DE1616399C3 - Elektronenstrahl-Fokussiervorrichtung, insbesondere für Lauffeldröhren mit Verzögerungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahl-Fokussiervorrichtung, insbesondere für Lauffeldröhren mit Verzögerungsleitung, mit einer den Elektronenstrahl umgebenden, zur Erzeugung eines in Richtung der Verzögerungsleitungsachse verlaufenden Magnetfelds dienenden Wicklung, die auf ein magnetisches, zugleich zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung dienendes leitfähiges, gegenüber der Wicklungsbreite etwas längeres Rohr aufgewickelt ist, die ferner an ihrem Außenumfang eine zum Anschluß des zweiten elektrischen Pols dienenden Kontaktierungsvorrichtung aufweist, bei welcher weiterhin an den beiden Enden des inneren Rohrs zwei ringförmige ferromagnetische Scheiben befestigt sind, die sich radial nach außen bis über den Außenumfang der Wicklung hinaus erstrecken und am Außenumfang über ein die Wicklung mit Abstand umschließendes Rohr verbunden sind. Dazu sei auf die britische Patentschrift 924 508 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fokussiervorrichtung der vorstehend bezeichneten Art so zu gestalten, daß sich ein kleineres Verhältnis von transversaler Magnetfeldstärke zu axialer Magnetfeldstärke in der Achse der Vorrichtung ergibt. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß die Wicklung aus einem elektrisch leitfähigen Band und einem zwischen aufeinanderfolgenden Windungen eingefügten elektrisch isolierenden Band, wobei die Breite der Bänder gleich der vollen Wicklungsbreite ist, und es ist ferner die am Außenumfang der ■ Wicklung vorgesehene elektrische Kontaktierungsvorrichtung in Form eines die Wicklung eng umschließenden elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen Rohrs ausgebildet, wobei schließlich das äußere den Außenumfang der ferromagnetischen Scheiben verbindende Rohr aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.

Eine in dieser Weise gestaltete Vorrichtung kann noch weiter ausgestaltet werden. Was insoweit zweckmäßig geschehen kann, ist in den Ansprüchen 2 bis 4 im einzelnen angegeben und ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Dort zeigt

F i g. 1 einen teilweise schematisch gehaltenen Längsschnitt einer Elektronenstrahl-Fokussiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößert gezeichneten, bruchstückhaften Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1, ¹ F i g. 4 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen transversaler und axialer Magnetfeldstärke als Funktion des axialen Abstands von dem

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der Elektronenkanone zugewandten Ende der Vor- 32 und dem Spulenkörper 22 ergibt Die Scheiben 30 richtung nach F i g. 1 bis 3, und 32 erstrecken sich vom Spulenkörper 22 aus

F i g. 5 einen teilweise schematisch gehaltenen radial nach außen bis über das elektrisch leitende, Längsschnitt einer Elektronenstrahl-Fokussiervor- nichtmagnetische Rohr 28 hinaus. Ein Rohr 34 aus richtung gemäß einer anderen Ausführungsform der 5 ferromagnetischem Material wird von den äußeren Erfindung und . ■ Umfangsflächen der Scheiben 30 und 32 gehalten und.

. F i g. 6 einen Querschnitt nach Linie 6-6 in F i g. 5. ist an diesen z. B. durch Hartlöten befestigt, so daß In F i g. 1 bezeichnet 10 eine Elektronenkanone, eine gute elektrische Verbindung zwischen . den "",..; ..' die von herkömmlichem Aufbau sein kann und dazu Scheiben 30 und 32 besteht. Die ferromagnetische^ dient, ein Bündel von Elektronen entlang der Achse io Teile 30, 32 und 34 stellen nicht nur einen Rückweg einer Verzögerungsleitung 12 in die Richtung einer für das von der Spule 20 entlang dem Elektronen-Kollektorelektrode 14 zu senden. Eine allgemein mit strahl 18 erzeugte Magnetfeld dar, sondern diese 16 bezeichnete, erfindungsgemäß gestaltete Fokussier- Teile dienen auch der Stromzufuhr zur Spule 20 über vorrichtung ist um die Verzögerungsleitung 12 herum den Spulenkörper 22.

angeordnet und dient ,dazu, die wandernden Elek- 15 Ein elektrisch leitfähiger Ring 36 ist an der äußeren tronen zu einem extrem gut gebündelten Strahl 18 zu . Umfangsfläche .des ferromagnetischen Rohrs 34, z. B.

fokussieren. ■ · '· . . . durch Hartlöten befestigt, um guten elektrischen

Die Fokussiervorrichtung 16 enthält eine einzige Kontakt mit dem Rohr 34 zu gewährleisten und die

! Spule 20, die sich praktisch über die gesamte Länge elektrische Leitfähigkeit des magnetischen Kreises,

der Verzögerungsleitung 12 erstreckt. Die Spule 20 20 bestehend aus den Teilen 30, 32 und 34, zu erhöhen.

\ hat einen rohrförmigen Spulenkörper 22 aus nicht- Ein elektrischer Zuführungsdraht 38 ist an den Ring

magnetischem, elektrisch leitfähigem Material, der 36 angeschlossen. Zwei elektrische Zuführungsdrähte

\ 1 auch eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Beispiele für 42 und 44 sind mit diametral gegenüberliegenden geeignete Materialien für die Herstellung des Spulen- Punkten auf der äußeren Umfangsfläche des nichtkörpers 22 sind Kupfer, Silber und Aluminium; 25 magnetischen Rohrs 28 verbunden und erstrecken Kupfer ist dabei wegen seiner besseren thermischen sich von diesen Punkten radial nach außen durch

Eigenschaften vorzuziehen. entsprechende, diametral gegenüberliegende Löcher

; Gemäß F i g. 3 bestehen die Windungen der Spule 46 und 48 im ferromagnetischen Rohr 34. Die Drähte

! 20 aus einem elektrisch leitfähigen Band 24, das auf 42 und 44 sind außerhalb der Vorrichtung 16 mitden Spulenkörper 22 aufgewickelt ist. Das Band 24 30 einander verbunden und außerdem an eine Klemme j kann z. B. aus Kupferfolie bestehen, mit einer Dicke einer Stromquelle 50 angeschlossen, deren andere ; . von etwa 0,1 mm und einer Breite, die etwas geringer Klemme mit dem elektrischen Zuführungsdraht 38 j ist als die Länge des Spulenkörpers 22. Die innerste verbunden ist. Der Draht 44 ist also nicht, wie man Windung des leitfähigen Bands 24 ist mit der Außen- aus F i g. 1 irrtümlich schließen könnte, elektrisch

; fläche des Spulenkörpers22 verbunden, z.B. durch 35 mit dem Rohr34 verbunden, sondern um dieses : Hartlöten. Darüber hinaus sollte der Spulenkörper 22 außen herumgeführt.

^: eine Wandstärke haben, die mindestens eine Größen- ' Es sei darauf hingewiesen, daß nur ein elektrischer Ordnung über der Dicke des Bands 24 liegt, damit so Anschluß zum Ring 36 vonnöten ist, da der Abeine genügend kleine Impedanz (Kurzschluß) zwi- schirmungseffekt des ferromagnetischen Rohrs 34 die sehen innerster Windung und. Spulenkörper gewähr- 40 Entstehung eines transversalen Magnetfelds im Geleistet ist. Bei der oben genannten Banddicke von biet um den Elektronenstrahl 18 herum als Folge des 0,1mm wäre eine typische Wandstärke des Spulen- durch den Zuführungsdraht 38 fließenden Stroms körpers 2,5 mm. Ein elektrisch isolierendes Band verhindert. Andererseits erzeugt der Stromfluß durch ;!■■} 26, z.B. 0,025mm dicke's Papier, wird ebenfalls auf die innerhalb des Rohrs34 verlaufenden Teile der ' den Spulenkörper 22 gewickelt, und zwar zwischen 45 Leitungen 42 und 44 transversale Magnetfelder in der aufeinanderfolgende Windungen des elektrisch leit- Nähe des Elektronenstrahls. Diese Felder sind jedoch fähigen Bands 24. Die Windungszahl des leitfähigen gleich und entgegengesetzt gerichtet. Sie löschen sich Bands 24 und des isolierenden Bands 26 kann z. B. also gegenseitig aus. Es sei noch erwähnt, daß es nicht einige hundert betragen. nötig ist, zwei diametral gegenüberliegende Leitun-

Ein zweites Rohr 28, das als kurzschließendes rohr- 50 gen zu verwenden, um die Auslöschung des transverförmiges Element aus nichtmagnetischem, elektrisch salen Magnetfelds zu bewirken. Vielmehr kann prakleitfähigen Material besteht, ist um das elektrisch tisch jede vernünftige Vielzahl von gleichmäßig auf leitfähige Band 24 herum angebracht und mit diesem den Umfang verteilten Leitungen vorgesehen werden, elektrisch verbunden. Das äußere elektrisch leitfähige die sich radial nach außen erstrecken. Rohr 28 kann aus irgendeinem der Materialien be- 55 Der Strom fließt von der Stromquelle 50 durch die stehen, die auch für den Spulenkörper 22 in Betracht Leitung 38, den Ring 36, das ferromagnetische Rohr kommen, wobei auch hier wieder Kupfer der bevor- 34 und die ferromagnetischen Scheiben 30 und 32 zugte Werkstoff ist. Ferner sollte auch das Rohr 28 zum Spulenkörper 22. Von dort fließt der Strom eine Wandstärke haben, die wesentlich größer ist als spiralförmig nach außen durch das als Folie gestaldie Dicke des Bands 24, wenn auch die Dicke des 60 tete Band 26 der Spule zum äußeren, nichtmagnetiäußeren Rohrs 28 nicht ganz so groß zu sein braucht sehen Rohr 28, wodurch um den Elektronenstrahl 18 . wie die des Spulenkörpers 22. herum ein axiales Magnetfeld erzeugt wird. Der

Zwei ringförmige Scheiben 30 und 32 aus ferro- Spulenstrom fließt über die Leitungen 42 und 44 zur magnetischem Material, welche die Wirkung von Pol- Stromquelle zurück.

scheiben haben, sind an gegenüberliegenden Enden 65 Da die Fokussierungsvorrichtung nach der Erfindes Spulenkörpers 22 angeordnet und an diesem be- dung in einem Stück gebaut ist, das sich praktisch festigt, z. B. durch Hartlöten, wodurch sich eine gute über die gesamte Länge dieser Fokussiervorrichtung elektrische Verbindung zwischen den Scheiben 30 und erstreckt, wird ein äußerst gleichmäßiges axiales.

Magnetfeld geliefert. Da keine Zwischenverbindungen zwischen einer Mehrzahl von aus Folie gewickelten Abschnitten benötigt werden, werden darüber hinaus transversale Magnetfeldkomponenten vermieden, wie sie sonst durch solche Zwischenverbindungen erzeugt werden. Weiterhin erzeugt der gleichmäßige radial gerichtete Fluß des Spuleneingangsstroms über die ferromagnetischen Scheiben 30 und 32 sich gegenseitig auslöschende transversale Magnetfelder, wodurch die transversalen Magnetfeldkomponenten in der Nähe des Elektronenstrahls weiter vermindert werden. Der Auslöschungseffekt des radial in entgegengesetzten Richtungen fließenden Spulenausgangsstroms durch die Leitungen 42 und 44 ergibt eine weitere Verminderung der transversalen Magnetfelder. ·- ■ ■ ,

Durch den Spulenkörper 22, dessen Dicke erheblich größer ist als die Folienstärke, wird der Strom von den Scheiben 30 und 32 herkommend so gleichförmig wie möglich der ersten Windung der Spule zugeführt. Der Spulenkörper 22 dient außerdem als kurzgeschlossene Spulenwindung, um irgendwelche magnetischen Wechselfeldkomponenten klein zu halten, die etwa durch Wechselstromanteile hervorgerufen werden, die in der Spulenstromversorgung entstehen.

Die erfindungsgemäße Fokussiervorrichtung ist »a^so in der Lage, ein äußerst gleichmäßiges axial gerichtetes magnetisches Fokussierungsfeld zu erzeugen, und zwar· mit erheblich vermindertem Anteil an transversalen oder radialen Magnetfeldkomponenten in der Nähe der Achse der Vorrichtung. Diese Verminderung des transversalen Magnetfelds ist aus der Kurve in F i g. 4 ersichtlich, wo das Verhältnis von transversalem Magnetfeld zu axialem Magnetfeld als Funktion einer Strecke entlang der Achse einer Fokussiervorrichtung aufgetragen ist, wie sie gemäß F i g. 1 bis 3 konstruiert ist. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß das Verhältnis zwischen transversalem und axialem Magnetfeld fast über die gesamte Länge der Vorrichtung hinweg kleiner ist als 0,083 % und über einen erheblichen Teil der Länge der Vorrichtung sogar weniger als 0,017 °/o beträgt. Demgegenüber ist das kleinste Verhältnis zwischen transversalem und axialem Magnetfeld, das sich mit herkömmlichen Vorrichtungen erreichen läßt, 0,17%. Mittels der Erfindung wird also das erreichbare Verhältnis zwischen transversalem und axialem Magnetfeld um eine Größenordnung gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen verringert.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. 5 und 6 dargestellt. Diese Ausführungsform ist derjenigen nach F i g. 1 bis 3 ähnlich. Entsprechende Teile in Fig. 5 und 6 sind deshalb mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie die entsprechenden Teile in der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 3, wobei lediglich die Vorsatzziffer 1 eingeführt wurde. Darüber hinaus ist bei der Ausführungsform nach F i g. 5 und 6 der elektrisch leitfähige Ring 136, der an der äußeren Umfangsfläche des ferromagnetischen Rohrs 134 befestigt ist, am Kollektorende in der Ebene der ferromagnetischen Scheibe 132 angeordnet. Diese Anordnung gewährleistet besser die gewünschte Zunahme in der elektrischen Umfangsleitfähigkeit des magnetischen Kreises.

•Weiterhin sind bei der - Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 vier Koaxialleitungen 151, 152, 153 und 154 zu der aus Folie gewickelten Spule 120 vorgesehen. Die jeweiligen Innenleiter 161,162,163 und 164 der Koaxialleitungen 151,152,153 und 154 sind in gleichen Abständen entlang dem Umfang auf der Außenfläche des äußeren nichtmagnetischen elektrisch leitenden Rohrs 128 befestigt, und zwar an Stellen, die in Längsrichtung etwa in der Mitte des Rohrs 128 liegen. Die Koaxialleitungen 151,152,153 und 154 sind parallel zum Elektronenstrahl 118 im Raum zwischen dem nichtmagnetischen Rohr 128 und dem ferromagnetischen Rohr 134 angebracht und erstrecken sich durch in gleichem Abstand in der kollektorseitigen ferromagnetischen Scheibe 132 angebrachte Löcher nach außen. Die jeweiligen Außenleiter 171,172,173 und 174 der Koxialleitungen 151, 152, 153 und 154 sind z. B. durch Löten mit dem Polschuh 132 verbunden und haben damit elektrische Verbindung zum Spulenkörper 122. Sämtliche Innen-. leiter 161 bis 164 sind mit einer Klemme der Stromquelle 150 verbunden, während sämtliche Außenleiter 171 bis 174 mit der anderen Klemme der Stromquelle 150 verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahl-Fokussiervorrichtung, insbesondere für Lauffeldröhren mit Verzögerungsleitung, mit einer den Elektronenstrahl umgebenden, zur Erzeugung eines in Richtung der Verzögerungsleitungsachse verlaufenden Magnetfelds dienenden Wicklung, die auf ein magnetisches, zugleich zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung dienendes leitfähiges, gegenüber der Wicklungsbreite etwas längeres Rohr aufgewickelt ist, die ferner an ihrem Außenumfang eine zürn Anschluß des zweiten elektrischen Pols dienenden Kontaktierungsvorrichtung aufweist, bei welcher weiterhin an den beiden Enden des inneren Rohrs zwei ringförmige ferromagnetische Scheiben befestigt sind, die sich radial nach außen bis über den Außenumfang der Wicklung hinaus erstrecken und am Außenumfang über ein die Wicklung mit Abstand umschließendes Rohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus einem elektrisch leitfähigen Band (24) und einem zwischen aufeinanderfolgenden Windungen eingefügten elektrisch isolierenden Band (26) besteht, wobei die Breite der Bän-

, der gleich der vollen Wicklungsbreite ist, daß die am Außenumfang der Wicklung vorgesehene elektrische Kontaktierungsvorrichtung in Form eines die Wicklung eng umschließenden elektrisch leitfähigen, nichtmagnetischen Rohrs (28, 128) ausgebildet ist, und daß das äußere den Außenumfang der ferromagnetischen Scheiben (30, 32, 130, 132) verbindende Rohr (34, 134) aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ferromagnetische Rohr (34) eine Anzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten, radial nach außen gerichteten Löchern (46, 48) enthält, die gleichen axialen Abstand vom einen Stirnende des ferromagnetischen Rohrs (34) haben, daß die Stromquelle (50) mit ihrem einen Pol durch eine Anzahl elektrischer Leitungen (42, 44), die durch die Löcher (46, 48) hindurch gehen, mit auf dem Umfang der. Außenfläche des äußeren elektrisch leitfähigen Rohrs (28) gleichmäßig verteilten Punkten verbunden ist, und daß auf der äußeren Umfangsfläche des ferromagnetischen Rohrs (34) ein elektrisch leitfähiger Ring befestigt und mit dem Rohr (34) und dem anderen Pol der Stromquelle (50) elektrisch verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ferromagnetischen Scheiben (132) eine Anzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten, sich in Längsrichtung erstreckenden Löchern hat, die — radial gesehen — zwischen dem äußeren elektrisch leitfähigen Rohr (128) und dem ferromagnetischen Rohr (134) liegen und zur Durchführung einer Anzahl von Koaxialleitungen (151,152,153,154) dienen, die sich in den Raum zwischen dem äußeren elektrisch leitfähigen Rohr (128) und dem ferromagnetischen Rohr (134) erstrecken, und deren Innenleiter (161, 162, .163, 164) elektrisch in gleichmäßig auf den Umfang verteilten Punkten der Außenfläche des äußeren elektrisch leitenden Rohrs (128) in gleichem axialem Abstand von der ferromagnetischen Scheibe (132) an dieses angeschlossen und sämtlich mit dem einen Pol der Stromquelle (150) verbunden sind, während die'Außenleiter (171, 172, 173, 174) elektrisch leitend mit der ferromagnetischen Scheibe (132) sowie sämtlich mit; dem anderen Pol der Stromquelle (150) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitfähiger Ring (136) auf der äußeren Umfangsfläche des ferromagnetischen Rohrs (134) in der Nähe der ferromagnetischen Scheibe (132) angebracht und elektrisch mit der Umfangsfläche verbunden ist.