DE1491536C - Permanentmagnetische Fokussierungseinrichtung für Lauffeldröhren - Google Patents

Description

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Die Erfindung .betrifft eine permanentmagnetische zugsweise eine Wendel 8 gemäß F i g. 2, bis zu einem

Fokussierungseinrichtung zur gebündelten Führung nicht dargestellten Elektronenstrahlkollektor, der mit

des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, insbesondere einem Absaugrohr 9 abgeschlossen ist. Elektromagne-

Rückwärtswellenröhre, mit zwei koaxial zur Elek- tische Schwingungsenergie wird über einen Ausgang 10 tronenstrahlachse · polarisierten Permanentmagneten, 5 abgenommen.

die — in Strahlrichtung gesehen — vor und nach dem Die Fokussierungseinrichtung der dargestellten

Strahlweg in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugungs- Röhre ist allgemein mit 11 bezeichnet und weist zwei

systems bzw. des Elektronenstrahlkollektors der Lauf- schüsseiförmig ausgebildete Abschirmungen 12 und 13

feldröhre angeordnet sind und an deren dem Elek- auf, die bei 14 vereinigt sind.

tronenstrahl zugewandten Stirnseiten koaxial zu io Zwei axial polarisierte Permanentmagnete 18 und 19 diesen angeordnete Polkappen tragen, die an den zum sind jenseits der beiden Enden der Röhre 6 angeordnet. Elektronenstrahl zugewandten Stirnseiten jeweils eine Die Permanentmagnete 18 und 19 sind Ringzylinder, sich in Richtung der Elektronenstrahlachse erstreckende wie dargestellt, und sind mit einem Abschnitt 20 ver- und koaxial zu ihr angeordnete ringförmige Verlange- sehen, in dem der Außeruiurchmesser sich verringert, rung aufweisen. Bei einer bekannten Fokussierungs- 15 Jeder geeignete Klebstoff kann dazu verwendet werden, einrichtung dieser Art (USÄ.-Patentschrift 2 991 391) die Magnete 18 und 19 dauernd an den Abschirmungen waren die Permanentmagnete schüsseiförmig aus- 12 bzw. 13 zu befestigen, und zwar mit den Außengebildet und bildeten gleichzeitig eine Abschirmung flächen 21 bzw. 22. Die inneren Endflächen 23, 24 der gegen magnetische Streufelder und waren die Pol- beiden Permanentmagnete 18 bzw. 19 sind mit Polkappenverlängerungen von den Polkappen getrennte 30 kappen 25 bzw. 26 versehen, die mit einem geeigneten und an diesen befestigte Büchsen. Gemäß einem Klebstoff permanent befestigt sind. Zwei dielektrische älteren Vorschlag wurden bei einer Fokussierungs- Zwischenlagen 29, 30, beispielsweise aus Teflon, sind einrichtung der eingangs genannten Art ringförmige in abgestuften Teilen der Polkappen 25 und 16 anPermanentmagnete verwendet und ein weichmagne- geordnet und sorgen für einen stabilen Paßsitz der tisches Abschirmgehäuse, und die Verlängerungen der 25 Wanderfeldröhre in der Fokussierungseinrichtung.
Polkappen waren an diese angeformt (deutsches In F i g. 2 sind schematisch die Polkappen 25, 26 Patent 1 491 519). dargestellt, die vorzugsweise aus einem Werkstoff

Aufgabe der Erfindung ist es, eine permanent- hoher Permeabilität und niedriger Reluktanz bestehen, magnetische Fokussierungseinrichtung der eingangs wie Weicheisen, zusammen mit einem Längsschnitt genannten Art so auszubilden, daß die Stärke des er- 30 durch die Verzögerungsleitung 8, einer üblichen Wenzeugtcn Fokussierungsfeldes in Richtung des Elek- del. Ein linearer hohler Elektronenstrahl 35, koaxial ,tronenstrahls abnimmt. Wird nämlich ein solches mit der Strahlachse Z, durchquert die Verzögerungs-Fokussierungsfeld verwendet, bewirken die üblichen leitung in axialer Richtung zwischen den Polkappen. Raumladungskräfte im Strahl eine Expansion des Wie durch die divergierenden unterbrochenen Linien Strahls, so daß die Strahlelektronen auf die Verzöge- 35 dargestellt ist, die Elektronen im Strahl darstellen rungsleitung der Lauffeldröhre auf deren ganzer sollen, treffen dauernd Elektronen auf die Verzögerungsaxialer Länge aufprallen. Dadurch wird wiederum leitung auf. Um den elektronischen Wirkungsgrad in der Abstand zwischen dem Außenumfang eines bei- einem Rückwärtswellenoszillator auf ein Maximum spielsweise hohlen Elektronenstrahls und dem Innen- zu bringen, sollen erfindungsgemäß 50 bis 100 °/₀ des umfang der Verzögerungsleitung verringert, und da- 40 Strahls längs der Wendel zwischen deren beiden Enden durch wird wiederum ein besserer elektronischer Wir- auftreffen. Wenn ein in diesem Bereich liegender kungsgrad erreicht. Prozentsatz des Strahls auf die Verzögerungsleitung

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten per- aufprallt, ergibt sich ein verbesserter elektronischer manentmagnetischen Fokussierungseinrichtung da- Wirkungsgrad, wobei unter elektronischem Wirkungsdurch gelöst, daß der Innendurchmesser des freien 45 grad das Verhältnis der H F-Ausgangsleistung zur Endes der ringförmigen Verlängerung der in der Nähe Gleichstrom-Eingangsleistung des Rückwärtswellendes Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe Oszillators verstanden wird.

gegenüber dem Innendurchmesser des freien Endes Um ein solches Aufprallen des Strahls längs der der ringförmigen Verlängerung der in der Nähe des axialen Ausdehnung der Verzögerungsleitung 8 zu er-Elektronenstrahlerzeugersystems angeordneten Pol- 50 halten, wird ein Magnetfeld mit abnehmender Stärke, kappe derart größer ausgebildet ist, daß das magne- wie durch die Kurve B in F i g. 2 dargestellt ist, vertische Fokussierfeld in Richtung des Elektronenstrahls wendet. Die Kurven B, C und D in F i g. 2 sind Darabnimmt. Stellungen der Magnetfeldstärke H längs der Elek-

Besonders günstige Werte für das Verhältnis der tronenstrahlachse Z zwischen den Polkappen. Die

Innendurchmesser zueinander und zum Abstand der 55 Kurve C stellt die Magnetfeldstärke längs der Achse Z

freien Enden voneinander ergeben sich aus den Unter- dar, wenn die Polkappen zusammen mit zwei an-

ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung in gepaßten Permanentmagneten keine geometrischen

Verbindung mit der Zeichnung; es zeigt Verformungen aufweisen. Mit anderen Worten, wenn

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Lauffeldröhre und identische Magnete und identische Polkappen ver-

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Wen- 60 wendet werden, ergibt sich die Kurve C mit einer Ein-

del-Verzögerungsleitung und Polkappen für die Röhre Senkung in der Mittelebene, die durch M' dargestellt

nach F i g. 1 und grafisch den Verlauf der Stärke des ist und die unerwünscht ist.

Fokussierfeldes. Wenn die Polkappe 26 in der Nähe des Elektronen-

In F i g. 1 ist eine Lauffeldröhre 6 mit linearem Strahlerzeugersystems mit einer axialen Verlängerung

Strahl, nämlich ein Rückwärtswellenoszillator (BWO) 65 37 versehen ist, wird der Feldstärkenverlauf gegenüber

dargestellt. Ein vorzugsweise hohler Elektronenstrahl Kurve C verzerrt, so daß sich ein Magnetfeldverlauf

wird mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem 7 er- gemäß Kurve D längs der Achse Z ergibt. Es ist damit

zeugt und durchquert eine Verzögerungsleitung, vor- zwar ein Magnetfeld veränderlicher Stärke erreicht

worden, es bleibt aber immer noch eine Einsenkung der Feldstärke im Bereich zwischep den beiden Enden, die unerwünscht ist. Um diese Einsenkung des Magnetfeldes zu beseitigen und gleichzeitig die Magnetfeldstarke am kollektorseitigen Ende der Verzögerungsleitung, ist die Polkappe 25 in der Nähe des Elektronenstrahlkollcitors mit einer axialen Verlängerung 38 gemäß F i g. 2 versehen. Die sich dadurch ergebende Feldstärkenkurve zwischen den Polkappen längs der Achse Z wird jetzt durch die Kurve B dargestellt, d. h., die Feldstärke nimmt praktisch linear in Richtung der Achse Z ab. Der Neigungsgrad dieser Abnahme ist selbstverständlich eine Konstruktionsgröße und kann je nach dem gewünschten Auffangen des Strahls variiert werden. Es wurde festgestellt, daß das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser A₆ der Polkappenverlängerung 37 in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems, dem Innendurchmesser/I₄ der Polschuhverlängerung 38 in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors und dem axialen Abstand L zwischen den Verlängerungen in folgenden Grenzen liegen soll:

A₆: A_x : L = 1 ± 20%: 2 ± 20°/₀: 2 ± 50%.

Die Möglichkeit, die Neigung der Magnetfeldstärke durch Veränderung des Querabstandes der innendurchmesser der Verlängerungen der Polkappen von der Zentralachse zu regeln, ermöglicht eine vereinfachte Konstruktion und eine Neigungsregelung, ohne daß komplizierte Techniken angewandt werden müssen, wie Verwendung von gesättigten Polkappen, bei denen eine kritische Beherrschung der physikalischen und elektrischen Parameter der Fokussiereinrichtung erforderlich ist. Die erwähnten Abmessungen A_x, A₆ und L werden genauer wie folgt definiert:

A_x = Durchmesser der zentralen öffnung in der Polkappe 25 in der Nähe des Kollektors am dem Elektronenstrahlerzeugersystem zugewandten Teil der Verlängerung 38;

A₆ = Durchmesser der zentralen Öffnung in der

Polkappe 26 in der Nähe des Elektronen-

strahlerzeugungssystems im dem Kollektor

zugewandten Teil der Verlängerung 37 und

L = axialer Abstand zwischen den Polkappen.

Es ist zu erwähnen, daß die Außenumfangsform der Verlängerungen 37, 38 der Polkappen vorzugsweise ähnlich der Außenform der Permanentmagnete selbst gewählt wird. Wenn also rechteckige oder nicht kreisförmige Formen der Permanentmagnete verwendet werden, sind ähnliche Formen für die Polkappen zu verwenden. Das durch die Kurve B dargestellte Magnetfeld mit abnehmender Stärke zwischen den beiden Enden des Rückwärtswellenoszillators 6 sorgt im notwendigen Grade für ein Auftreffen des Strahls längs der Verzögerungsleitung, um den elektronischen Wirkungsgrad des Oszillators zu verbessern. Wenn die Leistungsanforderungen bei Rückwärtswellenoszillatoren vergrößert werden, muß der Grad, in dem der Strahl auftrifft, entsprechend geändert werden, und zwar entsprechend der zulässigen Größe der Stromaufnahme bei einer bestimmten Verzögerungsleitung. Es wurde festgestellt, daß ein 100%iges Abfangen des Strahls längs der Achse der Verzögerungsleitung zwischen den beidenEnden einen maximalen elektronischen Wirkungsgrad ergibt und daß der elektronische Wirkungsgrad entsprechend abweicht, wenn ein geringerer Teil des Strahls aufprallt

IO

Claims (3)

, Patentansprüche:

1. Permanentmagnetische Fokussierungseinrich-

tung zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls einer Lauffeldröhre, insbesondere Rückwärtswellenröhre, mit zwei koaxial zur Elektronenstrahlachse polarisierten Permanentmagneten, die — in Strahlrichtung gesehen — vor und nach dem

ao Strahlweg in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems bzw. des Elektfonenstrahlkollektors der Lauffeldröhre angeordnet sind und an deren dem Elektronenstrahl zugewandten Stirn- ' Seiten koaxial zu diesen angeordnete Polkappen

as ' tragen, die an den zum Elektronenstrahl zugewandten Stirnseiten jeweils eine sich in Richtung der Elektronenstrahlachse erstreckende und koaxial zu ihr angeordnete ringförmige Verlängerung aufweisen, dadurch gekennzeichnet,

daß der Innendurchmesser (A_x) des freien Endes der ringförmigen Verlängerung (38) der in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe (25) gegenüber dem Innendurchmesser (A₆) des freien Endes der ringförmigen Verlängerung (37)

der in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems(7) angeordneten Polkappe (26) derart größer ausgebildet ist, daß das magnetische Fokussierfeld in Richtung des Elektronenstrahls (35) abnimmt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Innendurchmesser der freien Enden der ringförmigen Verlängerungen in folgenden Grenzen liegt:

A₆: A_x = (I ±20%): (2 ±20%)

wenn A_x der Innendurchmesser de* freien Endes der ringförmigen Verlängerung (38) der in der Nähe des Elektronenstrahlkollektors angeordneten Polkappe (25) und A₆ der Innendurchmesser des

freien Endes der ringförmigen Verlängerung (37) des in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems (7) angeordneten Polkappe (26) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden Durchmesser zum Abstand der beiden Polkappen yoneinander in folgenden Grenzen liegt: A₆: A_x: L = (I ± 20%): (2 ± 20%): (2 ± 50%),

wenn L der axiale Abstand der beiden freien Enden der ringförmigen Verlängerungen (37, 38) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen