DE1541003C - Magnetron - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein 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-Heizfaden besteht.

Es ist bekannt, daß ein großer Teil der Kathodenemission eines Hochleistungs-Magnetrons bei normalem Betrieb durch Sekundäremission erfolgt, die aus dem Beschüß der Kathode durch aus der Elektronenwolke in der Röhre rückkehrende Elektronen resultiert. In der gegenwärtigen Praxis sieht man daher für Hochleistungs-Magnetronröhren massive Glühkathoden vor, welche die übliche eingebaute Heizung aufweisen, die eingeschaltet wird, wenn das Magnetron in Betrieb genommen werden soll, und die Kathode aufheizt, um die Emission von Primärelektronen zu veranlassen. Die Kathodenoberfläche ist so ausgebildet, daß sie einen hohen Sekundäremissions-Koeffizienten besitzt und kurz nach dem Einschalten durch Elektronen aus der Elektronenwolke der Röhre beschossen wird, so daß eine Sekundäremission hervorgerufen wird, welche die anfängliche primäre Glühemission ergänzt. Diese Sekundäremission nimmt dann schnell zu, bis sie beim vollen Arbeiten des Magnetrons in normaler Betriebsweise die anfängliche Primär-Glühemission sehr wesentlich überschreitet. Es ist üblich, Hochleistungs-Magnetrons so auszulegen, daß nach dem Erreichen des normalen Betriebszustandes die Kathodenheizung abgeschaltet werden kann.

Aus den USA.-Patentschriften 2 967 264 und 2 818 528 sind Kathoden für Magnetronröhren bekannt, die ein sekundäremissionsfähiges Kathoden- * glied aufweisen, welches zumindest den Hauptteil des erforderlichen Elektronenemission durch Sekundäremission infolge des Elektronenbeschusses bei Normalbetrieb des Magnetrons liefern kann.

Aus der USA.-Patentschrift 2 928 987 ist es weiterhin bekannt, daß der Glühemissionsteit ein Glühemissions-Heizfaden sein kann.

Neben einem verhältnismäßig komplizierten Aufbau ist den nach dem Stand der Technik bekannten Anordnungen der Nachteil eigen, daß die Oberfläche des Glühemissionsteils im Hinblick auf ein möglichst rasches Anfahfen des Magnetrons bezüglich ihrer Lage sowie ihrer Größe nicht vorteilhaft ausgebildet ist. ^;

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfachen und stabilen Kathodenkörper zu schaffen, der so schnell aufheizbar ist, daß die volle Emission nach möglichst kurzer Zeit erreicht wird. .

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Kathodenkörper eine auf seiner Außenfläche wendelartig angeordnete Nutung aufweist, in welcher der Glühemissions-Heizfaden angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kathodenkörper aus einer Berylliumlegierung besteht, deren Oberfläche oxydiert ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, 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.

Wesentliche Vorteile gegenüber den Anordnungen nach dem Stand der Technik ergeben sich bereits durch die einfachere und wirtschaftlichere Fertigungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Magnetrons.

Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße Magnetron auf Grund seines einfachen Aufbaues durch besondere Robustheit und Stabilität aus.

In betrieblicher Hinsicht ist der wesentliche technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Magnetrons gegenüber den bekannten Magnetrons darin zu sehen, daß auf Grund des im wesentlichen symmetrischen Aufbaues eine verhältnismäßig große und gleichförmig verteilte Fläche des Glühemissionsteils vorhanden ist, welche zu einer stark verminderten Wärmeträgheit und somit zu der Möglichkeit führt, das Magnetron aus dem Kaltzustand in den Betriebszustand besonders rasch anzufahren.

Das rasche Anfahren des Magnetrons wird weiterhin dadurch begünstigt, daß der Glühemissionsfaden

ao in Rillen im sekundäremissionsfähigen Kathodenkörper derart angeordnet ist, daß zwischen diesen beiden Teilen ein sehr, geringer Abstand vorhanden ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise, an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine schematische Seitenansicht und F i g. 2 eine schematische Vorderansicht des er- -' findungsgemäßen Magnetrons;

Die Zeichnung ist weitgehend schematisiert und zeigt keine Einzelheiten. Mit Ausnahme des Kathodenaufbaues kann ein Magnetron als an sich bekannt gelten, und es ist daher in der Zeichnung lediglich der erfindungsgemäße Kathodenaufbau dargestellt.

Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Kathodenäufbau enthält einen direkt geheizten Heizfaden 1, der in einer wendelartig angeordneten Nutung 2, die in einem festen Kathodenkörper 3 ausgebildet ist, isoliert von dieser angeordnet ist. Der Kathodenkörper 3 hat eine Oberfläche mit einem hohen Sekundäremissions-Koeffizienten. Der Kathodenkörper 3 kann auch eine ausgeprägte Primär-Glühemission haben und wird diese Eigenschaft in Praxis wahrscheinlich zeigen, obgleich diese Primäremissionsfähigkeit nicht notwendg ist und in normaler Praxis nicht in einem sehr großen Ausmaß zur.

' Gesamtemission beiträgt. Der Kathodenkörper 3 kann aus einer Berylliumlegierung wie beispielsweise Beryllkupfer bestehen und eine oxydierte Oberfläche haben, die bei Normalbetrieb des Magnetrons bei einer relativ niedrigen Temperatur arbeitet, die beispielsweise 600° C nicht überschreitet. Diese Betriebsweise bei niedriger Temperatur wird im wesentlichen durch Wärmeabgabe aus der massiven Wärmeleitung durch den Kathodenkörper 3 zu einer geeigneten Wärmeleitungs- und -abstrahlungsanordnung aufrechterhalten. Eine solche Anordnung ist in dem geschnitten dargestellten Teil der Fig.l mit 4 bezeichnet.

Bei dem Aufbau nach den F i g. 1 und 2 folgt der Heizfaden 1 der wendelartig angeordneten Nutung und verläuft an seinen Enden durch Löcher 5 zu einer axialen Bohrung 6, die in dem Kathodenkörper 3 ausgebildet ist. Eine der Zuleitungen zu dem Heizfaden 1 ist in F i g. 1 mit 7 bezeichnet.

Beryllkupfer hat eine so gute elektrische Leitfähigkeit, daß es erforderlich ist, den Heizfaden von 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 F i g. 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

ίο 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 Sekundäremissionskoef fizienten 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