DE1541003B1 - Magnetron - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Magnetron mit einem Wesentliche Vorteile gegenüber den Anordnungen

Kathodenaufbau, der aus einem sekundäremissions- nach dem Stand der Technik ergeben sich bereits fähigen Kathodenkörper, dessen Außenfläche einen durch die einfachere und wirtschaftlichere Fertigungsso hohen Sekundäremissionskoeffizienten aufweist, möglichkeit des erfindungsgemäßen Magnetrons, daß diese zumindest den Hauptteil der erforderlichen 5 Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Elektronenemission durch Sekundäremission infolge Magnetron auf Grund seines einfachen Aufbaues des Elektronenbeschusses bei Normalbetrieb des durch besondere Robustheit und Stabilität aus.
Magnetrons liefert, und einem Glühemissions-Heiz- In betrieblicher Hinsicht ist der wesentliche techfaden besteht. nische Fortschritt des erfindungsgemäßen Magne-

Es ist bekannt, daß ein großer Teil der Kathoden- io trons gegenüber den bekannten Magnetrons darin zu emission eines Hochleistungs-Magnetrons bei norma- sehen, daß auf Grund des im wesentlichen symlem Betrieb durch Sekundäremission erfolgt, die aus metrischen Aufbaues eine verhältnismäßig große und dem Beschüß der Kathode durch aus der Elektronen- gleichförmig verteilte Fläche des Glühemissionsteils wolke in der Röhre rückkehrende Elektronen resul- vorhanden ist, welche zu einer stark verminderten tiert. In der gegenwärtigen Praxis sieht man daher für 15 Wärmeträgheit und somit zu der Möglichkeit führt, Hochleistungs-Magnetronröhren massive Glühka- das Magnetron aus dem Kaltzustand in den Betriebsthoden vor, welche die übliche eingebaute Heizung zustand besonders rasch anzufahren,
aufweisen, die eingeschaltet wird, wenn das Magne- Das rasche Anfahren des Magnetrons wird weiter-

tron in Betrieb genommen werden soll, und die Ka- hin dadurch begünstigt, daß der Glühemissionsf aden thode aufheizt, um die Emission von Primär- 20 in Rillen im sekundäremissionsfähigen Kathodenelektronen zu veranlassen. Die Kathodenoberfläche körper derart angeordnet ist, daß zwischen diesen ist so ausgebildet, daß sie einen hohen Sekundär- beiden Teilen ein sehr geringer Abstand voremissions-Koeffizienten besitzt und kurz nach dem handen ist.

Einschalten durch Elektronen aus der Elektronen- Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an

wolke der Röhre beschossen wird, so daß eine 25 Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Sekundäremission hervorgerufen wird, welche die an- F i g. 1 eine schematische Seitenansicht und

fängliche primäre Glühemission ergänzt. Diese Fig. 2 eine schematische Vorderansicht des er-

Sekundäremission nimmt dann schnell zu, bis sie beim findungsgemäßen Magnetrons,
vollen Arbeiten des Magnetrons in normaler Be- Die Zeichnung ist weitgehend schematisiert und

triebsweise die anfängliche Primär-Glühemission sehr 30 zeigt keine Einzelheiten. Mit Ausnahme des wesentlich überschreitet. Es ist üblich, Hochleistungs- Kathodenaufbaues kann ein Magnetron als an sich Magnetrons so auszulegen, daß nach dem Erreichen bekannt gelten, und es ist daher in der Zeichnung des normalen Betriebszustandes die Kathoden- lediglich der erfindungsgemäße Kathodenaufbau darheizung abgeschaltet werden kann. gestellt.

Aus den USA.-Patentschriften 2 967 264 und 35 Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kathoden-2 818 528 sind Kathoden für Magnetronröhren be- aufbau enthält einen direkt geheizten Heizfaden 1, kannt, die ein sekundäremissionsfähiges Kathoden- der in einer wendelartig angeordneten Nutung 2, die glied aufweisen, welches zumindest den Hauptteil des in einem festen Kathodenkörper 3 ausgebildet ist, erforderlichen Elektronenemission durch Sekundär- isoliert von dieser angeordnet ist. Der Kathodenemission infolge des Elektronenbeschusses bei „40 körper 3 hat eine Oberfläche mit einem hohen Normalbetrieb des Magnetrons liefern kann. Sekundäremissions-Koeffizienten. Der Kathoden-

Aus der USA.-Patentschrift 2 928 987 ist es körper 3 kann auch eine ausgeprägte Primär-Glühweiterhin bekannt, daß der Glühemissionsteil ein emission haben und wird diese Eigenschaft in Praxis Glühemissions-Heizfaden sein kann. wahrscheinlich zeigen, obgleich diese Primär-

Neben einem verhältnismäßig komplizierten Auf- 45 emissionsfähigkeit nicht notwendg ist und in normabau ist den nach dem Stand der Technik bekannten ler Praxis nicht in einem sehr großen Ausmaß zur Anordnungen der Nachteil eigen, daß die Oberfläche Gesamtemission beiträgt. Der Kathodenkörper 3 des Glühemissionsteils im Hinblick auf ein möglichst kann aus einer Berylliumlegierung wie beispielsweise rasches Anfahren des Magnetrons bezüglich ihrer Beryllkupfer bestehen und eine oxydierte Oberfläche Lage sowie ihrer Größe nicht vorteilhaft aus- 50 haben, die bei Normalbetrieb des Magnetrons bei gebildet ist. einer relativ niedrigen Temperatur arbeitet, die bei-

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen spielsweise 600° C nicht überschreitet. Diese Beeinfachen und stabilen Kathodenkörper zu schaffen, triebsweise bei niedriger Temperatur wird im wesentder so schnell aufheizbar ist, daß die volle Emission liehen durch Wärmeabgabe aus der massiven Wärmenach möglichst kurzer Zeiferreicht wird. 55 leitung durch den Kathodenkörper 3 zu einer ge-

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eigneten Wärmeleitungs-und-abstrahlungsanordnung vor, daß der Kathodenkörper eine auf seiner Außen- aufrechterhalten. Eine solche Anordnung ist in dem fläche wendelartig angeordnete Nutung aufweist, in geschnitten dargestellten Teil der Fig. 1 mit 4 bewelcher der Glühemissions-Heizfaden angeordnet ist. zeichnet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung 60 Bei dem Aufbau nach den Fig. 1 und 2 folgt der zeichnet sich dadurch aus, daß der Kathodenkörper Heizfaden! der wendelartig angeordneten Nutung aus einer Berylliumlegierung besteht, deren Ober- und verläuft an seinen Enden durch Löcher 5 zu einer fläche oxydiert ist. axialen Bohrung 6, die in dem Kathodenkörper 3 aus-

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- gebildet ist. Eine der Zuleitungen zu dem Heizform ist vorgesehen, daß der Glühemissions-Heiz- 65 faden 1 ist in F i g. 1 mit 7 bezeichnet,
faden ein Draht ist, der durch Isolierkörper geführt Beryllkupfer hat eine so gute elektrische Leitist, die über seine Länge verteilt sind und ihn im Ab- fahigkeit, daß es erforderlich ist, den Heizfaden von stand vom Kathodenkörper halten. dem Kathodenkörper 3 zu isolieren, um so zu ver-

hindern, daß er durch den Kathodenkörper kurzgeschlossen wird. Diesem Zweck kann jedes geeignete Isolationsmittel (nicht dargestellt) dienen. So kann beispielsweise der Heizfaden 1 von den Wänden der Nutung und der Bohrung 5 durch kleine, in Abstand voneinander angeordnete Isolierkörper, durch die der Faden hindurchgeführt wird, auf Abstand gehalten werden. Diese Anordnung wird jedoch bei der Konstruktion nach den F i g. 1 und 2 nicht bevorzugt, weil infolge der wendelartigen Formgebung des Heizfadens die Isolierkörper längs des Heizfadens in zu engem Abstand angeordnet werden müßten, was zweifellos unvorteilhaft ist. Es wird daher bei der Konstruktion gemäß den Fig. 1 und 2 vorgesehen, den Heizfaden von dem Kathodenkörper 3 dadurch zu isolieren, daß der letztere mit einer auf den Wandungen der Nutung und der Bohrung 5 geeignet angebrachten Isolierschicht in der Nachbarschaft des Heizfadens vorgesehen wird. So kann eine Isolation in Form einer Aluminiumoxydschicht auf die Basis der Nutung und die Wandungen der Bohrung 5 aufgesintert und der Heizfaden darin eingebettet werden. Die in der F i g. 1 dargestellten Teile 8 sind die normalerweise vorgesehenen, aus Nickel oder Molybdän oder einem ähnlichen Material bestehenden Endkappen zur Lokalisierung der Elektronenemission.

Bei dem dargestellten Kathodenkörper hat der Heizfaden zur Emission von Primärelektronen, der aus einem beliebigen geeigneten bekannten Material bestehen kann (beispielsweise Wolfram) eine relativ kleine Fläche und Masse und ist so angeordnet, daß er nach dem Einschalten sehr schnell seine geforderte hohe Temperatur erreicht. Er hat eine sehr geringe Wärmeträgheit und liefert daher schnell die zum Anfahren eines kalten Magnetrons erforderliche Glühemission. Auf Grund seiner kleinen Fläche schränkt er die Arbeitskapazität der Kathodenanordnung als Ganzes in bezug auf den Rückbeschuß nicht wesentlich ein. Der gewünschte Vorteil des schnellen Aufheizens ohne wesentliche Beschränkung der Rückbeschuß-Arbeitskapazität wird somit durch den erfindungsgemäßen Kathodenkörper erzielt. Es wird darüber hinaus erwartet, daß solche Kathoden überlegene Langzeit-Sekundäremissions-Eigenschaften aufweisen.

Obgleich, wie vorstehend bereits ausgeführt, der Teil der Kathode, der nicht Heizfaden ist, in der Praxis zu einem gewissen Grade zur Primäremission beitragen kann, wenn das Magnetron in Betrieb ist, so geschieht dies nicht vor Ablauf einer Anfahrperiode. Vom praktischen Standpunkt her gesehen kann der Heizfaden daher als Erzeuger der Primäremission für ein schnelles Anfahren und die sekundäremissionsfähige Kathode als Erzeuger der zur Aufrechterhaltung des normalen Magnetronbetriebs erforderlichen Elektronen durch Sekundäremission angesehen werden.

Die Auslegung ist vorzugsweise so, daß im Fall einer Kathodenfläche, die sowohl Primär- als auch Sekundäremission liefert, der Primärelektronen emittierende Heizfaden abgeschaltet werden kann, wenn sich die normalen Betriebsbedingungen eingestellt haben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetron mit einem Kathodenaufbau, der aus einem sekundäremissionsfähigen Kathodenkörper, dessen Außenfläche einen so hohen Sekundäremissionskoeffizienten aufweist, daß diese zumindest den Hauptteil der erforderlichen Elektronenemission durch Sekundäremission infolge des Elektronenbeschusses bei Normalbetrieb des Magnetrons liefert, und einem Glühemissions-Heizf aden besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenkörper (3) eine auf seiner Außenfläche wendelartig angeordnete Nutung (2) aufweist, in welcher der Glühemissions-Heizfaden (1) angeordnet ist.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenkörper aus einer Berylliumlegierung besteht, deren Oberfläche oxydiert ist.

3. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühemissions-Heizfaden ein Draht ist, der durch Isolierkörper geführt ist, die über seine Länge verteilt sind und ihn im Abstand vom Kathodenkörper halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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