DE1791080C - Permanentmagnetische Fokussierungs anordnung fur ein Mehrklammerklystron - Google Patents

Description

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Die l.rliinlung hc/iehi sich auf eine peinianent zwei I lF-W'cchselwiikungsspalicn, also inneihalb

magnetische I okussieiungsanoitiming lüi .'in Mein- einer 11 ilislicckc, anzupassen.

kainnici kl\ siion nut in Richtung des Elektronen- Für Klystrons ist aus Fig. - Jer deutschen

slialils /in liilnung desselben dienenden und eine Patentschrift I 158 183 bekannt, um jede einzelne

wechselnde Richtung anweisenden magnetischen 5 Trillsiieckc herum einen Dauerniagnetring aii/.uoid-

I eklem, die clinch in axialer Richtung magnctisicHe, neu. Diesel kann auf seinen Stirnflächen Pnlplatlcn

gegebenenfalls an ihren linden Polschuhe auf- aufweisen, die das magnetische Feld derart iuhieii.

weisende, /ui Erzeugung rotalionssjininelrischer daß es innerhalb des Elektronenstrahlrauiiu-s die uc-

i'iiagiieiiscliei" I cldei jede I rifistrecke koaxial um- wünschte axiale Richtung aufweist. Dieser Stand der

lassende Dauermagnelringe erzeugi werden. iq Technik zeigt fest angeordnete Dauer nugnctimgc.

I-s isi tür Klystrons, und /war für Mchrkammer- und es ist durchaus möglich, daß durch Moniage-

khstuuis dele! auch lür Wanderfeldröhren bekannt. fehler oder auch durch Wer ksioifscliwankungeii

rotatioiiss\ mmeirische Felder durch eine elcktioma- i'ineihalb eines Dauermagnetringes das erzeugte

UIiUtISLh'¹ Spuk· z.u er/engen. Eine derartige Anord- m.ignetische Feld innerhalb des Elektronenstrahl-

inir.g zeigt die I 'SA.-Patenischrifi S 2')7 907 sowie die 15 raunies nicht exakt rotationssymmetrisch ist. W eiier-

liiilisclie Patentschrift '.120 717. Eine derartige hin kann durch diese Anordnung die Größe und Vcr-

elektromagnetische Spule weist aber ein sehr großes teilung des magnetischen Feldes in axialer Richtung

Streufeld auf. Außerdem sind erheblich aufwenige nicht geändert werden. Diese Mangel 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 Feldvertcilur.g in axialer Richtung aufsierte Dauermagnete unmittelbar um die Triftstrecken weist, bei der es aber andererseits möglich ist, die herum anzuordnen, ist z. ß. aus der deutschen Aus- aneinander anzupassenden verschieden oder gleich legeschrift 1 076 27¹J bekannt. Eine ähnliche Anord- 25 groß zu machenden Tiagnetischen Felder in beliebiger mi ng zeigen auch die Unterlagen zum deutschen Ge- Weise in gewissen Grenzen einzustellen und die gleichtirauchsmuster 1 763 873 bzw. zur bekanntgemachten zeitig noch den Vorteil aufweist, daß sie nur ein deutschen Patentanmeldung T 110^cJl VII&21g. Die kleines Streufeld außerhalb der Anordnung erzeugt, in diesen Unterlage, 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 Polschuh ' aufweisen, die Triftstrecke mindestens zwei magnetisch hintereiniich ihrerseits wieder zur Röhrt 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 Daatrmagnetringe bc-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 gcgeneingegencinander geschaltet werden, so daß sich alter- 40 anc'er geschaltet werden, während sie hier hinterniercnde Felder ergeben. Auch ist es möglich, zwi- cinandergeschaltet sind. Die zu lösende A"fgabe, sehen den einzelnen Dauermagnetringen Abstände nämlich das Feld zwischen den einzelnen Dauereinzuschalten, wodurch der Streufluß zwischen den magnetsäulcn im Verhältnis zu dem Feld innerhalb einzelnen Ringmagneten bzw. Oauermagnetringen der Dauermagnetsäule bzw. innerhalb der Triftstreckc wesentlich stärker wird, weil nämlich der unmittcl- 45 einzustellen, bestand bei den Wanderfeldröhren nicht bare magnetische Kraftlinienschluß zwischen den he- und kann nach der Erfindung dadurch gelöst werden, nachbarlen Polen entgegengesetzter Polarität durch daß die Dauermagnetringe in axialer Richtung einden in diesem Raum geschaffenen Luftspalt ver- stellbar angeordnet sind. Zur Korrektur der Georingcrt wird. Auch kann, um die magnetischen mtiriefehler 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 Mehrzwischep. 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 Ualbringen 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 Dauermagnclring eine erheb- Dauermagnetringen können weiterhin gleichzeitig der liehe axiale Höhe aufweisen müßte und sich so ohne Kühlung dienende gegen- oder miteinander verschiebweitercs 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 kammcrklystron ist im Gegensatz zur Wanderfeld- weniger guten magnetischen Querschluß lierbeiführen röhre immer ein erheblicher Abstand zur Aufnahme und dadurch die Rotationssymmctrie des Magnctder Rcsonatorkammcrn in der Umgebung des fcldcs erzwingen und auch den Kraftlinienfluß inncr-HF-Wcchselw'irkungsspaltcs 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-Wcchselwirkungsspaltes Elektronenstrahls in der Nähe des IIF-Wechsel- bzw. drr Resonatoren, beeinflussen. Zwecks besonwirkungsspaltes an das magnetische Feld /wischen derer Führung der magnetischen Feldlinien innerhalb

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<jci liilhliecke und zu dell bciiai lihai leu Dana
■"Hi.ii'tl· i-aiilcn hin können die Polschuhc in die Wandung dei Itiltstiecke liineuiiageudc Ausätze aiii

\tuli können die l'ulschuhe bzw. l'olbleche .'tu ;> J* :i !.im dei (icniucti leiehlcr des l.lekll oncnslr;.!ih ili i.idialei Richtung verschiebbar angeurduet ,ein. I i,u ι iiiesem (ieonieli"ie'"ehler wild ein nicht a\..;lci Einschuß des Elektronenstrahls oder .· IS. e ;· Knicken der Röhre in axialer Richtung \ei- m s: .ü.leii.

' ,11 Aiisfülirungsbeispie-I der E.rfindung ist in der 7.!,InIIiIIg daigestelh und wird im folgenden naher t . In leben. Es zeigt

I ig. ! eine prinzipielle Darstellung tier Dauei-Γ ,: in isäuleii nach der Erfindung,

: ;.;. 1 eine beispielsweise Ausfülmingsfomi für <:.. Anordnung der Polschuhe bzw. der Bleche inner-Ik.Ib einer Dauermagnetsäule,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IU-III in F 1 g. 2 für Dauermagnethalbringe,

1 i g. 4 eine prinzipielle Darstellung der Anordnung in einem Mehrkammerklystron.

Fig. 5 den Feldstärkeverlauf in axialer Richtung im Zentrum der Triftstrecken nach F i g. 4.

In der F i g. 1 sind mit 1 und 2 Triftstrecken eines ι inehleislungsmehrkammerklysirons im Schnitt dar-•'!.siellt, durch die ein Elektronenstrahl in Richtung des Pfeiles 3 hindurchtritt. Jeweils bei 4 befindet sich tin HF-Wcchselwirkungsspalt. Um die Triftstrecken 1 und 2 herum sind zur Führung des Elektronenstrahls Dauermagnetsäulen angeordnet, die aus einzelnen in axialer Richtung magnctisierlen Dauermagnetringcn 5 bestehen. Diese Dauermagnetringe 5 umgeben die Triftstrecken 1 i'nd 2 unmittelbar, weisen aber eine innere lichte Weite auf, die etwas größer als der Außendurchmesser der Triftstrecken 1 und 2 sein kann, um i.icht nur die Montage zu erleichtern, sondern auch die Möglichkeit zu schaffen, dem durch die Dauermagnete erzeugten Feld eine gewünschte Stärke bzw. Richtung zu verleihen. Das Feld innerhalb einer Daucrmagnetsäule ist durch die Pfeile 6 gekennzeichnet, während das Feld zwischen den Dauermagnetsäulen durch die Pfeile 7 gekennzeichnet ist. Die Felder innerhalb der Triftstrecken 1 und 2 weisen daher die gleiche Richtung auf, während die Felder zwischen den Dauermagnetsäulen entgegengesetzt gerichtet sind, so daß der in Richtung des Pfeiles 3 die Triftstrecken 1, 2 durchlaufende Elektronenstrahl Felder alternierender Richtungen durchläuft.

Nach der Erfindung können nun die einzelnen Dauermagnetsäulen an ihrem Anfang bzw. Ende PoI-schulie 8 aufweisen, die besonders dicht an die Tnftstreckcn I und 2 herangeführt sind oder sie sogar durchsetzen, so daß das Feld in der gewünschten Weise innerhalb der Triftstiecken 1 und 2 eizeugt wird. Zwischen den einzelnen Dauermagneten 5 der Datiermagnetsäulen sind Zwischenräume 9 vorgesehen, die einerseits eine gute Kühlung der Triftstrecken 1 und 2 ermöglichen, wobei die Wärme in Richtung der Pfeile 10 abströmt, andererseits aber innerhalb der Zwischenräume die Anordnung von ferromagnetische!! Blechen ermöglichen, um die Stärke bzw. Richtung des magnetischen Feldes, gekennzeichnet durch riv Feldlinien 6, innerhalb der Triftstrecken 1,2 und das Verhältnis des Feldes inmrli;ilb der Triftstrcckcn 1,2 zum Feld bzw. ucn Feldern /wischen zwei Dauennagnctsaukn, gekennzeichnet durch die Feldlinien 7, einzustellen, il h. eine RiH;:tionss\ mnieli ic zu ei zwingen.

Bei der loluenden Betrachtung sei das Achsenlekl inneihalb der Daiicmiagneisaulc mil H₁ und das Feld außerhalb der I laiicrmagnctsaulc mit //, bezeichnet. Das Verhältnis dei beiden I ekler zueinander kann nun zunächst daduich geändert werden, thill zwischen den l'olschuhen 8 eine verschieden große Anzahl \mi Daueiniagneinngeii 5 oder Daueimagn-.Mi iugc 5 mit uiiteischiedlichen Duichmesseiu anueoidnei werden. Eine weiteie Beeinfhissungi-.niöglichkeii dieses Verhäliiiis.,.-s det Felder //, zu Il, kann dadurch bewirkt weiden, dall die Zwischeiliäuine zwischen den einzelnen Daiiermagnelnngen 5 jeder Dauermagnetsaule unterschiedlich eingestellt oder durch weichmagnetische Scheiben oder Bleche überbrückt werden.

So is! in F i g. 2 eine Ausführung gezeigt, bei der zwischen zwei Dauermagnetrinj· a 4 ferromagnetische Bleche 11 und 12 angeordnet sin!. Diese sind in radialer Richtung gegeneinander verschiebbar, so daß dutch ein weiteres Herausziehen der inneren Bleche 12 ein anderer Feldverlauf erreichbar ist wie durch Here;iischieben der äußeren Bleche 11 in Richtung auf die Außenwandung 13 der Triftstrecke 1 bzw. 2. Diese Bleche können vorzugsweise aus weichmagnetischem Werkstoff ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, falls erforderlich, diese Bleche aus Kupfer oder Aluminium auszuführen. Zwischen den Blechen 12 sind auf dem Umfang verteilt, Abstandshalter angeordnet (nicht dargestellt), die eine unverrückbare Lage der Bleche zueinander festlegen, aber den Zutritt oder Abfluß der Kühlluft bzw. des Kühlmediums durch die Zwischenräume 9 hindurch nicht behindern. Der eine Polschuh 8, dargestellt auf der linken Seite der Fig. 2, weist einen Ansutz 14 auf, der in die Wandung der Triftstrecke 1 hineinragt und auf diese Weise eine besondere Führung des Feldes ermöglicht. Die Feldlinien werden also an dieser Stelle weiter in Richtung auf die Achse der Triftstrecke 1 bzw. 2 gebündelt.

In beiden Ausführungsbeispietcn sind die Dauermagnetringe 5 in axialer Richtung magnetisiert.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IH-IIΪ der F i g. 2 für eine besondere Ausführungsform der Dauermagnetringe 5. die in diesem Falle aus Halbringen 15 und 16 bestehen. Derartige Halbringe werden in jedem Fachmann geläufigen Haltevorrichtungen, die mit den l'olschuhen 8 kombiniert werden kö..inen, einander unverrückbar festgehalten.

F i g. 4 zeigt eine Anordnung der Dauermagnetringe 5 im Prinzip ähnlich Fig. 1 linier Forilassup.g der Einstcllmechanismen, Zwischenbleche u. dgl.

F i g. 5 zeigt für die Anordnung nach F i g. 4 den Feldstärkevcrl uf im Zentrum der Triftstrecken f. und 2. Die Kennlinie 17 gilt für die Triftstrecke 1. die Kennlinie 18 für die Triftstrecke 2.

Durch die Einstellung der Abstand? zwischen den Dauermagneten 5 und/oder den verschiedenen Ausfüllungen der Zwischenräume 9 mit fcrromagne tischen oder diamagnetische Werkstoffen gelingt es, den Kennlinicnverlatif der Kennlinien 17 bzw. 18 an den der Kennlinien 19 und 20, also an den zwischen t.\cn Dauermagnetsäulen bestehenden anzupassen. WoI)Ci z. B. eine Änderung der Kennlinien 17 und 18 vom ausgezogenen zum gestrichelten Verlauf nur eine vernachliissigbar geringe, also praktisch keine Ände-

rung des Verlaufes der Kennlinien 19 und 2(1 bewirken.

Die Wclligkcit des Elektronenstrahls, der die Triftstrecken 1 und 2 sowie den ΪI ί-'-Spult »4 diireliliiufl. isl geringer, wenn die Kennlinien 19 und 21t /wise-hen sich die in I·' i g. 5 gezeigte 11 i π ·> ti 11 el ι in li /eigen, und /war gegenüber einem Zustand diine I:insattelun'j. Dabei ist vorausgesetzt, daß innerhalb der Dauermsgiietsäülen. also tlie Kennlinien 17 und 18. eine ähnliche F.insattclung. die nur durch den Einsatz der lirfindiing möglich wird, /eigen.

Ils gelingt jetzt aber, tlie Welligkeit des Elektronenstrahls bis z. B. einen Faktor vier zu verkleinern, wenn die Einsattelungen der Kennlinien 17 und 18 der /wischen 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 Dauerniagnetsäulen. die außerhalb der Triftstreeke angeordnet wurden, für die Aufbringung eines Feldes von 40(1 Oerstedt in einer Triftstrecke mit vier Dauerinagnetsäuleii ausgerüstet, die einschließlich der Polbleehe ein Gewicht von etwa IOC kg aufweisen. Sollen mit der Anordnung nach der Erfindung die gleichen Feld-Märken, afso wiederum 400 Oerstedt. innerhalb der lriftstrecke aufgebracht werden, so ist jetzt nur ein Gewicht von etwa 20 kg notwendig, und zwar einschließlich der -zugehörigen Polbleehe bzw. Polschuhe und Bleche innerhalb der Dauermagnetsäulcn. Dadurch ist es jetzt möglich, auch größere Mchrkammerkhstrons besser zu transportieren, d.h. bei der Herstellung die Dauermagnetfokussiereinheiten bereits zu montieren und nicht erst am Ort des Hinsatzes.

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

Alle Anordnungen nach der Hrfindung 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 F.iektronenstrahles wesentlich verbessert werden konnte.

Die Daucimagnctringc 5 können aus in axialci Richtung vorgerichtetem, keramischem oder sonstigem ferromagnetische!!! Wi rkxlolf bestehen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Pcrmanentmagnetisehe P'okussierungsanoirtiung für ein Mehrkammerklystron mit in Richtung des Elektronenstrahls zur Führung desselben dienenden und eine wechselnde Richtung aufweisenden magnetischen Feldern, die durch in axialer Richtung magnetisiert«:, gcgcbenentalls an ihren Hndcn Polschuhc aufweisende, /ur Erzeugung rotationssymmetrischer magnetischer Felder jede Triftstrecke koaxial umfassende Dauermagnetringe erzeugt wej-den, dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne 1 riftstrccke mindestens zwei magnetisch hinteremandergeschaltete. zwischen sich einen Zwischenraum aufweisende Dauermagnetringe angeordnet sind.

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

'S. Fokussierungsanordinmg nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dauermaanetrinr 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 weichmagnciischem Werkstoff bestehende Bieche angeordnet sind.

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

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen