim Mikrowellenbereich mit mehr als 10 000 MHz ren Ende des Rohres 41 angeordnet ist. Das arbeitet, nur sehr kleiner Änderungen des Hohl- Kollektorrohr 41 wird von einer Flüssigkeit gekühlt, raumvolumens oder der Spaltbreite, um den Hohl- 15 die über eine Reihe von Kühlrippen 44 strömt, die raum innerhalb eines Bereiches von einigen MHz innerhalb eines zylindrischen Endteils 12' angeordnet abzustimmen. Verschiedene Arten von mechanischen sind, der einen erweiterten Teil der Bohrung 12 bildet. Einrichtungen wurden entwickelt, um das Volumen Die letzte Kühlrippe ist als Kollektorflansch 44' aus- und die Spaltbreite in Mikrowellenrohren genau gebildet und ist an ihrem Umfang innerhalb des Endeinzustellen, damit eine möglichst fehlerfreie Ab- 20 teils 12' angelöstet. Das äußere Ende des Kollektorstimmung möglich ist. Bisher ist es jedoch sehr rohres 41 besitzt ein Schraubengewinde 45, auf das schwierig, eine einwandfrei fehlerfreie Einstellung eine gegen das vorspringende Ende des Endteils 12' des Hohlraumvolumens zu erzielen. Dieses Problem anliegende kappenförmige Mutter 46 aufgeschraubt ist ferner dadurch noch erschwert, daß Temperatur- ist. Da der Kollektorflansch 44' und die Querwand änderungen das Hohlraumvolumen und die Spalt- 35 33 dünn sind, können sie durch eine axial gerichtete breite und damit auch die Resonanzfrequenz des Kraft verbogen werden, die in einfacher Weise durch Hohlraumes beeinflussen. Festschrauben der Mutter 46 ausgeübt wird, um die

Die Erfindung geht von einem Klystron aus, bei Breite des Spaltes 38 zum Zwecke der Abstimmung

dem der Ausgangshohlraumresonator kollektorseitig etwas zu vergrößern. Wenn die Mutter 46 gelockert

eine zwar stabile, jedoch elastisch verformbare End- 30 wird, federn der Flansch 44' und die Querwand 33

wand besitzt, die an der Innenwand des Hauptkörpers zurück, da sie innerhalb ihrer elastischen Grenzen

vakuumdicht starr befestigt ist. auf Spannung beansprucht wurden. Damit wird die

Die Erfindung stellt sich dabei die Aufgabe, das Spaltbreite wieder erniedrigt. Wenn das Kollektor-Klystron in konstruktiv einfacher Weise so auszubil- rohr 41 aus einem Material besteht, das einen anderen den, daß sowohl eine mechanische Abstimmung des 35 thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als das Ausgangsresonators als auch eine thermische Korn- Material, aus dem die Wand des Endteils 12' besteht, pensation der Resonanzfrequenz des Ausgangs- kann man die Temperaturabhängigkeit der Spaltresonators erzielt wird. breite 38 durch Auswahl verschiedenartiger Materia-Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Hen beeinflussen. Wenn z. B. das Rohr 41 aus Stahl daß der Kollektor einerseits vakuumdicht an der 40 besteht und die Wand des Endteils 12' aus Kupfer, elastisch verformbaren Resonatorendwand und dann erhöht sich die Breite des Spaltes mit der andererseits über einen stabilen, jedoch elastisch ver- Temperatur, wenn das Volumen des Hohlraums 15 formbaren Kollektorflansch an der Innenwand des anwächst, wodurch die Resonanzfrequenz innerhalb Hauptkörpers starr befestigt ist, daß des weiteren eines breiten Temperaturbereiches stabilisiert wereine Abstimmeinrichtung vorgesehen ist, mit der auf 45 den kann.

den Kollektor eine axiale Kraft ausübbar ist, durch Wenn das Rohr 41 aus einem Material hergestellt die die Resonatorendwand und der Kollektorflansch ist, das einen niedrigeren thermischen Ausdehungselastisch verformbar sind, und daß schließlich das koeffizienten als das Material der Wandung des End-Material des Kollektors gegenüber dem Material des teils 12' hat, dann arbeitet das Rohr 41 bereits von Hauptkörpers einen derart niedrigeren thermischen 50 selbst als Temperaturkompensationsvorrichtung. Ausdehnungskoeffizienten besitzt und die Abmessun- Wenn die Querwände 32 und 33 beim Betrieb ergen dieser Teile so gewählt sind, daß in einem weiten wärmt werden, so nimmt die Breite des Spaltes 38 ab. Betriebstemperaturbereich sich die Resonanzfrequenz Da das Rohr 41 nun über die Mutter 46 und den des Ausgangshohlraumresonators möglichst wenig Kollektorflansch 44' mit der der Temperaturkompenändert. 55 sation dienenden Wandung der Bohrung 12 verbun-

Vorzugsweise besteht die Abstimmeinrichtung aus den ist, kann das Rohr 41 dadurch eine Temperatureiner mit dem äußeren Kollektorende in Eingriff ste- Stabilisierung durchführen, die der Abnahme der henden kappenförmigen Mutter, die sich stirnseitig an Spaltbreite entgegenwirkt, die durch die Ausdehung derbenachbartenStirnfiächedesHauptkörpers abstützt. der Querwände 32 und 33 bedingt ist. Das Rohr 41

Ein Ausführungsbeispiel des Klystrons ist in der 60 ist in dem Endteil 12' mit Hilfe des Kollektorflansches

Figur im Schnitt dargestellt. 44' elastisch eingesetzt und an der Querwand 33

Das Klystron hat einen metallischen Grundkörper starr befestigt und außerdem noch mit dem zylindri-

11 mit einer Bohrung 12. Ein Strahlerzeuger 13 mit sehen Körper 11 mit Hilfe der Mutter 46 verbunden,

einer Kathode 17 ist am einen Ende der Bohrung die sich fest gegen den Endteil 12' anlegt. Das Rohr

angeordnet, um Elektronen durch die Hohlraum- 65 41 ist aus einem Material hergestellt, das einen kleine-

resonatoren 14 und 15 einer Auffangelektrode 16 zu- ren thermischen Ausdehungskoeffizienten als das

zuführen, die am anderen Ende der Bohrung 12 an- Material der Wandung des Endteils 12' hat, so daß

geordnet ist. die Breite des Wechselwirkungsspaltes 38 zunimmt,

wenn die Röhre unter Betriebsbedingungen erwärmt wird, und zwar dadurch, daß die Querwand 33 verbogen wird. Diese Durchbiegung wirkt der Abnahme der Spaltbreite entgegen, die durch die Ausdehung der Querwände 32 und 33 bedingt ist. Durch diese Wirkung ergibt sich nur eine kleine Änderung der Spaltbreite und damit eine nur geringe Frequenzverschiebung.

Die Erfindung kann auch in einem Verstärker verwendet werden, während das dargestellte Klystron ein Oszillator ist, dessen Hohlräume 14 und 15 eng über eine Kopplungsöffnung 47 gekoppelt sind, die in der Querwand 32 vorgesehen ist. Die Hochfrequenzenergie wird aus dem Oszillator durch eine Öffnung 48 ausgekoppelt, die quer durch eine Wand des Körpers 11 hindurchgeht und eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 15 und einem Wellenleiterabschnitt 49 darstellt.

Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsklystron, bei dem der Elektronenstrahlerzeuger im einen und die langgestreckte hohle Auffangelektrode (Kollektor) im anderen Ende eines massiven hohlzylindrischen Metallkörpers (Hauptkörper) angeordnet ist und bei dem der Ausgangshohlraumresonator kollektorseitig eine zwar stabile, jedoch elastisch verformbare Endwand besitzt, die an der Innenwand des Hauptkörpers vakuumdicht starr befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (16) einerseits vakuumdicht an der elastisch verformbaren Resonatorendwand (33) und andererseits über einen stabilen, jedoch elastisch verformbaren Kollektorflansch (44') an der Innenwand des Hauptkörpers (11) starr befestigt ist, daß des weiteren eine Abstimmeinrichtung (46) vorgesehen ist, mit der auf den Kollektor (16) eine axiale Kraft ausübbar ist, durch die die Resonatorendwand (33) und der Kollektorflansch (44') elastisch verformbar sind, und daß schließlich das Material des Kollektors (16) gegenüber dem Material des Hauptkörpers (U) einen derart niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt und die Abmessungen dieser Teile so gewählt sind, daß in einem weiten Betriebstemperaturbereich sich die Resonanzfrequenz des Ausgangshohlraumresonators (15) möglichst wenig ändert.

2. Leistungsklystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmeinrichtung aus einer mit dem äußeren Kollektorende in Eingriff stehenden kappenförmigen Mutter (46) besteht, die sich stirnseitig an der benachbarten Stirnfläche des Hauptkörpers (11) abstützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY