DE1541049A1 - Laufzeitroehre mit einer Ionengetterpumpe - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHJLPT Berlin und München

8000 München 2 ~ ^FEB. 1969 Wittelsbaoherplatz 2 PA 66/2712

Laufzeitröhre mit einer Ionengetterpumpe

Sie Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre mit einem magnetisch gebündelten Elektronenstrahl hoher Sichte und einem längserstreckten Wechselwirkungsraum, insbesondere Wanderfeldröhre mit einer den Wechselwirkungsraum bildenden Verzögerungsleitung, bei der der Elektronenkollektor für eine gleichmäßigere Abgabe

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der Anodenvorlustleistung, z.B. durch einen Weicheisonblechmantel, magnetisch abgeschirmt ist und vorzugswei-GC nach Art eines depressed-collectors gegenüber der Verzögerungsleitung ein niedrigeren Potential aufweist.

Die Ausbildung des 31ektronenkollektors als Abbrensolektrode gegenüber der Verzögerungsleitung nach Art fe eines depressed-collectors dient in der Hauptsache zur Herabsetzung der Anodenverluotleiotung und damit auch zur Verringerung der abzuführenden Wärme. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeableitung dient außerdem die magnetische Abschirmung des Elektronenkollektors, z.B. durch einen Weicheisenblechmantel, indem durch das Fehlen der fokussierenden Wirkung des Magnetfeldes ein Auffächern des Elektronenstrahlbündels innerhalb des Kollektors derart erfolgt, daß die Elektronen gleichmäßiger verteilt auf die zylindrische Wandung des Kollektors auftreffen, an dem z.B. die Radiator-■ bleche des betreffenden Kühlers befestigt sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einer in der beschriebenen .V/eise aufgebauten Laufzeitröhre, insbesondere Wanderfeldröhre, möglichst ohne weitere zusätzliche Elektroden, sondern ^: v/eitgehendst mit den vorhandenen, gegebenenfalls zum Teil in geringem Umfang abgewandelt eine Hochvakuum-

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pumpe η".ch Art einer Ionengettcrpurnpe zu schaffen, die im Betrieb das Vakuum der Laufzeitröhre ständig bis zu einem etwa möglichen Endwert verbessert.

lonengetterpumpen sowohl als gesonderte, sozusagen als stationäre Einheit, wie auch als. unmittelbar angefügtes Teil eines Elektronenentladungssystems sind an sich bekannt. Ihre Arbeitsweise beruht darauf, daß Restgase ionisiert und dann auf eine Elektrode mit einer gettern- ™ den Oberfläche transportiert und gebunden werden. Zur "•/rhöhung der Get terwirkung wird meist durch -\uf dampf en oder Zerstäuben ein Getterspiegel erzeugt und dieser α tändig oder in Zeitabstünden erneuert oder ergänzt. Außer dieser icnenxibnaugenden und ionenbindenden Elektrode braucht mrm eine Ionisierungssbrocke, in der durch Sto.lic21inat.icn die Röstgase in-..ausreichendem Maße ioniciort werden. Bei den bisher bekannten lonengotterpumpeinrichtun?jen worden hierfür besondere TDlektronenent- |

ladungsGtrocken yorgenehen, deren Elektronenbahnen durch ein zusätzliches starkes luagnetfeld wesentlich verlängert '.v,^rerden müssen, um eine ausreichende Ionisation zu erziehen, weil sc.nst der Pumpvorgang einfach abreißt."-.

Da für die "Pumrwirk-ung maßgeblich ist, daß die im Betrieb _trobildoten Ionen auch wirklich den Ionenfänger erreichen und cVi-vn deoh'tlb möglichst' oinfach und zuver-

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lässig .erfolgen soll, bestehen für das Anbringen des Ionenfängers in einer Laufzeitrühre erhebliche Schwierigkeiten. ' J)as Einfügen deo Ionenfüngerc in don direkten Slektronenstrahlgang, v/o ihn die im Elektronenstrahl gebildeten Ionen gut erreichen würden, ist wegen der damit verbundenen Störungen jedoch nicht möglich. Aber bei außerhalb des Elektronenstrahls angebrachten Ionenfängern ist es z.B. äußerst schwierig, die im Elektronenstrahl gebildeten Ionen aus dem Elektronerttrahlgang seitlich herauszulenken. Durch eingehende Versuchsreihen wurde jedoch ermittelt, daß durch Einfügen einer weiteren, aus getterfähigem und durch Ionenaufprall zerstäubbarem Material bestehenden Slektx-ode in den Elektronenkollektor selber in einfachster 7eise ohne die geringsten Störungen hinsichtlich des Funktionsmechanismusses der betreffenden Laufzeitröhre eine Ionengetterpumpe geschaffen werden kann.

Das besondere Merkmal einer derart ausgebildeten im ersten Absatz beschriebenen Laufzeitröhre besteht deshalb nach der Erfindung darin, daß für eine Ionengetterpumpe mit der von Elektronenstrahl im Wechselwirkungsraum gebildeten Ionisierungsatrecke innerhalb des "Slektroncnkollektors als Ionenfänger mindestens eine Elektrode aus gettcrfiihigem Material vorgesehen ist, die auf ο in em gegenüber der. V'e chse !wirkung« el ek-

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troden niedrigerem Potential liegt, so daß auf sie · die Ionen mit erheblicher Geschwindigkeit auftreffen.

Dadurch wird erreicht, daß das Material dieser Elektrode zum Teil zerstäubt und auf die sie umgebende 3IeIc tronenkollektörelektrode gelangt, so daß außer den auftreffenden Ionen auch noch Bestgase gebunden werden. " Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Anmeldungsgegenstandes, vor allem im Hinblick auf die Gestaltung -

der betreffenden Hochfrequenzröhrc, besteht darin, daß Im Ulektronenkollektor koaxial als dessen verengte Verlängerung ein mit Löchern (Öffnungen) versehener Hohlzylinder angeordnet und von einem anderen weiteren koaxialen Massivhohlzylinder umgeben ist, der selber eine erweiterte Verlängerung der betreffenden Weehselwirkungselektrode, z.B. der Verzögerungsleitung, darstellt. Von der gitterartigen Hohlzylinderelektrode sind Größe und Form der etwa dicht bei dicht angeordneten Öffnungen so gewählt, daß für die mechanische I Stabilität gerade noch ausreichende Wandungsteile verbleiben, so daß infolge des sich ausbildenden Potentialverlaufs das Feld des äußeren Massiv-Hohlzylinders bis zur Achse, zumindest bis zum Elektronenstrahlbündel, durchgreift. Dabei wird der Abstand der beiden koaxialen Ilohlzylinderelektroden derart gewählt, daß trotz des durchgreifenden positiven Feldes der Massivzyllnderelektrode durch die gitterartige Elektrode die Elek-

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tronen des steifen Elcktronenotrahlbündels praktisch gar nicht beeinflußt, dagegen durch die sich ausbildende Potentialverteilung,' z.B. an den Potentialflanken, die Ionen auf die gitterartige Elektrode gelenkt und dort gebunden werden. Dazu wird in vorteilhafter Weiterbildung der Abstand zwischen den beiden koaxialen Hohlzylindern kleiner als 1 cm und die Öffnungen mindestens so groß wie der Querschnitt von Elektronenstrahlbündel gewählt. Somit treffen die Elektronen des Elektronenstrahlbündels nach Passieren des verlängerten gitterartigen Teils aufgefächert auf die übrige Wandung des Elektronenkollektors, ohne daß einzelne Elektronen auf d.en Massivzylinder, d.h. auf einen mit der Verzögerungsleitung zusammenhängenden Teil gelangen.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Zeichnung rein schematiseh dargestellten Ausführungsbeispiels im Fall einer Wanderfeldröhre erläutert werden. Dabei sind der Einfachheit halber alle diejenigen Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, wie z.B. die maßgeblichen Teile der betreffenden Laufzeitröhre, fortgelassen v/or den. '

In der Zeichnung ist mit 1 das Elektronenstrahlbündel der betreffenden nicht besonders dargestellten Laufzeit-

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rohre, z.B. Wanderfeldröhre, bezeichnet, und zwar etwa in dem Augenblick, als dieses den Y/echselwirkungsraum verläßt, um in den Elektronenkollektor 2 einzutreten. Konzentrisch umgeben lot der Elektronenkollektor von einen \7eicheisenblechzylinder 3, der für die Abschirmung des Magnetfeldes im Elcktronenkollektor dient und deshalb die Aufspreizung des Elektronenstrahlbündels innerhalb des Kollektors ermöglicht bzw. unterstützt. Der Elektronenkollektor selber weicht insofern von der sonst üblichen Form ab, als sein dem Wechselwirkungsraum zugewandter Teil aus einem verengten verlängerten gitterartig ausgebildeten Hohlzylinder 4 besteht, so daß die aus dem V/echselwirkungsrcum austretenden Elektronen zuerst diesen verengton gitterartig durchbrochenen Teil durchlaufen, um dann aufgespreizt auf die übrige Hassivwandung des Elcktrononkollektors zu gelangen. Koaxial umgeben ist diese_ygittorartige Hohlzylindor-Elektrode von einem weiteren I.iasrsivhohlzylinder 5, der wiederum eine erweiterte Verlängerung der betraffenden '.Vechselwirkungselektrode z.B. einer Verzögerungsleitung 6 ist. Von den beiden koaxialen Hohlzylindorn hat dit> gitterartige Elektrode ein geringeres positives Potential, z.B. entsprechend der Potentialausbildung bei einem depressed-collector, so daß die im !ilüktrcnenstrahl gebildeten Ionon bevorzugt auf diese Elehtr-do aus in wesentlichen einem getterfähigen

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Material, wie z.B. Titan, auftreffen und zum Teil deren Material zerotäuben, so daß es sich auf z.B. dem äußeren Massivzylinder niederschlägt. Beide Hohlzylinder stellen die Elektroden eines Ionenfängers einer Ionengetterpumpe dar, an denen in der Hauptsache die im Elektronenstrahlbündel gebildeten Ionen, aber auch darüber hinaus Restgase, gebunden werden.

Die beschriebene Elektrodenanordnung hat gegenüber anderen bekannten Einrichtungen unter anderem einige wesentliche Vorteile. Als lonisierungsrnittel, d.h. zum Umwandeln der Restgase in Ionen, zum Zweck eines gerichteten Transportes dient das gesamte Elektronenstrahlbündel hoher Dichte und Stromstärke der betreffenden Laufzeitröhre, so daß keinerlei Gefahr des Abreißens der Ionenlieferung eintreten kann. Durch die Absorption der Ionen im Innern des Elektronenkollektors tritt längs des Eloktro2ienstr;"!hls ein Ionengefälle zum Kollektor hin auf, so daß eine Diffusion der Ionen innerhalb des Elektronenstrahls zum Kollektor hin und damit zum IonenfKnfier hin erfolgt. Darüber hinaus werden im Hinblick auf die betreffende Laufzeitrühre weder ein zusätzliches Potential noch eine zusätzliche Elektrode benötigt.

4 Patentansprüche

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Claims (4)

1. Laufzeitrühre mit einen magnetisch gebündelten Elektronenstrahl hoher Dichte und einem längserstreckten Wechselwirkungsraum, Insbesondere Yfenderfeldruhre mit einer den Y/e chs elwirkungs raun bildenden Verzögerungsleitung, bei der der Slektronenkollektor für " eine gleichmäßigere Abgabe der Anodenverlustloistung, z.B. durch einen Weicheisenblechmantel, magnetisch abgeschirmt ist und vorzugsweise nach Art eines depressed-collectors gegenüber der VerzögerungsM-tung ein niedrigeres Potential aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Ionengetterpurape mit der vom Elektronenstrahl im We chs el Wirkungsraum gebildeten Ionisierungsstrecke innerhalb des Slektro- . _: nenkollektors als Ionenfänger mindestens eine Elek- | trode aus getterfähigera Material vorgesehen ist, die auf einen gegenüber den Yfechselwirkungselektroden niedrigeren Potential liegt, so daß auf sie die Ionen mit erheblicher Geschwindigkeit auftreffen.

2. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Slektronenkollektor für den Ionenfänger koaxial ein mit den Slektronenkollektor verbundener Ilohlzylinder angeordnet ist, der. derart nach Gitter-

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art Öffnungen (Löcher) solcher Grüße und Form etwa dicht.bei dicht aufweist, daß nur noch schwache, für die Stabilität gerade noch ausreichende Wandungsteile -zwischen den Öffnungen bestehen und der von einem weiteren koaxialen massiven Hohlzylinder solchen positiven Potentials umgeben ist, daß dessen elektrisches Feld durch die öffnungen des inneren Hohlzylinders bis zur Achse, zumindest bis zum Blektronenntrahlbündel, hindurchgreift.

3. Laufzeitröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nit Öffnungen versehene innere Hohlzylinder einen verlängerten verengten Teil des Elektronenkollektors und der ihn umgebende massive Hohlzylinder einen verlängerten erweiterten Teil der Verzögerungsleitung darstellen und daß der innere mit Öffnungen versehene Hohlzylinder im wesentlichen aus getterfähigem !,Ietall, wie z.B. Titan, "besteht.

4. Laufzeitröhre nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von inneren gitterartigen Hohlzylinder der Abstand zu dem ihn umgebenden massiven HohlzylInder kleiner als 1 cm ist und die Öffnungen mindestens so groß wie der Querschnitt vom Slektronenstrnhlbündel sind.

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