DE1491529B1 - Lauffeldroehre - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, einer Verzögerungsleitung, einer Auffangelektrode, Ein- und Auskoppelvorrichtungen und einer periodischen Permanentmagnet-Fokussierungseinrichtung aus nebeneinanderliegenden, einander abwechselnden ringförmigen Polschuhen aus magnetischem Werkstoff und ringförmigen Abstandsstücken aus unmagnetischem Werkstoff und getrennten Permanentmagneten (USA.-Patentschrift 2 847 607).
• Bei der bekannten Lauffeldröhre stellt die Permanentmagnet-Fokussierungseinrichtung einen periodisch belasteten Hohlleiter dar, der eine bekaünte Ausführungsform einer Verzögerungsleitung zum Einbau in Wanderfeldröhren ist. Die Polschuhe und Abstandsstücke sind lediglich zusammengestapelt, so daß auf jeden Fall zusätzlich ein vakuumdichtes Röhrengefäß erforderlich ist. Dieses V,kuumgefäß hat vor allem den Nachteil, daß die Dicke der Gefäßwandung einen bestimmten Abstand zwischen den Innenseiten der Polschuhe und den Permanentmagneten erzwingt. Zunächst muß die Stärke der Permanentmagnete größer gewählt werden, als das ohne diesen Abstand zu den Polschuhen notwendig wäre, um den gleichen Fokussiereffekt für den Elektronenstrahl zu errreichen, so daß das Gesamtgewicht der betriebsfertigen Röhre erhöht wird. In einigen Fällen wird es dadurch sogar unmöglich, eine genügend hohe Magnetfeldstärke zur Fokussierung des Elektronenstrahls zu erzielen. Ferner wird die Wärmeabfuhr von den im Inneren des Röhrengefäßes liegenden Teilen zu den außerhalb desselben liegenden Teilen durch das Vakuumgefäß behindert.. Beide Effekte werden noch wesentlich dadurch verstärkt, daß es zur optimalen Fokussierung des Elektronenstrahls und zur Montage der Fokussiermagnete auf dem Vakuumgefäß im allgemeinen erforderlich ist, einen ähnlichen Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Gefäßes und den Innenflächen der Fokussiereinrichtung zu lassen. Dadurch werden nochmals größere Fokussiermagnete erforderlich und wird die Wärmeableitung noch zusätzlich gestört.
• Ein weiteres Problem, das durch das Vorhandensein eines Vakuumgefäßes zwischen der Verzögerungsleitung und der PPM-Fokussiereinrichtung geschaffen wird, ist die große Schwierigkeit, ein gleichförmig axialsymmetrisches periodisches Magnetfeld längs der ganzen axialen Ausdehnung des Strahles zu erhalten. Geringfügige Fehlausrichtungen der Polschuhe relativ zur Strohlachse können Veränderungen in der Strahlgröße oder Strahllage relativ zur Verzögerungsleitung verursachen und damit Änderungen im Betriebsverhalten der Röhre bewirken.
• Weiterhin treten schwierige- Montageprobleme auf; wenn versucht wird, die Strahlfokussierung durch präzise Ausrichtung der magnetischen Fokussierfelder und der Strohlachse längs der ganzen Ausdehnung der HF-Verzögerungsleitung optimal zu gestalten. Um eine optimale Strahlfokussierung zu erreichen, sind entweder mechanische Toleranzen von etwa 2,5 Tausendstel Millimeter bei allen Elementen des PPM-Stapels erforderlich, oder statt dessen müssen einzelne Polschuhe relativ zum Vakuumgefäß justiert und/oder magnetische Ausgleichsscheiben benutzt werden. Praktisch gesprochen ergeben sich daraus höhere Herstellungskosten und besonders große Schwierigkeiten bei der Massenherstellung von Röhren mit gleichförmigen elektrischen Eigenschaften. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lauffeldröhre der eingangs genannten Art zu `@chäffeM, bei. .der das bisher erforderliche Vakuumgefäß nicht mehr benötigt wird, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Polschuhe und die Abstandsstücke zusammen mit dem Elektronenstrahlerzeugersystem, der Auffangelektrode und den Ein- und Auskoppelvorrichtungen zu einem Vakuumgefäß vereinigt sind, das im Bereich der Polschuhe und Abstandsstücke eine glatte Innenbohrung aufweist, und daß in dieser Innenbohrung die auf dielektrische Stäbe gestützte Verzögerungsleitung angeordnet und festgelegt ist.
• Es ist zwar bereits eine Laufzeitröhre bekannt; bei welcher das Magnetsystem mit dem Strahlerzeugersystem und der Auffängerelektrode zu einem vermutlich vakuumdichten Gefäß vereinigt ist, hier wird jedoch eine Fokussierung mit Hilfe von stromdurchflossenen Spulen verwendet (USA.-Patentschrift 3 013 173). Wenn an Stelle der stromdurchflossenen Spulen bei dieser bekannten Laufzeitröhre Permanentmagnete eingesetzt werden, so werden diese bei den zum Aufbau des Vakuumgefäßes erforderlichen Temperaturen beim Löten und späteren Ausgasen in erheblichem Umfang entmagnetisiert, vorausgesetzt, daß überhaupt gasfreie Magnetwerkstoffe verwendet werden, so daß ein solcher Ersatz in der Praxis nicht durchführbar ist.
• Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Laufzeitröhre können praktisch beliebige Verzögerungsleitungskonstruktionen verwendet werden, besonders zweckmäßig wird die bekannte Verzögerungsleitung in Form wenigstens einer Wendel benutzt, die an sich über die ganze Länge der Wendel erstreckenden Stäben befestigt ist, die ihrerseits mit den dielektrischen Stützstäben identisch sind.
• Um die spätere Montage der Permanentmagnete zu erleichtern, bilden gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung benachbarte Polschuhe mit dem dazwischenliegenden Abstandsstück eine Vertiefung, in der zwei große C-förmige Permanentmagnete liegen, die zusammen einen Ringmagneten bilden.
• Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wanderfeldröhre und F i g. 2 einen Schnitt durch die Röhre nach F i g. 1 längs der Linie II-II.
• In der dargestellten Wanderfeldröhre sind zwischen einer Anzahl- von magnetischen Polschuhen 1, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, eine Anzahl von Abstandsstücken 2 eingesetzt. Die Polschuhe und die Abstandsstücke 2 sind aus Materialien hergestellt, die sich miteinander hart verlöten lassen; sie müssen aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, da die Polschuhe eine hohe, die Abstandsstücke dagegen eine niedrige magnetische Suszeptibilität aufweisen müssen. Sie sollen aber beide eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen und in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten miteinander vergleichbar sein, um Risse und Lecks in den Vakuumlötverbindungen zu vermeiden.
• Die Wanderfeldröhre nach den F i g. 1 und 2 enthält eine Kathode 3, eine Anode 4, eine Verzögerungsleitung 5 in Form einer Wendel sowie einen Kollektor 6. Die Hauptvakuumkammer der Röhre besteht aus den ringförmigen Polschuhen 1 und der rin-förmigen Abstandsstücke 2, die miteinander hart verlötet sind. Die Verzögerungsleitung 5 ist mit Hilfe von Saphirstäben 7 innerhalb einer Längsbohrung gehaltert, die axial durch die Mitte der Polschuhe 1 und der Abstandsstücke 2 hindurchgeht. Innerhalb dieser Baugruppe aus Polschuhen und Abstandsstükken sind Ein- und Auskoppelvorrichtungen 8 vakuumdicht eingelötet. Die Magnete 9, die die periodischen Magnetfelder hervorrufen, sind als C-förmige Hälften ausgebildet und sind dicht neben den Polschuhen 1 um die Abstandsstücke 2 herum geklemmt. Diese Magnete sind so angeordnet, daß sie die periodisch ihre Richtung wechselnden, axial verlaufenden Fokussier-Magnetfelder zwischen den Polschuhen 1 hervorrufen. Außen um die Permanentmagnete ist ein hohles, zylindrisches Rohr 10 geschoben, das die ganze Anordnung zusammenhält.
• y In der dargestellten Ausführungsform sind die Polschuhe aus einer Pseudolegierung hergestellt, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und eine hohe magnetische Suszeptibilität besitzt. Ein dafür geeignetes Material kann zu wesentlichen Teilen aus Eisen bestehen und sich beispielsweise aus 23 bis 30 % Kupfer und aus 70 bis 77 % Eisen zusammensetzen. Die ringförmigen Abstandsstücke 2 sind aus einer Pseudolegierung hergestellt, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und eine niedrige magnetische Suszeptibiltät besitzt. Dafür ist beispielsweise eine solche Pseudolegierung aus Kupfer und Wolfram geeignet, die sich aus 49 0!o Kupfer und 51% Wolfram zusammensetzt. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten dieser beiden Pseudolegierungen sind miteinander vergleichbar, so daß sich bezüglich einer Leck- oder Rissebildung in den Lötstellen oder eines Verziehens auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zwischen den Polschuhen 1 und den Abstandsstüki:en 2 keine Schwierigkeiten ergeben.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Lauffeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, einer Verzögerungsleitung, einer Auffangelektrode, Ein- und Auskoppelvorrichtungen und einer periodischen Permanentmagnet-Fokussierungseinrichtung aus nebeneinanderliegenden, einander abwechselnden ringförmigen Polschuhen aus magnetischem Werkstoff und rincy förmigen Abstandsstücken aus unmagnetischem Werkstoff und getrennten Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (1) und die Abstandsstücke (2) zusammen mit dem Elektronenstrahlerzeugersystem (3, 4), der Auffangelektrode (6) und den Ein- und Auskoppelvorrichtungen (8) zu einem Vakuumgefäß vereinigt sind, das im Bereich der Polschuhe (1) und Abstandsstücke (2) eine glatte Innenbohrung aufweist, und daß in dieser Innenbohrung die auf dielektrische Stäbe (7) gestützte Verzögerungsleitung angeordnet und festgelegt ist.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung aus wenig stens einer Wendel (5) besteht, die an sich über die ganze Länge der Wendel (5) erstreckenden Stäben (7) befestigt ist.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Polschuhe (1) mit dem dazwischenliegenden Abstandsstück (2) eine Vertiefung bilden, in der zwei C-förmige Permanentmagnete (9) liegen, die zusammen einen Ringmagneten bilden.