DE1541051A1 - Elektronenstrahlauffaenger fuer Laufzeitroehren - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

USER 1968 θ München 2 Wlttelsbacherpaltz 2 PA 66/2715

Elektronenstrahlauffänger für Laufzeitröhren

Die Erfindung betrifft einen Elektronenatrahlauffänger für laufzeitröhren) der aus einem den Elektronenstrahl aufnehmenden in axialer Richtung einseitig geschlossenen im wesentlichen metallischen Hohlkörper besteht und der vorzugsweise nach Art eines depressed-Kollektors, an

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«an deacon den Entladungsraun zugewandter Stirnseite verjüngt (verengt) oder mit einer Blende verschon ist.

An Elektronenstrahlauff linger von Laufzeitröhren, wie σϊ.Β. Wanderfeldröhren, RückwiirtswellenQS/.illatorröhren oder Klystrons, worden bekanntlich folgende-Forderungen geoteilt. Der Auffänger ir.u3 die durch die Verlustleistung des aufprallenden Dlektronenstr-'.hls entstehende V/ür:r.e aufnehmen und nach außen ableiten künncn. Dabei kann nei3t aus konstruktiv211 Gründen der Durchmesser und die Lunge des Auffüngero nicht beliebig gro.1 genacht v/erden. Der Auffiinger raui3 außerden so ausgebildet sein, daß die beim Aufprall des Elektronenstrahls auf die Auffangerwandung ausgelösten Sekundürelektronen nicht in den nntlndungsraum gelangen können.

Die bisher bekannton Aufftinger bestehen gewöhnlich aus einen in axialer Richtung einseitig geschlossenen metallischen Hohlkörper nit einen, langgestreckten Hohlraun, in den der "Elektroncno trahl nach Durchlaufen den Entladungsrauns gelangt. Der Hohlraum kann dabei entweder elektrisch und isngnotisch mehr oder weniger feldfroi (nan vergleiche beispielsweise "RCA-Reviow", Juni 1958, Seite 259 ff» insbesondere die Figuren 4, 5 und 10)

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oder von einen ausgeprägt quergerichteten Magnetfeld durchsetzt Dein, v/ie aus den französischen Patent-• ßohriften. 991 127 und 1 187 520 sonic (br USA-Patent-■■ochrii't 2 843 790 bekannt io't. In beiden Füllen ist cn auch bekannt, die den Entladungsraun zugewandte Stirnseite den Auffangen? mit- einer Blende zu versehen, um "U erreichen, daß Sckundärelektronen niclit ungehindert in den Entladungnraum gelangen können. Das Gleichpotential deo Auffängern idt häufig niedriger gewählt alö.dao der Systcntoile des Verutürkertoilü der Röhre, 's.B. der Verz(5gerungGleitung,um die Verlust leitung am Auffänger zu verringern.

Bei den bekannten Auffungern mit elektrisch und nagnetiijch feld freien Hohlraum divergiert der Elektronenstrahl infolge seiner Raumladung innerhalb dec Hohlräume_t no daß die aufprallenden Elektronen sich mehr oder v/nniger gleichmäßig über die Innenwand dcD Auffünger« verteilen. Un eine genügend große Aufwertung (Auffächern) des Elektronenstrahls su erreichen und die zulüoDxge Belastung- der Auffängorv/and durch Elektronenaufprall nicht zu überschreiten,'muß der Hohlraum verhältnismäßig lang sein. Insbesondere bei Ilochleistungsv/andorfeldrÖhren und Höchleistüngsklystrons sind dann Längen des Auffängers

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erforderlich, die an die Grenze der konstruktiven Möglichkeiten heranreichen. Auch hat sich gezeigt, daß trots Vorsehens einer den AuffUngerhohlraum zum Entlndungsraum hin begrenzenden Blende noch nicht hinreichend vermieden werden kann, daß die insbesondere an Auffängerboden ausgelösten schnellen Sckundarelektronen den Auffanger verlassen und in den Entladung:; r-uun gelangen. Vor allein tritt die.^f3en Problem auch bei den genannten bekannten Aufflingern mit einem •luogepragt quergerichteten Magnetfeld im Hohlraum auf, denn das den in den AuffUngerhohlraum eingetretenen Elektronenstrahl seitlich auslenkcnde transversale Magnetfeld lenkt umgekehrt die aus der Auffangerwand ausgelösten Sekundärolektronen zum Entlndungsraum' hin. Besonders kritisch wird die Trage der Sekundärelektronen bei jenen Auffange™, die zur Herabsetzung der Verlustleistung mit einem kleineren Gleichpotential als z.B. die Verzögerungsleitung beaufschlagt 3ind, da dann die den Auffänger verlassenden Sekundärolektronen sogar noch beschleunigt werden.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, da3 Magnetfeld ir.i Auffängcrhohlraum so zu gestalten, daß sein FeIdlinicnvorlauf in wesentliclien radial in Bezug auf die

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Auffängerachse {31ektronenotrahlach3o) gerichtet ist, . Dadurch erhalten sowohl die ankommenden Strahlelektronen zu ihrer axialen. Bewegung aber auch die an der Seitenwand des Hohlkörpers ausgelösten Sekundürelektronen
zusätzlich eine Drehbewegung, 30 daß der Querschnitt
dos Elektronenstrahls vergrößert wird und die Sekundärelektronen am Austritt aus dem Auffüngor gehindert v/erden.

Ss gibt aber auch Fülle bei denen der Auffängerhohlraum von einen ausgeprägt lüngsgerichtcten axialen Magnetfeld durchsetzt ist, nämlich dann, wenn z.B. magnetische
Spulen für dia Fokussierung verwendet .werden und außerdem aus wärme technischen Gründen der Auffängorhohlraum magnetisch nicht abgeschirmt Werden kann. In diesem
Falle erfolgt überhaupt kein Auffächern de3 in den Auffänger eintretenden Elektronenstrahls, so daß die Verlustleistung vorwiegend am Boden des AuffUngers auftritt und schwerlich abgeführt worden kann. Zum anderen finden din beim Aufprall ausgelösten Sekundärelektronen besonders bei erniedrigtem Glcichpotcntial de3 Auffängora ε»B. gegenüber der Verzögerungsleitung ein fokussierendes magnetisches Feld für einen Austritt aus dem Auffänger vor, ·

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Un insbesondere die zuletzt geschilderten Schwierigkeiten zu überwinden, wird bei einen 31ektroncnatrnhlauffänger für Lailioitrühren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, dnß der Abschluß des Hohlraums eine von übrigen Teil des metallischen Hohlkörpers isolierte metallische Bodenplatte mit einer zentralen, wesentlich nach innen in den Auffängerhchiraum hineinragendenetv/a kegelförmig zulaufenden Spitze bildet, die zunindes-t in Betrieb gegenüber den übrigen metallischen Hohlkörper ein stark erniedrigtes Gleichpotential, insbesondere Kathodenpotential, aufweist.

Infolge der in Auffangerhohlraum vorhandenen erfindungsgema'ßen, von übrigen metallischen Hohlkörper isolierten Bodenplatte nit einer zentralen, wesentlich in den Hohlraun hineinragenden etwa kegeligen Spitze mit im Betrieb gegenüber den übrigen metallischen Hohlkörper stark erniedrigten Gleichpqtential finden die eintretenden Strahlolektronen praktisch ein radial nach außen gerichteten starkes elektrisches Feld vor, 30 daß der in den Auffängor eintretende 31cktroncnstrahl stark aufgefächert wird und seine Elektronen allein auf die gut wärmeleitende Seitenwand des Auffanners auftroffen. Darüber hinaus finden die an dar Seitenwand des Hohlkörpers eventuell

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-megclösten Sekundarclcktroncn ebenfalls ein elektrisches Feld vor, dar: sie stets wieder auf die ooi toiiwinct ::urückführt, falls überhaujrt ein Austritt auo der V/and möglich ist; dies gilt auch dann, wenn der Auffänder nach Art eines doproose'i-Kollektorc .'nit einen kleineren Gleichpotential als z.B. die Ver;:u£crungijleituni; beaufschlagt int. Darüber hinaun ict eis mit besonderer. Vorteil olinc praktiscJicn Ein-'TlUJ-, ob der Auffiin^erhohlkorper■ nagnctißc-h abgeoclrirnt ■ ;der z.3. infoln^c Polilcnc einer magnetischen Abncliirr.nung v;.n eir.orn Magnetischen Längsfeld durchsetzt int.

Das abweichend niedrigere Glcichpotontial der Bodenplatte erreicht nan in allgemeinen dadurch, dp.fi eine galvanioche VerbiJidung nit der Kathode oder mit einer ent-DprechendCL· Pctontial führenden Slektrode hergestellt wird. In manchen Fallen kann diese Maßnahme auf Schwierigkeiten stoßen. Deohalb wird in vorteilhafter V/'eiterbildung der Erfindung die kegelige Spitze aus einem Werkstoff nit sehr geringer Sekundüreniscion hergestellt und dieac zucanrncn r.it der betreffenden Bodenplatte ohne ein besonderes Gleichpotcntial belassen. Ein geeigneter Werkstoff für die Spitze ist in diesem Falle z.B. Kohle, insbesondere Glaskohlo oder dergleichen.

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Weitere Merkmale, sowie nähere Einzelheiten der Erfindung aollen anhand des in der Zeichnung rein chematiüch dargestellten Ausführungsbeispiols erläutert werden. Teile_: die nicht unbedingt nun Verständnis der Erfindung beitragen, sind darin fortgelassen oder unbezeichnet geblieben.

Die Figur 1 zeigt den am Ende einer Laufzeitröhre anzu-ordnendcn Elcktronenstrahlrmfflinger, bei dom von links her der Eintritt den Elektronenstrahls erfolgt. Mit 1 ist dor .eigentliche Hohlkörper des Auffiingors aus gut warr.eloitenden '-Verirstoff, wie z.B. Kupfer bezeichnet und der zum offenen Eingangsende 2 hin zun Verhindern eines eventuellen Austritts von. 3ekundü:t-?.ektronon beim Betrieb nach dopressed-Kollektor Art verjüngt, d.h. verengt, entsprechend der Wirkung einer Blende ausgebildet ist. Am anderen geschlossener. Ende des Auffangers ist der eigentliche: Hohlkörper ebenfalls vorengt, aber abweichend etwa zu einer kegeligen Blende 3, auf deren Rückseite •inter Zwischenfügen eines Porrnringes 4 über einen Kerai.iik-Isolier^ylindcr 5 die eigentliche Bodenplatte 6 vakuumdicht befestigt ist. Zer.tr.il in der Bodenplatte 6 ist eine weit in den Hohlkörper hineinragende kegelige Spitze 7 vorgesehen. Während der Keranik-Zylinder ent-.

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'sprechend metallisiert und mit den angrenzenden Teilen aus angepasstem \7erkstoff, wie z.B. Vacon, durch Hartlötung verbunden ist, sind der Fornring 4 und die Spitze selber mit der Bodenplatte direkt in üblicher Weise hartverlötet. Außen an der Mantelfläche des Hohlkörpers sind die üblichen wärmeablcitcnden Scheiben 7 eines Radiators befestigt.

Da die Spitze als Teil der Bodenplatte sich auf einem genügend niedrigen Gleichpotential gegenüber dem des übrigen Aufflingers von z.B. + 3000 Volt befinden muß, dnrdt durch die sich ausbildenden elektrischen Potential- und Kraftlinien ein Auffächern des Elektronenstrahls erfolgt, wird in den meisten Fällen eine galvanische Verbindung zu einen der Kathodenpotential führenden Systenteile hergestellt. Die Spitze selber wird mit Vorteil aus einen getterfUhigon Material, zuraindestons an seiner Oberfläche,, hergestellt. Mit besonderem Vorteil, insbesondere in allen den Fällen, in denen das Beaufschlagen der Bodenplatte mit einem erheblich erniedrigten Potential gegenüber dem übrigen Hohlkörper, insbesondere Kathodenpotential, Schwierigkeiten bereitet, wird die Spitze aus einem Material sehr geringer Sekundäremission hergestellt, so daß die

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Beaufschlagung mit einem festen Glcichpotential entfallen kann. Sin geeignetes Material fur die Spitze ist in einen solchen Fall vor allen Kohle, insbesondere Glas- oder pyrolytische Kohle. Bein Betrieb eines solchen Auffüngors laden die in den Auffänger eintretenden und zunächst auf die Spitze gelangenden elektronen die Spitze infolge der geringen Sekundäremission stark negativ auf, so daß durch das entstehende starke negative Potential der Spitze und der sich dnnit ausbildenden elektrischen Potential- und Kraftlinien auch eine Auffücherung des Elektronenstrahls erfolgt. Außerdem werden die evtl. auf der Seitenwand des Hohlkörpers ausgelosten Sekundäremission durch dao radial nach außen gerichtete starke elektrische Feld auf die Seitenwand zurückgeführt und am Austritt gehindert.

Besonders vorteilhaft für die erfindungsgenuße Maßnahme ist deshalb der technisch einfache Aufbau und Betrieb in Hinblick auf .die betreffende Laufzeitröhre und daß selbst bei ncgnetioch nicivfc abgeschirmten Slektronenstrnhlnuffungern trotzdem eine gleichnüßigc Verteilung und gute Abführung der eine Verluotleiotung oov/ie eine Verhinderung von Störcrocheinungen durch Sekundärelektronen erreicht wird.

7 Patentansprüche

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Claims (1)

1. Pa tentansprüehe

   1. ElcktronenstrahlaiiffUnger für Laufzeitröhren, der aus ' ■ oine':n den -Sloktrcnens-trahl aufnehmenden in axialer Richtung einseitig geschlossenen,.in .wesentlichen metallischen Hohlkörper bestellt und vorzugsweise noch Art o-ines dcproosed-Kollektoru an dessen den Sntladungs i-'.yar, r.ugowandter Stirnseite vorjungt (verengt) oder mit ■oJLiier Blende voroehen .ist,.-dadurch'gekennzeichnet, daß den Abochlui? den Hohlraunö eine von übrigen metallischen liohlk'ü-rp-er isolierte iaetalliochc Bodenplatte mit einer ::jivtral.on,- wecentlicli nach innen in den Aufftingor hchir-iuni hineinragenden etwa kegelföriaig. zulaufenden Spitno ■ bildet, die Kurändect in Betrieb gegciiübcr dein Übrigen- r.etalliaclien !lohlkürpor ein stark erniedrigtes o-hpo'tontial, incbeconderc Kathodenpotential, auf-

   2. BloktronenotrahlauffLinger nach Anspruch 1, dadurch gekenncoichr.et, daß der topf fürnige Hohlkörper aus Kupfer oder einen anderen ahnlich gut wärmeleitenden Metall be ■jt-cht. und wegen Fehlens oilier magnetinchGn AbDchirmung ■■von einen ausgeprägt längogerichtoten T.Iagnetfeld durchsstat ist»

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   tV lAn. 7 a l Abs,2 Ni. l bau 3 des Anderunflefles. v. 4.9.19ÖH

   3· EL ektronenatrrihlauff linger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte über einen Kerainik-Isolierzylindcr mit den übrigen metallicchen Hohlkörper vakuumdicht verbunden, insbesondere hart verlötet ist.

   4. Dlektronenotrahlauffänger nach einen odor mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Bodenplatte als auch ein am übrigen Hohlkörper für dio I'etallkeramikvcrbindung vorgesehener Fornring, z.B. V/inkclring, aus Vacon oder einem ähnlich gut der betreffenden Keramik angepaßten Tietall bestehenc

   5. 31ektronenstrohlauffänger nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.3 die zentrale Spitze der Bodenplatte zumindectens an der Oberflüche aus einen getterfähigen Metall wie Ti oder dergleichen besteht.

   6- 3Ie"ktrcjiona Drr.hlauffänger nach einem oder mehreren der """orrngchendcn Patent." nsprtiche, dadurch geherihscichnpt_}

   •I-::L Ii' -;nr;i'j Spitze der 2Ddeiirlai;fco_f ζ^ζ^ρ,^βρρ' an der Obci iKlchc uo eine;i vrcrkctbff'sjtijir aQThtk&J&'Wk** ^K

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   kundäremiosion, z.B. auo Kohle, beatehb und mit der Bodenplatte zusammen kein eigenes festes Gleichpotential besitzt.

   7» ElektronenatrahlnuJffinger nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bodenplatte und den Hohlraumkürper verbindende Keramikioolierkörper gegen eine Bedampfung abgeschirmt ist.

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