DE1808488A1

DE1808488A1 - Verbesserte Magnetrone und zugehoerige Anschluesse

Info

Publication number: DE1808488A1
Application number: DE19681808488
Authority: DE
Inventors: Staats James Edward
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-11-14
Filing date: 1968-11-13
Publication date: 1969-08-28
Also published as: US3510724A; CH499873A; SE340660B; GB1248227A; FR1591843A; NL6816020A

Description

Verbesserte Magnetrone und zugehörige Anschlüsse

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetrone und insbesondere auf diejenige Art, in der sich die Wellen in axialer Richtung ausbreiten. Bekannte Vorrichtungen der hier interessierenden Art weisen normalerweise nur einen Hohlraum auf, der bei der Betriebsfrequenz der Vorrichtung in Resonanz schwingt. Dieser Hohlraum wird gewöhnlich durch die Anode begrenzt. In derartigen Vorrichtungen sind die hochfrequenten Spannungen der Kathode in bezug auf die Anode von Natur aus unsymmetrisch, hieraus folgt .ein* elektronischer Wirkungsgrad, der geringer ist als der optimale Wirkungsgrad. Weiterhin weisen diese Vorrichtungen infolge der Widerstandsverluste auch einen kleinen Kreiswirkungsgrad auf, da in dem Hohlraum hohe Ströme umlaufen.

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Gemäß einer Ausführungsform nach dieser Erfindung enthält eine Mikrowellenröhre mit gekreuzten Feldern eine Anode, die einen axial verlaufenden ersten Hohlraumresonator begrenzt und einen inneren axial verlaufenden Raum schafft. In diesem Innenraum ist eine axial verlaufende Kathode angeordnet, die zusammen mit der Anode einen axial verlaufenden kreisförmigen Wechselwirkungsraum zwischen der Anode und der Kathode bildet. In der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Anode ist ein Polplattenpaar entsprechend angeorndet, um ein Paar Endräume zu begrenzen, die mit den Lnden des Wechselwirkungsraumes in Verbindung stehen. Die Endräume und der Wechselwirkungsraum bilden einen zweiten Hohlraum, der bei der gleichen Frequenz wie der erste Hohlraumresonator¹ resonant ist."

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines Magnetrons, das eine Ausführungsform gemäß dieser Erfindung enthält, und sie zeigt bestimmte Verbindungen für das Magnetron. In dieser Ansicht sind die Bauelemente zum Teil aufgeschnitten und zum Teil im Querschnitt dargestellt.

Fig. 2 ist ein vergrößerter vertikaler Querschnitt eines Teiles des Magnetrons nach Fig« 1®

Fig· 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von Anodenteilen des Magnetrons« In dieser Ansicht sind die Anodenteile mit Abstand zueinander dargestellt«,

Fig. *i ist ein horizontaler Querschnitt eines Teiles des Magnetrons und zeigt bestimmte Einzelheiten der Anode und der Kathode.

Fig. 5 und 6 sind graphische Darstellungen, in-denen mehrere Betriebskennlinien der Vorrichtung nach Fig» I und 2 eingetragen sind«

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung und zeigt Spannungsänderungen der Kathoden- und Anodenrippen in der nach den Fig. 1 und 2,

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Fig. 8 zeigt graphisch einen typischen Feldverlauf in bekannten Vorrichtungen einer allgemeinen Art nach den Figuren 1 und 2. '

Fig. 9 zeigt graphisch den Feldveriauf der Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2.

In den Figuren 1 und 2 ist ein die Erfindung umfassendes Magnetron gezeigt. Die spezielle gezeigte Vorrichtung ist eine Mikrowellenröhre mit gekreuzten Feldern und doppelt gefalteter Anode von ganz allgemeiner Art, die in der deutschen Patentanmeldung P 15 Hl 926,8 beschrieben worden ist. Die Konstruktion und die allgemeine Wirkungsart einer Vorrichtung dieser Art sind in dieser Anmeldung beschrieben.

Das Magnetron oder die Entladungsvorrichtung 1 nach den Figuren 1 und 2 enthält im allgemeinen eine Anode 2 mit einem Zylinder 3 sowie ein Paar Anodenteile oder Abschnitte 4 und 5, eine Kathode 6, ein Paar gegenüberliegender Stirnplatten oder Polstücke 7 und 8, ein oberes Stirnteil 9 und ein unteres Stirnteil 10. Der Anodenzylinder 3 ist röhrenförmig und seine innere Oberfläche 11 ist zylindrisch und sein Querschnitt ist im wesentlichen an allen Punkten kreisförmig. Auch die äußere Oberfläche 12 des Anodenzylinders ist zylindrisch. Die innere Oberfläche 11 weist an jedem Ende einen M Absatz auf, der eine obere Endwandung 13 und eine untere Endwandung m begrenzt.

Etwa in der Mitte des Zylinders ist ein Pumpstutzen 15 befestigt, der nach außen ragt. Der Stutzen ist gegenüber dem'Zylinder hermetisch abgeschlossen und führt durch diesen .hindurch, s.o daß er mit dem Innenraum der Vorrichtung in Verbindung steht, um die Vorrichtung während der Herstellung evakuieren zu können. Auf eier Außenfläche 12 des Zylinders ist weiterhin eine übereinander liegende Reihe von Kühlrippen 16 angeordnet, die auf irgendeine Weise, wie z.B. durch Schweißen, an der Hülse 3 befestigt sind. Der Zylinder 3 und die Kühlrippen 16 werden aus einem Metall mit guter thermischer Leitfähigkeit wie z.B. Kupfer gebildet, um die Wärme aus dem Innenraum der Vorrichtung abzuleiten und sie an die Umgebung

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abzustrahlen.

Die Anodenabschnitte oder Anodenteile 4 und 5 sind im allgemeinen als von der inneren Oberfläche 11 des Zylinders nach innen ragende Ansätze ausgebildet. Die Konstruktion der Anodenteile ist in Fig. 3 genauer gezeigt. Das Anodenteil 4 ist im allgemeinen kreisförmig und enthält einen Hauptteil 17 mit einer äußeren Endwand 18 und einer äußeren Kreiswand 19, die so bemessen ist, daß sie gut auf die Innenwand 11 des Zylinders paßt, und sie ist mit dieser durch irgendwelche Mittel, z.B. einer Lösung, verbunden. Gegenüber der Endwand 18 ist das Hauptteil ausgeschnitten oder mit einer Vertiefung versehen, um eine innere Kreiswand 20 .zu bilden, die konzentrisch zu der äußeren Wand liegt, aber einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist. Weiterhin wird dadurch eine dazwischen liegende Endwand 21 erzeugt, die parallel zu der Endwand 18 und senkrecht zu den Kreiswänden 19 und 20 angeordnet ist. Das äußere Ende der inneren Kreiswand 20 steht mit einer inneren Endwand 22 in Verbindung, die das andere Ende des iiauptteiles 17 begrenzt. Die Endwand 22 ist in einer Ebene parallel zu den Endwänden 18 und 21 angeordnet» Das Hauptteil 17 ist mit zahlreichen axial verlaufenden Segmenten 2 3 versehen, die im wesentlichen auf der gesamten Länge des Hauptteils radial nach innen in den axial verlaufenden Raum innerhalb des Anodenteiles ragen. Jedes Anodensegment ist mit einer Strebe oder Rippe 24 versehen, welche über die Endwand 22 in Längsrichtung hinausragt.

Das Anodenteil 5 ist ähnlich ausgebildet. Es weist einen Uauptteil 25 mit einer äußeren Endwand 26, eine äußere Kreiswand 27, die an die innere Oberfläche 11 des Zylinders angepaßt und verlötet ist, eine innere Kreiswand 28, eine dazwischenliegende Knawand 29 und schließlich eine innere Endwand 30 auf. Von dem Hauptteil 2 5 ragen zahlreiche Anodensegmente 31 radial nach innen in den axial verlaufenden Raum innerhalb des Anodenteils 5, und diese Segmente verlaufen praktisch über den ganzen Hauptteil 2 5 in axialer Richtung. Von dem inneren Ende eines jeden Anodensegmentes erstreckt sich über die Endwand 30 hinaus eine Strebe oder Rippe 32.

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Wie am besten aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, ragen die Streben oder Rippen 2»+ bei vollständig zusammengesetzter Anode jeweils in eine der Vertiefungen 33 hinein, die zwischen den Anodensegmenten 31 vorgesehen sind. Auf entsprechende Weise ragen die Streben oder Rippen 32 in Vertiefungen 34 hinein, die zwischen aen Anodensegmenten 23 ausgebildet sind, wobei jede Strebe mit Abstand zu den gegenüberliegenden Segmenten angeordnet ist. Das Anodenteil 4 ist in der Nähe des oberen Endes des Zylinders 3 (s. Fig. 2) und das Anodenteil 5 ist in der Nähe des unteren Endes des Zylinders befestigt.

Nach der Zusammensetzung bilden der Zylinder 3 und die Anodenteile 4 und 5 zusammen einen äußeren axial verlaufenden Raum 35. Dieser Raum 35 ist kreisförmig und wird auf seinem äußeren Umfang durch die innere Oberfläche 11 des Zylinders auf seinem inneren Umfang durch die inneren Kreiswände 20 und 28 und an seinen oberen und unteren Enden durch die Zwischenwände 21 und 29 begrenzt. Die Anodensegmente 23 und 31 sowie die Rippen 24 und 32 bilden zusammen einen zweiten oder inneren axial verlaufenden Raum 36, in uem die Kathode 6 angeordnet ist. Der Raum zwischen der äußeren Oberfläche der Kathode und den inneren Oberflächen 37 der Anodensegmente und der Rippen schaffen einen kreisförmigen axial verlaufenden Wechselwirkungsraum 38. Auch die inneren Endwände 22 und 30 sind voneinander getrennt, um dazwischen einen kreisförmigen radial verlaufenden Kanal 39 zu bilden, der den Außenraum 35 an seinem Mittelteil mit dem Mittelstück des Innenraums 36 und die Mitte des Wechselwirkungsraumes 38 verbindet.

Insbesondere aus den Figuren 2 und 4 geht hervor, daß die Kathode eine zylindrische Metallwandung UO aufweist, deren Achse mit der Achse der Vorrichtung zusammenfällt. Auf dem oberen Ende der Wand 40 ist ein obererer Abschlußschirm 41 aus Metall und auf dem unteren Ende ist ein unterer Abschlußschirm 42, ebenfalls aus Metall, angebracht. Der obere Abschlußschirm steht mechanisch und elektrisch mit einem Kathodenstutzen 43 in Verbindung, Der untere Abschlußschirm ist an einem hohlen zylindrischen Keramikisolator befestigt,

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Die Kathodenwandung 40 ist mit einem gesinterten porösen überzug 45 versehen, der mit einem geeigneten elektronen-emittierenden Oxydmaterial getränkt ist, so daß bei Erhitzung der Kathode 6 der Überzug 4 5 leicht Elektronen aus seiner äußeren Oberfläche emittiert. Insbesondere aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Überzug 4 5 derartig geformt ist, daß zahlreiche nach außen ragende Vorsprünge 46 entstehen. Die Zahl der Vorsprünge 46 ist gleich der Summe der kombinierten Anodensegmente und der vorstehenden Rippen. Wenn beispielsweise auf dem Anodenteil 4 fünfzehn Legmente und Rippen vorgesehen sind und sich auf dem Anodenteil 5 ebenfalls fünfzehn Segmente und Rippen befinden, ist die Summe dreißig, und dann sind auch dreißig Vorsprünge 46 vorhanden. Die äußere Oberfläche des Überzuges 4 5 zusammen mit den inneren Oberflächen 37 und den Segmenten und Rippen begrenzen den Wechselwirkungsraum 38. Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Überzug 4 5 eine unterschiedliche Dicke aufweist. Genauer gesagt, ist sie abgestuft, wobei sich die größte Dicke an den Enden des Anodenteiles befindet, und der dünnste Teil des Überzuges liegt in der Mitte quer zu der Mittellinie in Linksrichtung der Vorrichtung^

Die Kathode 6 ist indirekt beheizt, und hierfür ist innerhalb der Kathodenwandung 40 ein Heizelement 47 in Form eines gewickelten Heizdrahtes vorgesehen, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Kathodenwandung 40 erstreckt und der nach innen in kurzer Entfernung von der inneren Oberfläche der Wandung angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt das obere Ende des Heizelementes 47 ein äußeres Ende oder Anschluß 48, der mechanisch und elektrisch mit dem Kathodenstutzen 43 verbunden ist, so daß das obere Ende der Kathode und das obere Ende des Heizelementes elektrisch und mechanisch miteinander in Verbindung stehen. Das untere Ende des Heizelementes 47 weist ein äußeres Ende oder einen Anschluß 49 auf, der durch eine in der unteren Abschlußkappe 42 gebildete Öffnung 50 hindurchführt und einen Abstand zu der Abschlußkappe aufweist. Das äußere Ende des Abschlusses 49 ist mit dem oberen Ende eines Leiters 51 elektrisch verbunden. Der Leiter $1 ist aus Nickel hergestellt und ragt nach außen in ein mit Gewinde versehenes Verbindungsstück 52. Das Verbindungsstück 52 ist

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in einem geeigneten Sitz in dem Isolator 44 eingepaßt und ist mit diesem durch irgendwelche geeigneten Mittel verbunden. Beispielsweise kann ein Dichtteil 53 angelötet sein, das über das untere Ende des Isolators 44 und dann teilweise an seiner Außenwand nach oben läuft. Somit ist das Verbindungsstück 52 sicher in seiner Lage mit dem Isolator gehalten. Mit dem äußeren Gewindeende des Leiters 52 ist ein Filterleiter 44 a aus Metall verbunden. ·

Die oberen und unteren Polstücke 7 und 8 sind innerhalb der äußeren Enden des Anodenzylinders 3 befestigt und bilden Endplatten für die Vorrichtung 1. Die Polstücke sind aus einem Material her- '% gestellt, dessen magnetische Permeabilität hoch ist« Ein geeignetes Material ist ein Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, das mit Kupfer plattiert ist, um die Oberflächenleitfähigkeit für die Mikrowellen zu erhöhen. Jedes Polstück 7 und 8 weist eine zylindrische Gestalt auf und enthält eine erste im wesentlichen flache Polplatte 54 bzw. 55, die in einer Ebene liegt, die auf eier Längsachse der Vorrichtung senkrecht steht und auf einer Linie mit dem Wechselwirkungsraum 38 sowie den Anodenteilen 4 und 5 liegt. Jede Polplatte 54 und 55 weist einen vorbestimmten Abstand zu den gegenüberliegenden Enden der Anodenteile auf, um Endräume vorbestimmter Abmessungen 56 bzw. 57 zu bilden. Jeaes Polstück weist einen nach außen gebogenen kreisförmigen"Flansch μ 58 bzw. 59 auf, der von den abgesetzten Teilen des Zylinders 3 aufgenommen wird, die die oberen und unteren Endwände 13 und 14 bilden, wobei diese Endwände das entsprechende Polstück tragen.¹ Die Krümmung in den Polstücken zwischen der Polplatte und aem Flansch ist so angeordnet, daß sie von dem entsprechenden abgesetzten Teil des Zylinders 3 aufgenommen wird, so daß die Polplatten 54 und 55 über ihre gesamte Oberfläche bezüglich des Zylinders 3 radial nach innen praktisch flach sind,· Die Flansche 58 und 59 sind mit den gegenüberliegenden Teilen des Zylinders 3 während des Herstellungsverfahrens hermetisch abgedichtet, u'm in diesen Gebieten eine Abdichtung zu erzeugen. Die Stirnplatte 54 ist mit einer Mittelöffnung 59 versehen, die im allgemeinen auf einer Linie mit dem oberen Ende der Kathode 6 liegt. Eine ähnliche Mittelöffnung 60 ist in der Stirnplatte 55 vorgesehen,

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die mit dem unteren Ende der Kathode ausgerichtet ist. Diese öffnungen nehmen die oberen und unteren Anschlüsse der Kathode und des hindurchführenden Heizelementes auf.

Das obere Stirnteil 9 sowie das untere Stirnteil 10 sorgen für eine hermetische Abdichtung zwischen den zugehörigen Polstücken 7 und 8 und den entsprechenden Verbindungen mit der Kathode unci/ oder dem Heizelement. Das obere Stirnteil 9 ist mit einem kurzen Rohr 61 versehen, dessen unteres Ende in den öffnungen 59 angeordnet und beispielsweise durch Löten^ hermetisch abschließena mit der Polplatte 54 verbunden ist. Das Rohr verläuft von der Polpldtte 54 im wesentlichen konzentrisch mit der Längsachse der Vorrichtung und der Achse des Kathodenstutzens 4 3 nach oben. Das obere Lnae des Rohres 61 nimmt das untere Ende eines kreisförmigen Isolators 62 auf. Ein Ring 63 paßt gut in einen Absatz in dem unteren Lnde:· des Isolators 62 und läuft auf dem Umfang um den Kathodenstutzen

43 herum, um dazwischen eine Unterstützung zu bilden. Das obere Ende des Isolators 62 ist von einer Kappe 64 umgeben und aas gegenüberliegende Ende des Kathodenstutzens 43 ist mit beiden, beispielsweise durch Löten, hermetisch abgedichtet. Das Rohr 61 und die Kappe 64 sind beide aus einem Material geformt, das leicht sowohl mit einer metallischen als auch mit einer keramischen Oberfläche verbunden werden kann. Ein Beispiel für ein derartiges Material ist eine "FERNICO-"Legierung, die in einer typischen Zusammensetzung 54 % Eisen, 28 % Nickel und 18 % Kobalt enthält. Es ist ersichtlich, daß das obere Stirnteil 9 für eine gute hermeti-

sehe Abdichtung sorgt und weiterhin eine elektrische Isolierung zwischen dem oberen Polstück 7 und dem Ausgangsleiter in Form eines Kathodenstzens 43 erfolgt. Das Stirnteil sorgt weiterhin für die notwendige mechanische Halterung für die Kathode 6, damit sie innerhalb der Kathode 2 justiert ist.

Das untere Stirnteil 10 weist einen kreisförmigen Keramikisolator

44 auf, dessen Außendurchmesser gerade ein wenig kleiner ist als der Durchmesser der öffnung 60 in der unteren Polplatte 55, und dessen Innendurchmesser gerade ein wenig größer ist als der Außendurchmesser des Teiles der unteren Anschlußkappe 42, die die öffnung 50 bildet. Die untere Abschlußkappe 42 ist auf dem oberen

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Ende des Isolators 44 gehalten, wobei die den Rand bildende öffnung 50 innerhalb der Innenöffnung des Isolators angeordnet ist, so daß der Isolator zur Zentrierung und Halterung des unteren Endes der Kathode dient bezüglich des unteren Polstückes 8 und insbesondere der unteren Polplatte 55.

Der Isolator 55 verläuft nach außen ein gutes Stück über die Polplatte 55 hinaus und ist mit einem Dichtteil 65 versehen, das kreisförmig ist und den Isolator 44 umgibt. Zu diesem Dichtteil gehört ein Befestigungsflansch 66, der an der Außenfläche der Polplatte 55 durch geeignete Mittel wie z.B. Löten befestigt ist. Das Dichtteil enthält weiterhin einen äußeren Flansch 67, der die " Außenfläche des Isolators 44 umgibt, mit ihm in Verbindung steht und an ihm befestigt ist. Das Dichtteil 6 5 ist aus dem gleichen Material wie die Hülse 61 und die Kappe 64 hergestellt und ist sowohl gegenüber der Stirnplatte 55 als auch dem Isolator 44 hermetisch abgeschlossen. Das äußere Ende des Isolators 44 trägt eine zweite Dichtung 53, die einen kreisförmigen Flansch b8 aufweist, der das äußere Ende des Isolators 44 und mit diesem abgedichtet ist und weiterhin einen radialen Flansch 69, der zwischen dem i^nde des Isolators 44 und dem gegenüberliegenden Ende des Filterleiters 44a nach innen läuft. Die Dichtung 53 ist aus dem gleichen Material wie die Dichtung 65 gebildet und ist sowohl gegenüber dem Isolator 44 als auch dem Leiter 44a hermetisch abgeschlossen. Das unte- Λ re Stirnteil 10 dichtet deshalb das untere Ende der. Vorrichtung 1 hermetisch ab und sorgt weiterhin für eine Isolierung zwischen dem unteren Lnde der Kathode 6, dem zugehörigen Polstück 8 unci α ein heizelement 47, Zugleich wird eine mechanische Halterung des unteren Endes der Kathode 6 und des unteren Endes des Heizelementes 47 geschaffen.

Wenn die Vorrichtung 1 als Mii-ro^öllenrohre mil gekreuzten Feldern in einen Hikrowellenkreis eini.'o-_-.ei.ät ist, werden öle Pol* ι s.f.ke 7 und- 8 verwendet j ein magnetic.-ίκ=-- 'Uoichfelü hi-r-vo-i^.tii'-uf ^ίΛ-η, u.ib in axialer Richtung durch die vt:n-t=u --Mitinon Rü*«*»* üirr^riidlb oea Λιίουβη- ;:y li/:'isU--s 3 Ιιίί\ά·-α'-·:Αίχ'-~ϊι^ί. > fr·:, -esv^ä·' r-e h * ν t ■:',:) 11 «-üer;9s <u :> gnt¹ tische

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axial verlaufenden Raum-36, dem Wechselwirkungsraum 38_y im radial verlaufenden Ringkanal 39 und den Endräumen 56 und 57. Zu diesem Zweck sind zwei Magnetspulen 70 und 71 vorgesehen, von denen cii^ Spule 70 an dem oberen Ende der Vorrichtung und die Spule 71 an dem unteren Ende der Vorrichtung angeordnet sind, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Magnetspulen 70 und 71 sind als Torusspulen ausgebildet, aus einem' elektrisch leitenden Draht gewickelt und um die Magnetkerne 72 bzw, 73 herumgelegt. Die Kerne sind jeweils zylinderförmig und innerhalb der Öffnung der zugehörigen Magnetspule angeordnet. Weiterhin ist über dem Oberteil Ger Spule 70 ein nach außen ragender Flansch 74 und ein ähnlicher Flansch 7 5 unter der Spule 71 vorgesehen. Ein geeignetes Gehäuse 7 5a ist auf einem Ende zwischen der Spule 70 und dem Flansch 74 unü auf dem anderen Ende zwischen der Spule 71 und dem Flansch 7 5 befestigt» Es bildet sowohl eine mechanische Verbindung als auch eine p,ute Magnetbahn zwischen diesen Teilen. Die Polstücke 7 und 8 _s oie Magnetkerne 72 und 73, die Flansche TH und 75 sowie das Gehäuseteil 75a sind alle aus einem magnetisch hochpermeablen Material, wie beispielsweise aus weichem Eisen oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt« Wenn man die Magnetspulen 70 und 71 erregt, baut sich zwischen den Polstücken 7 und 8 ein starkes unü homogenes magnetisches Gleichfeld auf, das sich in axialer Richtung durch die Zwischenräume innerhalb der Vorrichtung erstrec;■ t., Um eine gute Hochfrequenzverbindung zwischen den Kernen 7 2 uric "a und den gegenüberliegenden Polstücken 7 und 8 sicherzustellen, sind zwischen den in radialer Richtung außen liegenden Ecken der Kerne 7 2 und 7 3 und dem gegenüberliegenden Polstück 7 bzw« 8 geeignete Hochfrequenzringe 72a und 73a vorgesehen«

Insbesondere anhand der Fig. 1 der Zeichnungen werden jetzt Mittel beschrieben, die zur Bildung bestimmter Verbindungen für die Mikrowellenröhre mit gekreuzten Feldern wünschenswert sind» Auf ier Innenfläche des Magnetkerns 72 ist eine elektrisch leitende äußere Hülse 76 angebracht, die durch den Magnetkern 72 hindurchführt, der dazu dient, die Hülse mit der Anode zu verbinden. Das ■■be:ce Ende der äußeren Hülse wird von dem herabhängenden Ende 77 röhrenförmigen Leiters 78 aufgenommen₉ der aus einem elek=· leitenden Material gebildet ist₀ Der röhrenförmig® Leiter

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78 besitzt T-Form und umfaßt einen herabhängenden röhrenfövndρ, Schenkelteil 77 und ein Paar sich in entgegengesetzte Richtungen erstreckende Querteile 79 und 80, die auch eine röhrenförmige Gestalt besitzen. Von dem Ende des Querteiles 79 wird ein röhrenförmiger elektrischer Leiter 81 aufgenommen, der mit dem Arm mechanisch und elektrisch verbunden ist, um eine Verlängerung des Querteiles 79 zu bilden. Innerhalb des'ersten röhrenförmigen Leiters 81 sowie dem Querteil 79 befindet sich ein zweiter röhrenförmiger Leiter 82, der aber durch eine Hülse 83 aus elektrisch isolierendem Dielektrikumsmaterial von den anderen beiden Teilen getrennt ist. Die hülse 83 besteht vorzugsweise aus einem synthetischen organischen Kunstharz, das vorzugsweise Tetrafluorätnylen * ist, das unter dem Handelsnamen "Teflon" verkauft wire«. Die Isolierhülse isoliert zwar Gleichstrom und elektrische Energie mit 50 und 60 Hertz, ist aber für Hochfrequenzenergie durchlässig.

Der Kathodenanschluß ·*3 ist mechanisch und elektrisch mit einer elektrisch leitenden inneren Hülse 84 verbunden. Diese Innenhülse verläuft durch die äußere Hülse nach oben in dem röhrenförmigen Leiter mit T-Form. Die innere Hülse ist mechanisch mittels einer geeigneten Isolierscheibe 85 justiert, die die innere Hülse eng umgibt und durch Ineinandergreifen mit dem oberen Ende der äußeren Hülse 76 und einem in dem herabhängenden Schenkelteil 77 des röhrenförmigen Verbindungsstückes 78 in seiner Lage gehalten ist. ä An seinem oberen Ende ist die innere Hülse mechanisch, und elektrisch mit einem Innenleiter 86 verbunden, der durch die Leiter 81 sowie 82 und den Arm 79 hindurchführt, um damit eine koaxiale Übertragungsleitung zu bilden. Der Innenleiter 86 verläuft auch durch den Arm 80 und die Kupplung 87 hindurch, die'an dessen Ende befestigt ist. Der Arm 80 und die Kupplung 8? bilden zusammen mit dem Innenleiter 86 geeignete Verbindungsstücke zur Verbindung der bntladungsvorrichtung 1 mit einer geeigneten Last, die von der Entladungsvorrichtung erregt werden soll.

Das Ende des röhrenförmigen Leiters ist mit einem quer verlaufenden Abschnitt 88 versehen, der sich im wesentlichen quer über das gesamte Ende des Leiters 82 erstreckt^ und eine leitende Schraube oder Stutzen 89, der in das Ende jigs» inneren Leiters 86 einge-

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schraubt ist, greift an dem quer verlaufenden Abschnitt 38 an uhd verbindet an dieser Stelle mechanisch und elektrisch die inneren und äußeren Leiter. Somit ist dieser Endpunkt mit einem Kurzschluß oder einem Punkt sehr geringen Potentials versehen. Der Innenleiter 86 ist sowohl mit Bereichen eines grofien Durchmessers wie z.B. bei 90 gezeigt ist, und mit Bereichen eines kleinen Durchmessers, wie es z,B. bei 91 gezeigt ist, ausgebildet, um auf diese Weise kapazitive und induktive Abschnitte in der koaxialen Übertragungsleitung zu erzeugen_s wie es in der Technik allgemein bekannt ist. Durch eine geeignete Bemessung dieser verschiedenen Bereiche wird von dem querverlaufenden Abschnitt zu' der Verbindung 92 des Leiters 86 und der Innenhülse 85 eine Übertragungsleitung hergestellt, deren effektive elektrische Länge ein Viertel der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz der Vorrichtung 1 beträgt. Der Teil der ÜbertrWgsleitung von der Verbindung ⁽J2 zu der Verbindung 9 3 des Kathodenstutzens 4 3 und des oberen Abschlußschirmes 11 ist auch so ausgelegt, daß seine effektive elektrische Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz der Vorrichtung 1 ist. Diese Anpassung erhält man durch Regulierung der relativen Größe des Kathodenstutzens 4 3 und der Innenhülse 84 bezüglich der äußeren Hülse 76 und des Schenkelteiles 77 des Leiters 78. Diese zwei Übertragungsleitungsabschnitte bilden eine Übertragungsleitung, die effektiv gleich der halben Wellenlänge bei Betriebsfreuqnez der Vorrichtung ist. Weiterhin bewirken.sie, daß das Gebiet der Verbindung 9 3 darauf gerichtet ist, ein Punkt geringer Impedanz zu sein, unabhängig von der Last, die hiermit über die Kupplung 87 in Verbindung steht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, nimmt an dem unteren Ende aer Vorrichtung innen der Magnetkern 7 3 einen Filterdeckel 94 auf, der mit Abstand zu dem Filterleiter 44a angeordnet ist. Der Filterdeckel 94 und der Magnetkern 73 sind durch eine dazwischen eingepaßte Isolierhülse 9 5 physikalisch voneinander getrennt. Die Hülse 95 ist aus einem elektrisch isolierenden Dielektrikums?- material, wie z.B. dem synthetischen organischen Kunstharz Tetrafluoräthylen, hergestellt, um für eine Isolierung zwischen dem Magnetkern und dem Filterdeckel für Gleichstrom und 60 Hertz-Leistung zu sorgen, diesen Überaajis ^^»ry a]^iahzeitig für elektri-

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sehe Hochfrequenzenergie leicht durchlässig zu machen. Das untere Ende des Deckels 94 ist mit einem quer verlaufenden Abschnitt ausgebildet, der praktisch vollständig über das Ende des Deckels verläuft. Ferner ist ein leitender Stutzen oder Schraube 97 in das untere Ende des Filterleiters eingeschraubt und greift an dem quer verlaufenden Abschnitt 96 an, um diesen Abschnitt 9 6 in einem festen elektrischen Kontakt mit dem Filterleiter 44a zu halten, hierdurch wird für ein Heizelement eine Verbindung hergestellt, die eine koaxiale Energieleitung bildet. Bei einer zweckmäßigen Bemessung dieser Elemente besitzt diese Leitung von ihrem Ende zu der unteren Abschlußkappe 42 eine effektive Länge, die gleich einer viertel Wellenlänge bei Betriebsfrequenz der Vorrichtung ist. ^ Da das Ende 96 ein Punkt mit geringem Widerstand ist, neigt der Bereich von.einem Viertel der Wellenlänge dazu, einen hohen Widerstand zwischen der Abschlußkappe 42 und der gegenüberliegenden Polplatte 55 herzustellen.

Fig. 2 zeigt, daß die Kathode 6 und das Heizelement 47 innerhalb eier Kathode eine koaxiale Energieleitung bilden, die an der Abschlußkappe 41 mit geringem Widerstand versehen ist und die an der Abschlußkappe 42 offen ist. Der Raum zwischen der zylindrischen Metallwandung 40 und dem schraubenförmig gewickelten Heizelement 47 ist so bemessen, daß diese koaxiale Energieleitung eine effektive elektrische Länge von einem Viertel der Wellenlänge bei Be- μ triebsfrequenz der Vorrichtung besitzt, Somit ist der innere Aufbau der Kathode und das Heizelement richtig ausgelegt, um mit den externen Verbindungen der Vorrichtung zusammenzuwirken, um für einen möglichst hohen Ausgang und eine möglichst geringe innere Erhitzung der Vorrichtung auf Grund der umlaufenden hochfrequenzströme zu sorgen.

Aus den Fig. 2 und 3 ist zu entnehmen, daß währenG des Betriebes der Mikrowellenröhre mit gekreuzten Feldern der Anoüenzylinuer 3 zusammen mit den Anodenteilen 4 und 5 innerhalb der Vorrichtung 1 für eine gefaltete koaxiale übertragungsleitung sorgen, üiese koaxiale Übertragungsleitung ist so geformt, daß sie darin sich axial ausbreitende Hochfrequenzwellen aufnimmt und einen frequenz-

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bestimmenden gefalteten Hohlraumresonator für die Vorrichtung schafft. Genauer gesagt, enthält die koaxiale Übertragungsleitung eine äußere koaxiale Übertragungsleitung, die iir. allgemeinen dem Raum 35 entspricht. Der Teil der äußeren Oberfläche 11 zwischen den Stirnwänden 21 und 29 schafft den äußeren Leiter,und die inneren Wände 20 und 28 schaffen den inneren Leiter für diese äußere koaxiale Übertragungsleitung, wobei diese äußere Leitung durch das obere Ende der Stirnwand 21 und das untere Lnde durch die Stirnwand 29 kurz geschlossen sind.

Die Anodensegmente 23 auf dem oberen Anodenteil U und die Streben oder Rippen 32 auf dem unteren Anodenteil 5 wirken zusammen, um einen ersten Teil einer inneren koaxialen Übertragungsleitung zur Aufnahme einer sich axial ausbreitenden Hochfrequenzwelle zu schaf« fen. Das obere Ende dieser inneren koaxialen Übertragungsleitung ist offen, und das untere Ende verbindet den radialen Kanal 39 mit dem Mittelpunkt der äußeren Übertragungsleitung«, In gleicher Weise wirken die Anodensegmente 31 des Anodenteiles 5 und aie Streben oder Rippen 24 des Anodenteiles H zusammen, um einen zweiten Teil der inneren koaxialen Übertragungsleitung zur Aufnahme einer sich axial ausbreitenden Hochfrequenzwelle zu schaffen. Das untere Ende des zweiten Teiles der inneren koaxialen übertragungsleitung ist offen, und das obere Ende ist über den radialen rvanal 39 mit dem Mittelpunkt der in dem Raum 35 gebildeten äußeren i\oaxialleitung verbunden.

beim Betrieb der Vorrichtung 1 wirken der obere Teil der äußeren Übertragungsleitung 35, das ist der Teil zwischen der Stirnwand 21 und dem radialen Kanal 39, mit dem ersten oder oberen Dereich üer inneren Übertragungsleitung zusammen. Dadurch wird ein Hohlraumresonator geschaffen, der erregt werden kann, un. darin uscillationen einer Frequenz zu erzeugen, deren Wellenlänge praktisch gleich dem vierfachen Wert dessen Länge ist, d.h. die vierfache Entfernung von der Stirnwand 21 nach unten durch den Raum 35, durch den Kanal 39 nach außen und entlang der Rippen 32 und Segmente 2 3 aufwärts zu deren oberen Ende. Auf diese Weise kann sich darin eine Welle in axialer Richtung ausdehnen, die an dem

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einen Ende durch die Stirnwand 21 und durch das offene Enae der Übertragungsleitung an dem anderen Ende reflektiert wird, so daß eine stehende Hochfrequenzwelle erzeugt wird. Das untere Ende der äußeren Übertragungsleitung des Endraumes 35, d.h. der Raum zwischen der Stirnwand 29 und dem radialen Kanal 39 wirkt mit dem zweiten oder unteren Teil der inneren Übertragungsleitung zusammen, so daß ein Hohlraumresonator geschaffen wird, der erregbar ist, um darin Oscillationen einer Frequenz zu erhalten, deren Wellenlänge im wesentlichen gleich dem vierfachen Wert dessen Länge ist. Die beiden somit beschriebenen Übertragungsleitungen arbeiten tatsächlich beim Betrieb der Vorrichtung zusammen. Wenn, genauer gesagt, eine axiale Hochfrequenzwelle in der inneren Über- f| tragungsleitung erregt wird, wird diese Hochfrequenzwelle durch den Kanal 39 zu der äußeren Übertragungsleitung übertragen und wird durch die Stirnwände 21 und 29 reflektiert. Die reflektierte Welle bewegt sich durch den Raum 35 zurück und nach innen durch den Kanal 39 und fließt dann auf jedes Ende der inneren Übertragungsleitung zu. Wenn die Hochfrequenzwelle die offenen Enden der inneren Übertragungsleitung erreicht, tritt wieder eine Reflexion auf, und es entsteht eine stehende Welle. Somit enthält die Vorrichtung 1 einen doppelt gefalteten Hohlraumresonator, der einem Resonator für eine halbe Wellenlänge äquivalent ist, indem dieser in einem Raum mit einer Länge von im allgemeinen einem Viertel der Wellenlänge angeordnet wird, ■ : A

Damit aber die Vorrichtung 1 als eine Entladungsvorrichtung, mit gekreuzten Feldern arbeitet, muß innerhalb der Vorrichtung ein ^: bestimmter Verlauf der elektromagnetischen Felder hergestellt werden. Die Betriebspotentiale für die Vorrichtung können einer geeigneten Energiequelle entnommen werden, wie z.B. eine Energiequelle, die in der bereits erwähnten deutschen Patentanmelaung P 15 m 926,8 beschrieben worden ist. Kit den potent-ialen B+ und b- an dem äußeren Anodenzylinder 3 bzw. der Kathode 6 entsTieht ein elektrisches Gleichfeld, das sich zwischen den Anodensegmenten und Rippen auf der einen Seite und den Kathodenvorsprüngen auf der anderen Seite erstreckt. Die Linien dieses Feldes verlaufen quer zu der Längsachse der Vorrichtung.

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Um das erforderliche magnetische Gleichfeld senkrecht oder "gekreuzt" zu dem elektrischen Feld zu erzeugen, wird ein Gleichstrom durch die MagnetspuXLen 70 und 71.geschickt. Dadurch entsteht ein in den Räumen zu erzeugender starker magnetischer Gleichfluß innerhalb des Anodenzylinders 3,- wobei der Verlauf dieses Flusses praktisch parallel zu der Längsachse der Vorrichtung geführt ist.

Die durch den oben beschriebenen doppelt gefalteten Hohlraum gebildete koaxiale Übertragungsleitung formt einen abgestimmten oder frequenzbestimmenden Hohlraum, derieicht bei einer Frequenz erregbar ist, deren Wellenlänge dem vierfachen Wert der Kntfernung von der Stirnwand 21 nach unten durch die Kammer 35 nach außen durch den Kanal.39 und dann zwischen den Segmenten 23 und Rippen 32 nach oben zu der äußeren Endwand 18 entspricht. Wenn dieser abgestimmte Hohlraumresonator durch Erzeugung des oben erwähnten elektrischen Gleichfeldes und des magnetischen Gleichfeldes erregt wird, schwingt der Hohlraum in Resonanz bei einer Frequenz mit der erwähnten Wellenlänge, d.h. innerhalb des abgestimmten Hohlraumes entsteht eine stehende Hochfrequenzwelle, die axial zu dem Hohlraum sowie axial zu der Vorrichtung 1 und durch den äußeren Raum 35 sowie den Wechselwirkungsraum 38 führt. Tatsächlich ist die Wellenlänge der so erzeugten Hochfrequenzwelle wesentlich größer als der vierfache Wert der Entfernung von der inneren Stirnwand 21 nach unten durch den Raum 35 durch den Kanal 39 nach außen und zwischen den Segmenten 23 und den Rippen 32 nach oben zu der Stirnwand 18. Denn die hohe Kapazität zwischen den Anodensegmenten und den Rippen, deren Kapazität sich· in dem abgestimmten Kreis befindet, trägt dazu bei, da# in aer Vorrichtung Hochfrequenzwellen erzeugt werden, deren Wellenlängen wesentlich größer sind als der vierfache Wert der· physikalischen Entfernung.

Es wird angenommen, daß mit der so erzeugten stehenden Hochfrequenzwelle ein hochfrequentes elektrisches Feld verbunden ist," das senkrecht zur Achse der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Zu irgendeinem Zeitpunkt besitzen die Anodensegmente 23 irgendeine Polarität, während die Rippen 32 die entgegengesetzte Polarität

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besitzen, so daß zwischen dem Anodenteil 4 und. cien Streben oder Rippen 32 ein relativ starkes hochfrequentes elektrisches FeIu besteht und ebenso wird ein relativ schwaches hochfrequentes elektrisches Feld zwischen dem Anodenteil 4 und der Kathode b und schließlich zwischen den Rippen 32 und der Kathode 6 erzeugt. Auch der Anodenzylinder 3 besitzt gegenüber dem Anodenteil 4 eirfe entgegengesetzte Polarität, so daß durch den Raum hindurch zwischen diesen Teilen ein hochfrequentes elektrisches Feld besteht. Ähnliche augenblickliche elektrische Felder hoher Frequenz werden bezüglich des Anodenteiles 5 gebildet.

Mit den hochfrequenten elektrischen Feldern der stehenden Hochfrequenzwelle ist ein hochfrequentes magnetisches Feld verbunden, von dem man-annimmt, daß es auf dem Umfang durch den Hohlraum 35 und den Wechselwirkungsraum 38 hindurchführende Flußlinien enthält und ebenso zusätzliche Magnetflußlinien, die um die verschiedenen Streben oder Rippen 24 und 32 herum gebildet sind. Sowohl das hochfrequente elektrische Feld als auch das mit der stehenden Hochfrequenzwelle verbundene Magnetfeld hoher Frequenz sind quer zu der Längsachse der Vorrichtung angeordnet. Diese Felder erstrecken sich in den Wechselwirkungsraum 38, und kuppeln aie Kathode 6 mit der Anode 2. Wenn die Betriebspotentiale an aie Vorrichtung angelegt werden und die Kathode 6 durch aas heizelement 47 auf ihre Betriebstemperatur erhitzt wird, werden Elektronen von dem emissionsfähigen Überzug 45 in den Wechselwirkungsraum 38 emittiert, wo sie der Wirkung der oben beschriebenen Gleichfelder und der hochfrequenten Felder ausgesetzt sind. Diese Felder bewirken, daß sich die Elektronen auf spiralförmigen Bahnen bewegen, und eventuell tragen diese Spiralbahnen die Elektronen zu uen Anoüenteilen und schließen dadurch einen elektrischen Kreis durch die Vorrichtung 1 hindurch. Während der Zeit, in der sich die elektronen auf ihren Spiralbahnen befinden, übertragen sie einen Teil ihres Energiegehaltes auf die stehende hochfrequenzwelle innerhalb der Vorrichtung, addieren za dieser WeIlP Energie und verstärken die stehende Hochfrequenawelle. Eine genauere Beschreibung der Wechselwirkung der verschiedenen Felder können aus uer bereits genannten deutschen Patentanmeldung entnommen werden.

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Die zusammengesetzten Felder in der Vorrichtung¹ kuppeln die Kathode 6 mit der stehenden Hochfrequenzwelle innerhalb des Weenselwirkungsraumes 38, so daß die Kathode als ein Fühler für eine Abgabe eines Teiles der Hochfrequenzenergie von dem abgestimmten Hohlraum zu deren Speisung an die Kupplung 87 verwendet werden kann.

Der Wirkungsgrad bekannter Vorrichtungen ist begrenzt gewesen, da die Hochfrequenzspannung der Kathode relativ zu den hochfrequenzspannungen an den Anodenrippen und Segmenten von Natur aus unsymmetrisch gewesen ist. Da, wie bereits oben festgestellt wurde, die verschiedenen in dem Wechselwirkungsraum 38 bestehenden elektiischen und magnetischen Felder die Kathode mit der stehenoen uocnfrequenzwelle kuppeln, die in dem Hohlraumresonator hergestellt und durch die Anode begrenzt ist, wurde der Wirkungsgrad ourch diese Unsymmetrie zwischen der Kathode und der Anode begrenzt.

Deshalb sind als ein sehr wichtiger Gesichtspunkt dieser LriinGung Mittel vorgesehen, die sicherstellen, daß die Höchfrequenzsp^nnung an der Kathode bezüglich der Hochfrequenzspannung an aen Rippen und Segmenten symmetrisch ist. Die Endräume 56 und 57 begrenzer. zusammen mit dem Wechselwirkungsraum 38 einen zweiten Hohlraumresonator. Diese Endräume 56 und 57 sind so bemessen, üaß sie inau.*- tiver Natux* sind, während der Wechselwirkungsraum für eine kapuzitive Hatur bemessen ist. Ein wichtiges Merkmal dieser Lrfinciung besteht darin, daß die Stirnwände oder die Polplatten 51 und 55 mit Abstand von den axialen Enden der Anodenteile 4 und 5 angeordnet sind. Weiterhin weisen sie eine vorbestimmte Entfernung von den Enden der Kathode 6 auf und regeln die Entfernung zwischen uem Außenrand des Überzuges U5 und der inneren Oberflächen 37 der Segmente und Rippen, so daß dieser zweite rssonante oder Frequenz bestimmende Hohlraum bei der gleichen Frequenz in Resonanz schwingt, wie der durch die Anode begrenzte Hohlraumresonator. Dieser zweite hohlraumrlonator, der durch die Endräume und den Wechselwirkungsraum begrenzt ist, ist so bemessen, daß er eine effektive Länge besitzt, die gleich der halben Wellenlänge derjenigen Frequenz ist, die durch den ersten oder Anoden-Hohlraumresonator bestimmt ist. Noch genauer gesagt, bildet der Endraum 56 und der Teil des

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Wechselwirkungsraumes von der Endwand 18 bis zu dem radialer; Kanal 39 eine erste koaxiale Übertragungsleitung, deren effektive Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge ist, die durch uie Frequenz bestimmt wird, während der. Endraum 57 und derjenige Teil des Wechselwirkungsraumes 38, der zwischen der Endwand 26 und aem radialen Kanal 39 liegt, eine zweite koaxiale Übertragungsleitung bildet, deren effektive Länge gleich einem Viertel der durch die Frequenz bestimmte Wellenlänge ist. Diese zwei Übertragungsleitungen sind an ihrem gemeinsamen Ende gekuppelt, um einen einzigen Hohlraumresonator zu bilden, dessen effektive Länge gleich der halben Wellenlänge ist, die durch die Frequenz bestimmt ist. Diese gemeinsame Resonanz zwischen den beiden Frequenz bestimmenden Hohlraumresonatoren innerhalb der Vorrichtung 1 stellt sicher, daß die Hochfrequenzspannung der Kathode relativ zu den Hochfrequenzspannungen der Anodensegmente und Rippen symmetrisch ist.

Dieser symmetrische Zustand ist in Fig, 7 dargestellt, in der die Ziffern 1 und 2 die wechselseitigen Sätze der Rippen und Segmente anzeigen. Der Buchstabe C weist auf die Kathode hin und die ausgezogenen und gestrichelten Linien bedeuten positive und negative hochfrequenzspannungen zu verschiedenen Zeitpunkten in der hochfrequenten Schwingung, Es ist aus Fig. 7 ersichtlich, daß die Spannung zwischen der Kathode und den Rippen sowie Segmenten entlang der Längsachse der Vorrichtung gleichförmig ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen in etwas unterschiedlicher Art die in Fig. 7 gezeigte Erscheinung. Fig. 8 zeigt den Feldverlauf in einer bekannten Vorrichtung, in der der Verlauf zwischen den Rippenpaaren variert, während Fig. 9 den Verlauf in einer erfinduhgsgemäßen Vorrichtung zeigt, in der der Verlauf gleichförmig ist.

bekannte Vorrichtungen sind weiterhin in ihrer Leistungsfähigkeit durch den geringen Kreiswirkungsgrad infolge der Widerstandsverluste begrenzt gewesen, die durch den Hohlraum mit den hohen umlaufenden Höchfrequenzströmen verursacht wurden. Als ein weiteres wichtiges Merkmal dieser Erfindung sind Mittel vorgesehen, um die umlaufenden Hochfrequenzströme in dem Hohlraum zu begrenzen*. Hier-

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zu gehört die gemeinsame Resonanz der zwei Frequenz bestimmenden liohlraumresonatoren, in Verbindung mit den externen Verbinungen für die Kathode und das Heizelement und die durch das Heizelement sowie die Kathode gebildete Übertragungsleitung. ,Diese Funktionen, stehen im Zusammenhang mit der Erzeugung eines Gebietes Kieiner Impedanz an der Verbindung 9 3 und dem Bereich höher Impedanz in der Nähe der unteren Abschlußkappe 42. Beispielsweise stellt dieser Bereich höher Impedanz in dem Raum der unteren Abschlu0kappe sicher, daß nur ein sehr kleiner Teil der Hochfrequenzenergie uer Betriebsfrequenz in der Vorrichtung durch das Heizelement *f7 fließt, die eine ungewollte Erwärmung der Vorrichtung durch Hochfrequenz verursacht.

In den Fig. 5 und 6 sind Leistungsdiagramme für die oben beschriebene Entladungsvorrichtung 1 mit gekreuzten Feldern gezeigt. Zunächst sei auf Fig. 5 eingegangen. Hier ist ein Übliches RiekC-uiagramm über einem Smith Chart aufgetragen. Die Ergebnisse sind unter Verwendung eines Serienmagnetfeldes erhalten worden, u.h, die Magnetspulen 70 und 71 waren mit der Anode 2 in Reihe geschaltet, und es war ein Potential von B+ von 550 V angelegt. Wie,gezeigt, wurde eine Schar Leistungskurven 97 erhalten, in der die einzelnen Kurven 97 für 2 50 Watt, 300 Watt, 400 Watt, 500 Watt, 600 Watt, 700 Watt, 7 50 Watt und 800 Watt in Fig. 5 dargestellt sind. Eine Schar von Kurven 98 zeigt die Betriebsfreqüenz, und weiterhin ist auch das Frequenzziehen in Fig. 5 eingezeichnet worden. Fig. 5 zeigt deutlich, daß eine Entladungsvorricntung mit· gekreuzten Feldern, die diese Erfindung umfaßt, mit keinem initta-* bilen Bereich arbeitet. Im Gegensatz hierzu wiesen bekannte¹ Vorrichtungen instabile Betriebsbereiche auf.

Das Leistungsdiagramm für diese Vorrichtung 1 ist'in Fig, b gezeigt. Die angelegte Anodenspannung ist auf der vertikalen Acftfe und der Anodenstrom ist auf der horizontalen Achse aufgetragen. In einem unteren Bereich der Fig. 6 ist eine Kurve 99 eingezeichnet, für die kein Magnetfeld in der Vorrichtung 1 erzeugt war, so daß die durch die Kurve 99 wiedergegebenen Werte ein Maß für die Emission der Kathode 6 ist. Die Kurve 100 ist eine graphische Dar-

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Stellung für ein mit der Vorrichtung 1 verbundenes Reihenfeld," d.h. die Magnetspu-^len 71 und 72 waren in Reihe mit der Anode 2 verbunden. Weiterhin zeigt eine Kurvenschar 101 den Anodenstrom für ein angelegtes Anodenpotential, wenn ein getrenntes Magnetfeld an die Vorrichtung 1 angelegt ist. Die Kurvenschar zeigt die Leistungsfähigkeit, wenn das getrennte Magnetfeld einen Wert von 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5 und 4,0 Ampere besitzt. Ferner ist eine Kurvenschar 102 in ausgezogenen Linien eingezeichnet, die graphische Darstellungen für einen konstanten Leistungsausgang darstellen. Es sind 15 derartige Kurven eingezeichnet, die für Werte von 50 Watt bis 1300 Watt Ausgangsleistung aus der Vorrichtung 1 gelten. Schließlich ist in gestrichelten Linien eine Kurvenschar 103 angegeben, die Linien eines konstanten Wirkungsgrades in Prozent sind. Es sind vier Kurven dieser Schar eingetragen, die für Wirkungsgrad-Werte von H5 %, 50 %, 55 % und 60 % gelten.

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Claims

- 22 Patentansprüche

1. Entladungsvorrichtung mit gekreuzten Feldern mit einer Anode, die einen ersten axial verlaufenden Hohlraumresonator begrenzt und einen inneren axial verlaufenden Raum bildet, sowie mit einer axial verlaufenden Kathode, die in diesem Raum angeordnet ist und mit der Anode zusammenwirkt, so daß dazwischen ein axial verlaufender kreisförmiger Wechselwirkungsraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Paar Polplatten (7, 8) entsprechend in der Nähe der gegenüberliegenden Enden der Anode (2) angeordnet ist, so daß ein Paar Endräume (56, 57) umgrenzt ist, welche entsprechend mit den gegenüberliegenden Enden des Wechselwirkungsraumes (38) in Verbindung stehen, und die Endräume (56, 57) sowie der Wechselwirkungsraum (38) einen zweiten Hohlraum begrenzen, der bei der gleichen Frequenz wie der erste Hohlraumresonator resonant ist.

2. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichet , daß die Vorrichtung (1) weiterhin Mittel zum Aufbau einer axial verlaufenden Hochfrequenzwelle in der Vorrichtung (1) aufweist, zu der hochfrequente elektrische und hochfrequente magnetische Felder senkrecht zur Achse der Vorrichtung (1) zugehörig sind, die sich in dem Wechselwirkungsraum (38) ausbreiten, Ausgangsanschlüsse entsprechend mit der Anode (2) und der Kathode (6) zur Ableitung hochfrequenter Energie aus der Vorrichtung (1) verbunden sind, wobei die Kathode (6) als ein mit den Hochfrequenzfeldern zusammenwirkender Fühler verwendbar ist, und der zweite Hohlraum bei der gleichen Frequenz wie der erste Hohlraum resonant ist, so daß sichergestellt ist, daß· das augenblickliche Hochfrequenzpotential an der Kathode (6) bezüglich des gegenüberliegenden Teiles der Anode (2) im wesentlichen symmetrisch ist.

3. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode (2) zahlreiche axial verlaufende Segmente (23, 31) aufweist, die nach innen in den äußeren Anodenraum hineinragen, und einen inneren Anodenraum bil-

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den, der entsprechend zahlreiche, axial verlaufende Anodenvertiefungen (33, 34) zwischen den Segmenten (23, 31) aufweist, die Anode (2) weiterhin entsprechend zahlreiche, axial verlaufende Streben (24, 32) enthält, die in diesen Vertiefungen (33, 34) und mit Abstand zu den gegenüberliegenden Anodensegmenten (23, 31) angeordnet sind, so daß dadurch ein frequenzbestimmender gefalteter Hohlraumresonator für die Vorrichtung (1) gebildet ist.

4. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Kathode (6) im allgemeinen zylinderförmig ist und darin einen axial verlaufenden Kathodenraum begrenzt, in diesem Kathodenraum ein axial verlaufendes Heizelement (47) angeordnet ist, von dem ein Leiter elektrisch mit dem Ausgangsende der Kathode (6) in Verbindung steht und dessen andere Leitung elektrisch von dem anderen Ende der Kathode (6) isoliert ist, so daß mit der Kathode (6) eine koaxiale Übertragungsleitung gebildet ist, die an einem Ende geschlossen, an dem anderen Ende offen ist und deren effektive. Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge bei der durch den gefalteten Hohlraum bestimmten Frequenz ist.

5. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein ringförmiges Anodenelement einen äußeren axial verlaufenden Kreisraum begrenzt und umschließt, durch den ein innerer axial verlaufender Raum hindurchgeführt ist, und ein radial verlaufender Kanal (39) in der Mitte der Längsachse der Anode (2) den äußeren und inneren Raum verbindet, so daß die Anode (2) durch den radial verlaufenden Kanal (39) in einen ersten Anodenabschnitt auf dem einen Ende und in einen zweiten Abschnitt auf dem anderen Ende unterteilt ist, weiterhin zahlreiche axial verlaufende Anodensegmente (23, 31) auf der inneren Oberfläche jedes Anodenabschnittes radial in den Innenraum hineinragen, so daß dazwischen entsprechend zahlreiche axial verlaufende Anodenvertiefungen (33, 34) gebildet sind, daß sich ferner von jedem der Anodenabschnitte zahlreiche axial verlaufende Streben (24, 32) erstrecken, die in den durch die Anodensegmente (23, 31) auf dem anderen Abschnitt gebildeten Anodenvertiefungen (33, 34) und mit

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Abstand zu den.gegenüberliegenden Segmenten der anderen Anode
angeordnet sind, so daß die Anode mit dem äußeren Raum, den Vertiefungen (33, 34) und dem Kanal (39) einen frequenzbestimmenden gefalteten Hohlraumresonator für die Vorrichtung (1) begrenzt.

6. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Ausgangsanschlüsse mit Mittelnzur Bildung einer koaxialen Übertragungsleitung vorgesehen sind,
diese Leitung an ihrem entfernten Ende durch einen Anschluß geringer Impedanz geschlossen ist, und die effektive HF-Länge der Leitung gleich einer halben Wellenlänge bei der durch den gefalteten Hohlraum bestimmten Frequenz ist.

7. Entladungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kathode (6) im allgemeinen
zylinderförmig ist und darin einen axial verlaufenden Kathodenraum begrenzt, in dem ein axial verlaufendes Heizelement (47) angeordnet ist, von dem ein Leiter elektrisch mit dem Ausgangsende der Kathode(6) in Verbindung steht und dessen andere Leitung von dem anderen Ende der Kathode (6) elektrisch isoliert ist, so daß mit der Kathode (6) eine koaxiale Übertragungsleitung gebildet
ist, die an einem Ende geschlossen und an dem anderen Ende offen ist und die effektive HF-Länge dieser Übertragungsleitung gleich einem Viertel der Wellenlänge bei der durch den gefalteten Hohlraum bestimmten Frequenz ist.

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