DE1791080B1

DE1791080B1 - Permanentmagnetische fokussierungsanordnung fuer ei n mehr klammerklystron

Info

Publication number: DE1791080B1
Application number: DE19681791080
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dipl-Ing Dubravec; Kurt Hirsch
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1968-09-07
Filing date: 1968-09-07
Publication date: 1970-09-16
Also published as: GB1270145A; FR2017585A1; US3588582A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine permanent- zwei HF-Wechselwirkungsspalten, also innerhalb magnetische Fokussierungsanordnung für ein Mehr- einer Triftstrecke, anzupassen, kammerklystron mit in Richtung des Elektronen- Für Klystrons ist aus Fig. 2 der deutschen

Strahls zur Führung desselben dienenden und eine Patentschrift 1 158 183 bekannt, um jede einzelne wechselnde Richtung aufweisenden magnetischen 5 Triftstrecke herum einen Dauermagnetring anzuord-Feldern, die durch in axialer Richtung magnetisierte, nen. Dieser kann auf seinen Stirnflächen Polplatten gegebenenfalls an ihren Enden Polschuhe auf- aufweisen, die das magnetische Feld derart führen, weisende, zur Erzeugung rotationssymmetrischer daß es innerhalb des Elektronenstrahlraumes die gemagnetischer Felder jede Triftstrecke koaxial um- wünschte axiale Richtung aufweist. Dieser Stand der fassende Dauermagnetringe erzeugt werden. io Technik zeigt fest angeordnete Dauermagnetringe,

Es ist für Klystrons, und zwar für Mehrkammer- und es ist durchaus möglich, daß durch Montageklystrons oder auch für Wanderfeldröhren bekannt, fehler oder auch durch Werkstoffschwankungen rotationssymmetrische Felder durch eine elektroma- innerhalb eines Dauermagnetringes das erzeugte gnetische Spule zu erzeugen. Eine derartige Anord- magnetische Feld innerhalb des Elektronenstrahlnung zeigt die USA.-Patentschrift 3 297 907 sowie die 15 raumes nicht exakt rotationssymmetrisch ist. Weiterbritische Patentschrift 920 717. Eine derartige hin kann durch diese Anordnung die Größe und Verelektromagnetische Spule weist aber ein sehr großes teilung des magnetischen Feldes in axialer Richtung Streufeld auf. Außerdem sind erheblich aufwenige nicht geändert werden. Diese Mängel und Nachteile Einrichtungen zur Stromversorgung einer derartigen werden nach der Erfindung vermieden. Spule erforderlich, weswegen sich diese Bauarten 20 Die Erfindung zeigt nunmehr eine Anordnung, die nicht durchsetzen konnten. den Vorteil rotationssymmetrischer Felder mit der

Für Wanderfeldröhren ringförmige, axial magneti- gewünschten Feldverteilung in axialer Richtung aufsierte Dauermagnete unmittelbar um die Triftstrecken weist, bei der es aber andererseits möglich ist, die herum anzuordnen, ist z. B. aus der deutschen Aus- aneinander anzupassenden verschieden oder gleich legeschrift 1 076 279 bekannt. Eine ähnliche Anord- 25 groß zu machenden magnetischen Felder in beliebiger nung zeigen auch die Unterlagen zum deutschen Ge- Weise in gewissen Grenzen einzustellen und die gleichbrauchsmuster 1 763 873 bzw. zur bekanntgemachten zeitig noch den Vorteil aufweist, daß sie nur ein deutschen Patentanmeldung T 11091VII a/21 g. Die kleines Streufeld außerhalb der Anordnung erzeugt, in diesen Unterlagen bzw. dieser Anmeldung darge- In einer permanentmagnetischen Fokussierungsan-

stellte Abb. 1 zeigt axial magnetisierte Dauermagnet- 30 Ordnung der eingangs genannten Art ist die Erfinringe, die magnetisch gegeneinander geschaltet sind dung dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne und zwischen sich einzelne Polschuhe aufweisen, die Triftstrecke mindestens zwei magnetisch hintereinsich ihrerseits wieder zur Röhre hin erstrecken und andergeschaltete, zwischen sich einen Zwischenraum zwischen sich in axialer Richtung alternierende ma- aufweisende Dauermagnetringe angeordnet sind, gnetische Felder aufweisen. Zwecks Vermeidung der 35 In an sich bekannter Weise ist die Anordnung also Polschuhe wurde in diesem Stand der Technik ge- derart getroffen, wie sie von Wanderfeldröhren in zeigt, daß die Anordnung radial magnetisierter etwas anderer Schaltung der Dauermagnetringe be-Dauermagnetringe zu dem gleichen Ergebnis führt. kannt ist, denn dort mußten, wie oben bereits aufge-Dabei müssen diese aber magnetisch gesehen immer führt, die Dauermagnetringe magnetisch gegeneingegeneinander geschaltet werden, so daß sich alter- 40 ander geschaltet werden, während sie hier hinternierende Felder ergeben. Auch ist es möglich, zwi- einandergeschaltet sind. Die zu lösende Aufgabe, sehen den einzelnen Dauermagnetringen Abstände nämlich das Feld zwischen den einzelnen Dauereinzuschalten, wodurch der Streufluß zwischen den magnetsäulen im Verhältnis zu dem Feld innerhalb einzelnen Ringmagneten bzw. Dauermagnetringen der Dauermagnetsäule bzw. innerhalb der Triftstrecke wesentlich stärker wird, weil nämlich der unmittel- 45 einzustellen, bestand bei den Wanderfeldröhren nicht bare magnetische Kraftlinienschluß zwischen den be- und kann nach der Erfindung dadurch gelöst werden, nachbarten Polen entgegengesetzter Polarität durch daß die Dauermagnetringe in axialer Richtung einden in diesem Raum geschaffenen Luftspalt ver- stellbar angeordnet sind. Zur Korrektur der Georingert wird. Auch kann, um die magnetischen metriefehler können die Dauermagnetringe auch in Kraftlinien von einem unmittelbaren Schluß ab- 50 radialer Richtung einstellbar angeordnet sein. Um zuhalten und mehr zur Achsenmitte hinzudrücken, nach dem Zusammenbau eines derartigen Mehrzwischen den einzelnen Magnetringen ein die- kammerklystrons auf einfache Weise eine Montage magnetisches Material, z. B. Aluminium, einge- zu ermöglichen, können nach der Erfindung die schaltet werden. Dauermagnetringe auch aus je zwei Halbringen auf-

Derartige Anordnungen sind aber für Klystron- 55 gebaut sein.

anwendungen so ohne weiteres nicht verwendbar, In dem Zwischenraum zwischen den einzelnen

weil nämlich dann der Dauermagnetring eine erheb- Dauermagnetringen können weiterhin gleichzeitig der liehe axiale Höhe aufweisen müßte und sich so ohne Kühlung dienende gegen- oder miteinander verschiebweiteres nicht alternierende magnetische Felder er- bare, aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende zeugen ließen; denn insbesondere bei einem Mehr- 60 Bleche angeordnet sein, die also einen mehr oder kammerklystron ist im Gegensatz zur Wanderfeld- weniger guten magnetischen Querschluß herbeiführen röhre immer ein erheblicher Abstand zur Aufnahme und dadurch die Rotationssymmetrie des Magnetder Resonatorkammern in der Umgebung des feldes erzwingen und auch den Kraftlinienfluß inner-HF-Wechselwirkungsspaltes vorzusehen, und es halb der Triftstrecke im Verhältnis zu dem Kraftmüssen daher besondere Maßnahmen ergriffen 65 linienfluß zwischen den benachbarten Dauermagnetwerden, um das magnetische Feld zur Führung des säulen, also in Höhe des HF-Wechselwirkungsspaltes Elektronenstrahls in der Nähe des HF-Wechsel- bzw. der Resonatoren, beeinflussen. Zwecks besonwirkungsspaltes an das magnetische Feld zwischen derer Führung der magnetischen Feldlinien innerhalb

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der Triftstrecke und zu den benachbarten Dauer- Feldern zwischen zwei Dauermagnetsäulen, gekenn-

magnetsäulen hin können die Polschuhe in die Wan- zeichnet durch die Feldlinien 7, einzustellen, d. h.

dung der Triftstrecke hineinragende Ansätze auf- eine Rotationssymmetrie zu erzwingen,

weisen. Bei der folgenden Betrachtung sei das Achsenfeld

Auch können die Polschuhe bzw. Polbleche zur 5 innerhalb der Dauermagnetsäule mit H₁ und das Korrektur der Geometriefehler des Elektronenstrahls Feld außerhalb der Dauermagnetsäule mit H₂ bein radialer Richtung verschiebbar angeordnet sein. zeichnet. Das Verhältnis der beiden Felder zuein-Unter diesem Geometriefehler wird ein nicht ander kann nun zunächst dadurch geändert werden, axialer Einschuß des Elektronenstrahls oder z. B. daß zwischen den Polschuhen 8 eine verschieden ein Knicken der Röhre in axialer Richtung ver- io große Anzahl von Dauermagnetringen 5 oder Dauerstanden, magnetringe 5 mit unterschiedlichen Durchmessern

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der angeordnet werden. Eine weitere Beeinflussungsmög-

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher lichkeit dieses Verhältnisses der Felder H₁ zu H₂ kann

beschrieben. Es zeigt dadurch bewirkt werden, daß die Zwischenräume

F i g. 1 eine prinzipielle Darstellung der Dauer- 15 zwischen den einzelnen Dauermagnetringen 5 jeder

magnetsäulen nach der Erfindung, Dauermagnetsäule unterschiedlich eingestellt oder

F i g. 2 eine beispielsweise Ausführungsform für durch weichmagnetische Scheiben oder Bleche über-

die Anordnung der Polschuhe bzw. der Bleche inner- brückt werden,

halb einer Dauermagnetsäule, So ist in F i g. 2 eine Ausführung gezeigt, bei der

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in ao zwischen zwei Dauermagnetringen 4 ferromagnetische

F i g. 2 für Dauermagnethalbringe, Bleche 11 und 12 angeordnet sind. Diese sind in

F i g. 4 eine prinzipielle Darstellung der Anordnung radialer Richtung gegeneinander verschiebbar, so daß

in einem Mehrkammerklystron, durch ein weiteres Herausziehen der inneren Bleche

F i g. 5 den Feldstärkeverlauf in axialer Richtung 12 ein anderer Feldverlauf erreichbar ist wie durch

im Zentrum der Triftstrecken nach F i g. 4. 25 Hereinschieben der äußeren Bleche 11 in Richtung

In der F i g. 1 sind mit 1 und 2 Triftstrecken eines auf die Außenwandung 13 der Triftstrecke 1 bzw. 2. Hochleistungsmehrkammerklystrons im Schnitt dar- Diese Bleche können vorzugsweise aus weichmagnegestellt, durch die ein Elektronenstrahl in Richtung tischem Werkstoff ausgebildet werden. Es ist aber des Pfeiles 3 hindurchtritt. Jeweils bei 4 befindet sich auch möglich, falls erforderlich, diese Bleche aus ein HF-Wechselwirkungsspalt. Um die Triftstrecken 1 30 Kupfer oder Aluminium auszuführen. Zwischen den und 2 herum sind zur Führung des Elektronenstrahls Blechen 12 sind auf dem Umfang verteilt, Abstands-Dauermagnetsäulen angeordnet, die aus einzelnen in halter angeordnet (nicht dargestellt), die eine unveraxialer Richtung magnetisierten Dauermagnetringen 5 rückbare Lage der Bleche zueinander festlegen, aber bestehen. Diese Dauermagnetringe 5 umgeben die den Zutritt oder Abfluß der Kühlluft bzw. des Kühl-Triftstrecken 1 und 2 unmittelbar, weisen aber eine 35 mediums durch die Zwischenräume 9 hindurch nicht innere lichte Weite auf, die etwas größer als der behindern. Der eine Polschuh 8, dargestellt auf der Außendurchmesser der Triftstrecken 1 und 2 sein linken Seite der F i g. 2, weist einen Ansatz 14 auf, kann, um nicht nur die Montage zu erleichtern, der in die Wandung der Triftstrecke 1 hineinragt und sondern auch die Möglichkeit zu schaffen, dem durch auf diese Weise eine besondere Führung des Feldes die Dauermagnete erzeugten Feld eine gewünschte 40 ermöglicht. Die Feldlinien werden also an dieser Stärke bzw. Richtung zu verleihen. Das Feld inner- Stelle weiter in Richtung auf die Achse der Trifthalb einer Dauermagnetsäule ist durch die Pfeile 6 strecke 1 bzw. 2 gebündelt.

gekennzeichnet, während das Feld zwischen den In beiden Ausführungsbeispielen sind die Dauer-Dauermagnetsäulen durch die Pfeile 7 gekennzeich- magnetringe 5 in axialer Richtung magnetisiert,
net ist. Die Felder innerhalb der Triftstrecken 1 und 2 45 F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III weisen daher die gleiche Richtung auf, während die der F i g. 2 für eine besondere Ausführungsform der Felder zwischen den Dauermagnetsäulen entgegen- Dauermagnetringe 5, die in diesem Falle aus Halbgesetzt gerichtet sind, so daß der in Richtung des ringen 15 und 16 bestehen. Derartige Halbringe wer-Pfeiles 3 die Triftstrecken 1, 2 durchlaufende Elek- den in jedem Fachmann geläufigen Haltevorrichtuntronenstrahl Felder alternierender Richtungen durch- 50 gen, die mit den Polschuhen 8 kombiniert werden läuft. können, einander unverrückbar festgehalten.

Nach der Erfindung können nun die einzelnen F i g. 4 zeigt eine Anordnung der Dauermagnet-Dauermagnetsäulen an ihrem Anfang bzw. Ende Pol- ringe 5 im Prinzip ähnlich F i g. 1 unter Fortlassung schuhe 8 aufweisen, die besonders dicht an die Trift- der Einstellmechanismen, Zwischenbleche u. dgl.
strecken 1 und 2 herangeführt sind oder sie sogar 55 F i g. 5 zeigt für die Anordnung nach F i g. 4 den durchsetzen, so daß das Feld in der gewünschten Feldstärkeverlauf im Zentrum der Triftstrecken 1 Weise innerhalb der Triftstrecken 1 und 2 erzeugt und 2. Die Kennlinie 17 gilt für die Triftstrecke 1, wird. Zwischen den einzelnen Dauermagneten 5 der die Kennlinie 18 für die Triftstrecke 2.
Dauermagnetsäulen sind Zwischenräume 9 vorge- Durch die Einstellung der Abstände zwischen den sehen, die einerseits eine gute Kühlung der Trift- 60 Dauermagneten 5 und/oder den verschiedenen Ausstrecken 1 und 2 ermöglichen, wobei die Wärme in füllungen der Zwischenräume 9 mit ferromagne-Richtung der Pfeile 10 abströmt, andererseits aber tischen oder diamagnetischen Werkstoffen gelingt es, innerhalb der Zwischenräume die Anordnung von den Kennlinienverlauf der Kennlinien 17 bzw. 18 an ferromagnetischen Blechen ermöglichen, um die den der Kennlinien 19 und 20, also an den zwischen Stärke bzw. Richtung des magnetischen Feldes, ge- 65 den Dauermagnetsäulen bestehenden anzupassen, kennzeichnet durch die Feldlinien 6, innerhalb der wobei z. B. eine Änderung der Kennlinien 17 und 18 Triftstrecken 1, 2 und das Verhältnis des Feldes vom ausgezogenen zum gestrichelten Verlauf nur eine innerhalb der Triftstrecken 1, 2 zum Feld bzw. den vernachlässigbar geringe, also praktisch keine Ände-

rung des Verlaufes der Kennlinien 19 und 20 bewirken.

Die Welligkeit des Elektronenstrahls, der die Triftstrecken 1 und 2 sowie den HF-Spalt 4 durchläuft, ist geringer, wenn die Kennlinien 19 und 20 zwischen sich die in F i g. 5 gezeigte Einsattelung zeigen, und zwar gegenüber einem Zustand ohne Einsattelung. Dabei ist vorausgesetzt, daß innerhalb der Dauermagnetsäulen, also die Kennlinien 17 und 18, eine ähnliche Einsattelung, die nur durch den Einsatz der Erfindung möglich wird, zeigen.

Es gelingt jetzt aber, die Welligkeit des Elektronenstrahls bis z. B. einen Faktor vier zu verkleinern, wenn die Einsattelungen der Kennlinien 17 und 18 der zwischen den Kennlinien 19 und 20 gleich gemacht werden, und zwar bei ausreichend tiefer Einsattelung.

Die Anordnung nach der Erfindung weist erhebliche Vorteile bezüglich des benötigten Raumes und des erforderlichen Gewichtes auf. So ist z. B. eine bisher bekannte Anordnung mit Dauermagnetsäulen, die außerhalb der Triftstrecke angeordnet wurden, für die Aufbringung eines Feldes von 400 Oerstedt in einer Triftstrecke mit vier Dauermagnetsäulen ausgerüstet, die einschließlich der Polbleche ein Gewicht von etwa 100 kg aufweisen. Sollen mit der Anordnung nach der Erfindung die gleichen Feldstärken, also wiederum 400 Oerstedt, innerhalb der Triftstrecke aufgebracht werden, so ist jetzt nur ein Gewicht von etwa 20 kg notwendig, und zwar einschließlich der zugehörigen Polbleche bzw. Polschuhe und Bleche innerhalb der Dauermagnetsäulen. Dadurch ist es jetzt möglich, auch größere Mehrkammerklystrons besser zu transportieren, d. h. bei der Herstellung die Dauermagnetfokussiereinheiten bereits zu montieren und nicht erst am Ort des Einsatzes.

Weiterhin wird durch die neue Anordnung das äußere Streufeld wesentlich verkleinert, wodurch wiederum kleinere Baueinheiten für Sender möglich werden.

Alle Anordnungen nach der Erfindung ergeben ein einstellbares bzw. veränderbares absolut rotationssymmetrisches Feld, so daß ein rotationssymmetrisch in ein Mehrkammerklystron eintretender Elektronenstrahl auch bis zum Kollektor hin einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wodurch die Führung des Elektronenstrahles wesentlich verbessert werden konnte.

Die Dauermagnetringe 5 können aus in axialer Richtung vorgerichtetem, keramischem oder sonstigem ferromagnetischem Werkstoff bestehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Permanentmagnetische Fokussierungsanordnung für ein Mehrkammerklystron mit in Richtung des Elektronenstrahls zur Führung desselben dienenden und eine wechselnde Richtung aufweisenden magnetischen Feldern, die durch in axialer Richtung magnetisierte, gegebenenfalls an ihren Enden Polschuhe aufweisende, zur Erzeugung rotationssymmetrischer magnetischer Felder jede Triftstrecke koaxial umfassende Dauermagnetringe erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne Triftstrecke mindestens zwei magnetisch hintereinandergeschaltete, zwischen sich einen Zwischenraum aufweisende Dauermagnetringe angeordnet sind.

2. Fokussierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetringe in axialer und/oder radialer Richtung einstellbar angeordnet sind.

3. Fokussierungsanordnung nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dauermagnetring aus zwei Halbringen aufgebaut ist.

4. Fokussierungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum gleichzeitig der Kühlung dienende gegen- oder miteinander verschiebbare, aus weichmagnetischem Werkstoff bestehende Bleche angeordnet sind.

5. Fokussierungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe und/ oder die weichmagnetischen Bleche in die Wandung der Triftstrecke hineinragende Ansätze aufweisen.

6. Fokussierungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe in radialer Richtung verschiebbar angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen