DE1566033C - Lauffeldröhre mit einer Verzögerungsleitung mit Leitungstrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, einem Auffänger und einem metallischen, länglichen Vakuumgefäß, in dem eine Verzögerungsleitung mit einer Anzahl 'länglicher dielektrischer Tragelemente gehaltert ist, die zwischen dem Gefäß und der Verzögerungsleitung liegen, wobei die Verzögerungsleitung einen Leitungstrennerbereich aufweist, d.h.

einen Bereich, in dem die Verstärkung im wesentlichen Null ist und reine HF-Absorption vorliegt, der aber einen modulierten Elektronenstrahl durchläßt, und eine verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht auf den Tragelementen beidseitig des Leitungstrennerbereichs angeordnet ist. . ,

Eine Möglichkeit zur Bildung eines Leitungstrennerbereichs besteht darin, im Raum zwischen der Verzögerungsleitung und dem Vakuumgefäß einen

ίο Block aus Widerstandsmaterial anzuordnen (USA.-Patentschrift 2 939 996). Bei einem solchen Lei-" ' tungstrenner ergibt sich zwängläufig ein erheblicher Abstand zwischen dem Außenumfang der Verzögerungsleitung und dem Vakuumgefäß, und damit ein

is großer Abstand vom Elektronenstrahl zum Vakuumgefäß, so daß bei magnetischer Fokussierung des Elektronenstrahls die zur Erzeugung des Fokussierfeldes erforderlichen Magnete sehr kräftig und damit massiv ausgebildet werden müssen.

«ο Eine andere bekannte Möglichkeit zur Bildung eines Leitungstrennerbereichs besteht darin, die Verzögerungsleitung zu unterbrechen und die beiden aufeinander zu weisenden Enden zum Vakuumgefäß , kurzzuschließen. Voraussetzung dazu ist, daß das Röhrengefäß leitend, in der Regel also metallisch ist, eine Voraussetzung, die für die erstgenannte Möglichkeit zum Aufbau eines Leitungstrennerbereichs nicht erfüllt sein muß. Bei dieser zweiten Möglichkeit kann zwar der Abstand zwischen der Verzögerungsleitung und dem Vakuumgefäß, und damit dem Elektronenstrahl und dem Vakuumgefäß, deutlich kleiner gehalten werden, es ist jedoch notwendig, die Verzögerungsleitung und die zugehörigen Tragele-

- . mente aus mehreren Teilen aufzubauen, so daß die Herstellung der Röhre kompliziert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lauffeldröhre der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß die einfache Herstellungstechnik der Leitungstrennerkonstruktion der erstgenannten Art mit dem

kleinen Abstand zwischen Verzögerungsleitung und Vakuumgefäß bei der Leitungstrennerkonstruktion der anderen Art verwendet.werden kann, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Leitungstrennerbereich' die Tragelemente eine leitende Metallschicht aufweisen, die an der Verzögerungsleitung und am metallischen Gefäß anliegt und einen Gleichstrom-Kurzschluß zwischen dem Vakuumgefäß und der Verzögerungsleitung bildet, und die HF-Absorptionsschicht sich beidseitig der leitenden Metallschicht erstreckt. Durch die Herstellung eines Gleichstrom-Kurzschlusses zwischen dem Vakuumgefäß und der Verzögerungsleitung ist es nicht mehr erforderlich, die Verzögerungsleitung und die zuge-. hörigen Tragelemente mehrteilig auszuführen, so daß die gesamte Verzögerungsleitung einer Röhre in einem Stück hergestellt und vor allem montiert werden kann, gleichzeitig wird aber auch erreicht, daß der Abstand zwischen Verzögerungsleitung und Vakuumgefäß so Mein wie möglich bemessen werden kann.

Vorzugsweise bildet die leitende Metallschicht ein Band um jedes der Tragelemente und erstreckt sich längs einer Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung und ist. die verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht direkt auf der Oberfläche des Bandes angeordnet und erstreckt sich "längs wenigstens einer Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung auf .beiden Seiten des Bandes. Vorzugsweise besteht die ver-,

lustbehaftete HF-Absorptionsschicht aus pyrolytischem Graphit.

Die eingangs erläuterte Forderung nach geringem Abstand zwischen dem Elektronenstrahl und dem Vakuumgefäß gilt besonders für Lauffeldröhren mit Fokussierung durch räumlich periodische magnetische Felder, die durch Permanentmagneten erzeugt werden; eine solche Fokussierung soll im folgenden als »PPM-Fokussierung« bezeichnet werden. Eine dazu erforderliche PPM-Fokussiereinrichtung kann gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung eng am Vakuumgefäß anliegend an diesem abgestützt sein, so daß praktisch kein Abstand zwisehen dem Vakuumgefäß und der PPM-Fokussiereinrichtung ist.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine PPM-fokussierte Wanderfeldröhre gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung einer bekannten Leitungstrennerkonstraktion,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3 und

F i g. 6 einen Schnitt durch eine dielektrisch gestützte Verzögerungsleitung und das zugehörige Vakuumgefäß zur Veranschaulichung des typischen Lochfraßes und sich daraus ergebener Niederschlagprobleme, die bisher bei Röhren mit Leitungstrenner nach F i g. 2 auftraten.

In Fig. 1 ist eine PPM-fokussierte Wanderfeldröhre 8 dargestellt, die eine Verzögerungsleitung 9 mit einem Leitungstrennerbereich 11 in einem metallenen Vakuumgefäß 10 aufweist.

Die Röhre 8 arbeitet mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 12 üblicher Art, das am strahlaufwärtigen Ende innerhalb des Vakuumgefäßes angeordnet ist, das einen Isolierteil 13 aufweist, der um das Elektronenstrahlerzeugungssystem 12 herum angeordnet ist und vakuumdicht mit einem Haupt-Beschleunigungsanoden-Bereich 14 verbunden ist, der seinerseits vakuumdicht mit einem länglichen rohrförmigen Gefäß 10 verbunden ist, in dem die Verzögerungsleitung 9 angeordnet ist.

Das strahlabwärtige Ende der Röhre ist mit einem Auffänger 15 abgeschlossen.

Zu verstärkende elektromagnetische Schwingungsenergie wird mit einem Koaxialkoppler 16 eingespeist, und nach der Verstärkung wird sie am strahlabwärtigen Ende mit einem Koaxialkoppler 17 ausgekoppelt. Eine PPM-Fokussiereinrichtung 18 dient dazu, die Strahlgeometrie in bekannter Weise aufrechtzuerhalten. Die PPM-Fokussiereinrichtung weist eine Anzahl axial polarisierter Permanentmagneten 19 auf, die längs der Röhre in Verbindung mit einer Anzahl Polschuhe 20 aus Weicheisen od. dgl. angeordnet sind. Um Magnetgewicht einzusparen und den Wirkungsgrad der PPM-Fokussiereinrichtung zu optimieren, ist es unbedingt erforderlich, daß die Verzögerungsleitung so dicht wie möglich an der PPM-Fokussiereinrichtung angeordnet wird, weil die Feldstärke exponential von den Polschuhen aus abfällt. Die spezielle Verzögerungsleitung 9 gemäß F i g. 1 ist eine Ring-Schleife-Leitung 22, die mit dielektrischen Stäben 23 gestützt wird, wie am besten in Fig. 5 ersichtlich ist. Die Ring-Schleife ist eine einfache Variante der Ring- und Stange-Leitung (USA.-Patentschrift 2 937 311), bei der die üblichen Stangen durch Schleifen 24 ersetzt sind. Vorzugsweise wird eine Stützung mit zwei Stäben gemäß F i g. 5 bei der Ring-Schleife-Leitung 22 verwendet. Um einen guten thermischen Kontakt zwischen der Verzögerungsleitung und dem sie umgebenden Metallgefäß zu erhalten, sind Eindellungen 25, 26 sowohl in den Außenumfang der Leitung 22 als auch in den Innenumfang des Gefäßes 10 geschnitten, so daß zwei diametral einander gegenüberliegende, axial längliche Schlitze mit Krümmungen gebildet werden, die den zylindrischen Stützabkrümmungen angepaßt sind, so daß eine maximale Wärmeleitung und eine gute Steifigkeit der ganzen Einrichtung erreicht wird. Die Leitung kann im Gefäß 10 in irgendeiner bekannten Weise festgelegt werden.

In F i g. 2 ist ein typischer Leitungstrenner bekannter Art dargestellt, bei dem das Vakuumgefäß und die Leitung in Abschnitte aufgespalten sind, und zwischen die Leitungsenden und die Abschnitte31, 32 des Gefäßes sind Zungen 30 eingesetzt, mit denen abgefangener Strahlstrom abgeleitet wird und ebenso die HF-Isoliereigenschaften des Trenners in Verbindung mit der verlustbehafteten HF-Beschichtung 33 auf den Tragstäben 34 verbessert werden. Der Trenner nach der Erfindung ist am besten in F i g. 3 und 4 erkennbar. Eine Metallschicht 40 ist auf jeden Tragstab niedergeschlagen, so daß vielleicht zwei oder drei Periodenlängen der Leitung (Windungen, Steigungen usw.) überdeckt werden. Irgendein gut leitendes Metall kann in Verbindung mit üblichen dielektrischen Tragelementen, beispielsweise aus Tonerde, Saphir usw., verwendet werden. Beispielsweise hat sich eine Legierung aus 80% Molybdän und 20% Mangan als befriedigend erwiesen, die aufgestrichen und in einem Ofen bei etwa 1450 bis 1500° C 45 Minuten lang gebrannt wurde, es ergaben sich dann gut haftende Metallbeschichtungen von 0,013 bis 0,025 mm Stärke. Selbstverständlich kann irgendeine andere bekannte Metallbeschichtung auf Keramik verwendet werden. Das verlustbehaftete HF-absorbierende Material 41, 42 beispielsweise Aquadag, pyrolytischer Graphit u. dgl. wird auf beiden Seiten des Metallbandes 40 niedergeschlagen, oder vorzugsweise wird gemäß F i g. 4 das Verlustmaterial 43 über dem Band auf eine Dicke von etwa 0,013 mm, oder vorzugsweise weniger, niedergeschlagen. Eine sehr gute Lösung, die hervorragende Ergebnisse geliefert hat, besteht darin," chemisch aus dem Dampf niedergeschlagenen Kohlenstoff als Schicht zu verwenden (pyrolytischen Graphit). Gute Ergebnisse sind erhalten worden, indem H₂-Trägergasin Blasen durch Benzol geleitet wurde, wobei die Stäbe auf etwa 1500° C gehalten wurden. In 5 Minuten wurden gute Schichten von etwa 0,013 mm Stärke erhalten. Geeignete Maskiertechniken können dazu verwendet werden, die getaperten Bereiche zu bilden, die HF-Reflektionen verringern. Irgendeine beliebige Anzahl von Leitungsperiodenlängen kann überdeckt werden, je nach dem erforderlichen Grad der HF-Absorption, beispielsweise 5 oder 6 Periodenlängen.

Ein großes Problem bei Hochleistungs-Wanderfeldröhren mit solchen Verzögerungsleitungen und irgendeinem Material, das Kontakt mit einem oder mehreren der Stäbe, dem Gefäß und der Leitung her-

stellt, liegt in der Tatsache, daß elektrostatische Ladungen sich auf der Leitung durch Abfangen des Strahls aufbauen, und zwar mit Geschwindigkeiten, die einfache Hochfrequenz-Verlust-Schichten nicht aufnehmen können. Dadurch ergeben sich unter Umständen Bogenüberschläge zwischen dem Verlustmaterial und der Leitung in einem Ausmaß, bei dem Metall aus der Leitung tatsächlich entfernt wird und auf dem Verlustmaterial niedergeschlagen wird, oder auf dem, was davon übrigbleibt, da das Material bei Bogenentladungen ziemlich schnell abbrennt. Dadurch ergibt sich eine Korrosion 48 der Leitung, eine Beschädigung der Verlustschicht und selbst Kurzschlüsse Windung-Windung 49, wie in F i g. 6 dargestellt ist, und zwar noch jenseits des Trenners selbst. Diese Erscheinungen können einen katastrophalen Röhrenausfall herbeiführen, weil sie einfach in unkontrollierbarer Weise weglaufen, wenn sie einmal angefangen haben. Erfindungsgemäß werden alle diese Probleme dadurch beseitigt, daß ein Metallband in Verbindung mit der Verlustschicht auf den Stützstäben selbst verwendet wird. Diese Lösung liefert beispielsweise einen Weg von ¹Iz Ohm, mit dem abgefangener Strahlstrom abgeleitet wird, und damit werden Bogenüberschläge beseitigt, weil das Metallband 40 einen Gleichstrom-Kurzschluß zwischen der Leitung 22 und dem Metallgefäß 10 bildet. Das Metallband bildet auch einen HF-Kurzschluß, der beim Einsetzen eine Dämpfung von etwa 25 dB

ίο und mehr über die Dämpfung hinaus bringt, die das Dämpfungsmaterial allein hervorruft. Die Stäbe können auch direkt an das metallene Trennband gelötet werden, wenn das erwünscht sein sollte, um eine höhere Steifigkeit zu erhalten, um Schlupfprobleme herabzusetzen. Ein einfacher Preßsitz hat ausgereicht, eine gute Berührung des Metallbandes 40 mit der Leitung direkt durch die dünne pyrolytische Graphitschicht herbeizuführen, die direkt über das metallisierte Band aufgebracht werden kann, wie bei der Ausführungsfonn nach Fig. 4 dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Lauffeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, einem Auffänger und einem metallischen, länglichen Vakuumgefäß, in dem eine Verzögerungsleitung mit einer Anzahl länglicher dielektrischer Tragelemente gehaltert ist, die zwischen dem Gefäß und der Verzögerungsleitung liegen, wobei die Verzögerungsleitung einen Leitungstrennerbereich aufweist, d. h. einen Bereich, in dem die Verstärkung im wesentlichen Null ist und reine HF-Absorption vorliegt, der aber einen modulierten Elektronenstrahl durchläßt, und eine verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht auf den Tragelementen beidseits des Leitungstrennerbereichs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Leitungstrennerbereich die Tragelemente eine leitende Metallschicht aufweisen, die an der Verzögerungsleitung und am metallischen Gefäß anliegt und einen Gleichstrom-Kurzschluß zwischen dem Vakuumgefäß und der Verzögerungsleitung bildet, und die HF-Absorptionsschicht sich beidseitig der leitenden Metallschicht erstreckt.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Metallschicht ein Band um jedes der Tragelemente bildet und sich längs einer Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung erstreckt und daß die verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht direkt auf der Oberfläche des Bandes angeordnet ist und sich längs wenigstens einer Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung auf beiden Seiten des Bandes erstreckt.

3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht pyrolytischer Graphit ist.

4. Röhre nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine PPM-Fokussiereinrichtung an am Vakuumgefäß anliegend an diesem abgestützt ist

5. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht beidseis der leitenden Metallschicht getapert ist und daß die dielektrischen Stützelemente längliche Stäbe sind, die in Eihdeliungen ähnlicher Krümmung sowohl in dem Vakuumgefäß als auch in der Verzögerungsleitung angeordnet sind. '

6. Röhre nach einem der Ansprüche! bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die leitende Metallschicht als auch die verlustbehaftete HF-Absorptionsschicht eng an dem Vakuumgefäß und an der Verzögerungsleitung anliegen und sich längs einer AnzahlPeriodenlängen der Verzögerungsleitung erstrecken. ·