DE1766703B1

DE1766703B1 - Laufzeitroehre

Info

Publication number: DE1766703B1
Application number: DE19681766703
Authority: DE
Inventors: Oltman Jun Henry George
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1967-07-11
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1972-05-25
Also published as: US3488550A; GB1199341A; FR1570250A

Description

Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, einem Modulationsraum zur Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls, einem daran anschließenden, von elektromagnetischen Feldern freien Laufraum, einem einen Auskopplungsraum bildenden, mit Durchtrittsöffnungen für den Elektronenstrahl versehenen Hohlraumresonator und einer Elektrönenstrahlauffangelektrode.

Es sind bereits Laufzeitröhren verschiedener Art mit einem an einen Elektronenstrahl gekoppelten Hohlraumresonator zur Dichtemodulation des Elektronenstrahls durch Beschleunigung oder Verlangsamung der Elektronen' bekannt. Derartige Laufzeitröhren, insbesondere gemäß der USA.-Patentschrift 2 379 818, bestehen aus einem zwei Hohlraumresonatoren umfassenden Klystron, bei dem die Impedanz des Hohlraumes auf den Elektronenstrahl angepaßt ist. Hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn im Millimeter-Wellenlängenhereich gearbeitet wird, weil die Abstandsgebung zwischen den konischen Enden der Triftröhre so gering ist, daß die Möglichkeit einer Lichtbogenbildung steigt. Dadurch wird wiederum die Energie begrenzt, bei welcher die Laufzeitröhre zu betreiben ist. Die maschinelle Bearbeitung der konischen Enden der Triftröhre in für den MiUimeter-Wellenlängenbereich ausgelegten Laufzeitröhren wird wegen der geringen Abmessungen der Bestandteile kritisch. Es wäre daher eine Laufzeitröhre günstig, bei welcher ein räumlich größerer Hohlraumresonator die gleiche oder eine größere Energiewechselwirkung mit dem Elektronenstrahl aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Laufzeitröhre, bei welcher die Betriebsleistung gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöht werden kann, ohne daß deshalb die Abmessungen der Bestandteile kritisch werden. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Durchtrittsöffnungen in dem Hohlraumresonator bei vorgegebener mittlerer Elektronengeschwindigkeit einen derart großen Abstand aufweisen, daß die elektromagnetischen Querfelder während der Dauer des Durchlaufs eines Elektrons durch den Hohlraumresonator eine volle Schwingungsperiode ausführen.

ίο Gemäß bevorzugten Ausbildungsformen kann bei einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre der Hohlraumresonator auf ■ eine H₁₁₀- bzw. 2?₀₁₁-Resonanz bei Ausbildung als quaderförmiger bzw. zylindrischer Hordresonator ausgelegt werden.

Durch den Erfindungsgedanken wird erreicht, daß die durch die Laufzeitröhre erzeugte Leistung gegenüber dem Stand der Technik einen bis zu 4fachen vergrößerten Wert erreichen kann und daß gleichzeitig wegen entsprechend größerer Abmessungen des Hohlraumresonators 16 Probleme hinsichtlich genauer mechanischer Herstellung weitgehend entfallen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre mit rechteckigem Hohlraumresonator in einer in axialer Richtung liegenden Schnittebene sowie teilperspektivischer Darstellung,

Fig. 2 den einen Bestandteil der Laufzeitröhre nach Fig. 1 bildenden rechteckigen Hohlraumresonator in einer axialen Schnittebene, wobei Elektronengruppen sowie zugehörige elektrische Feldlinien veranschaulicht sind,

Fig. 3 ein gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre in einer Darstellung analog F ig. 1.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Laufzeitröhre umfaßt in einem evakuierten Kolben 12 ein Elektronenstrahlerzeugersystem 13, einen quaderförmig, ausgebildeten Modulationsraum 15 zur Geschwindigkeitsmodulation eines von dem Elektronenstrahlerzeugersystem 13 ausgehenden Elektronenstrahls, einen daran anschließenden, durch den Kolben 12 gebildeten, von elektromagnetischen Feldern freien Laufraum 28, einen als Auskoppelraum dienenden, mit gitterförmigen Durchtrittsöffnungen 25, 26 für den Elektronenstrahl versehenen Hohlraumresonator 16 und eine Elektronenstrahlauffangelektrode 14. An der Eintritts- und Austrittsseite des Modulationsraumes 15 sind gitterförmige Durchtrittsöffnungen 23, 24 analog den Durchtrittsöffnungen 25, 26 für den Elektronenstrahl vorgesehen. Der Modulationsraum 15 sowie der Hohlraumresonator 16 sind über eine Koaxialleitung 17 miteinander gekoppelt. Mittels einer Koaxialleitung 19 können die erzeugten elektromagnetischen Wellen aus dem Hohlraumresonator 16 ausgekoppelt; werden.

Mittels einer Stromversorgung 27 werden der Modulationsraum 15 sowie der Hohlraumresonator 16 mit positiver Spannung über einen Abgriff 29 und das Elektronenstrahlerzeugersystem 13 mit einer demgegenüber negativen Spannung beaufschlagt. Die Elektronenstrahlauffangelektrode 14 liegt auf einer gegenüber dem Modulationsraum 15 bzw. Hohlraumresonator 16 höheren positiven Spannung.

Erfindungsgemäß weisen die Durchtrittsöffnungen 26, 25 in dem Hohlraumresonator 16 bei vorgegebener mittlerer Elektronengeschwindigkeit einen derart

großen Abstand auf, daß die elektromagnetischen Querfelder während der Dauer des Durchlaufs eines Elektrons durch den Hohlraumresonator 16 eine volle Schwingungsperiode ausführen. Der Hohlraumresonator 16 gemäß F i g. 1 ist vorzugsweise auf eine /^„-Resonanz ausgelegt. Hierzu sind in Fig.2 die elektrischen Feldlinien in Form von vier Feldlinienscharen 33 zusätzlich zu punktförmig angedeuteten Elektronen 32 dargestellt.

Bei der Laufzeitröhre gemäß F i g. 3 sind ein zylindrischer Modulationsraum ISa sowie ein zylindrischer Hohlraumresonator 16 α an Stelle der entsprechenden Bauelemente 15, 16 gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehen. Alle übrigen Bauelemente, welche gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2 aufweisen, entsprechen wirkungsmäßig diesem letztgenannten Ausführungsbeispiel.

Da die Laufzeitröhre gemäß F i g. 3 einen zylindrischen Hohlraumresonator 16 α aufweist, ist dieser beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf eine E_ou-Resonanz ausgelegt.

Die erfindungsgemäß angestrebten Vorteile ergeben sich sowohl mit der Laufzeitröhre gemäß Fig. 1,2 als auch mit derjenigen gemäß F i g. 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims

Patentansprüche:

1. Laufzeitröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, einem Modulationsraum zur Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls, einem daran anschließenden, von elektromagnetischen Feldern freien Laufraum, einem einen Auskopplungsraum bildenden, mit Durchtrittsöffnungen für den Elektronenstrahl versehenen Hohlraumresonator und einer Elektronenstrahlauff angelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (25, 26) in dem Hohlraumresonator (16, 16 a) bei vorgegebener mittlerer Elektronengeschwindigkeit einen derart großen Abstand aufweisen, daß die elektromagnetischen Querfelder während der Dauer des Durchlaufs eines Elektrons (32) durch den Hohlraumresonator (16, 16 a) eine volle Schwingungsperiode ausführen.

2. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (16 bzw. 16 a) auf eine H₁₁₀- bzw. E₀₁₁-Resonanz bei Ausbildung als quaderförmiger bzw. zylindrischer Hohlraumresonator ausgelegt ist.