DE2211232C3

DE2211232C3 - High voltage vacuum electron tube

Info

Publication number: DE2211232C3
Application number: DE19722211232
Authority: DE
Inventors: Ewgenij Aramowitsch; Gaponow Wasilij Alexandrowitsch; Nowosibirsk Abramjan (Sowjetunion)
Original assignee: Institut Jadernoj fisiki Sibirskowo otdelenija Akademii Nauk, Nowosibirsk (Sowjetunion)
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1977-01-20

Description

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anschließenden Raum zwischen den beiden Zwischenelektroden durchlaufen die Elektronen ohne zusätzliche Beschleunigung, so daß sich für das Elektronenbündel in diesem Raum eine vergleichsweise geringe Leistung ergibt, die sich als das Produkt aus dem Betriebsstrom und der Beschleunigungsspannung im vorangehenden Raum zwischen Kathode und erster Zwischenelektrode errechnet Auf der letzten von den Elektronen noch zu durchlaufenden Strecke zwischen der zweiten Zwischenelektrode und der Anode werden die Elektronen schließlich bis zu ganz geringen Energien verzögert.subsequent space between the two intermediate electrodes the electrons pass through without additional acceleration, so that the electron bundle in this space results in a comparatively low power, which is the product of the operating current and the acceleration voltage in the preceding space between the cathode and the first intermediate electrode Calculated on the last distance to be traveled by the electrons between the second Between the electrode and the anode are the electrons finally delayed to very low energies.

Da die Elektronen in dem Raum zwischen den beiden Zwischenelektroden nur eine relativ geringe Energie besitzen, ist die Gefahr einer übermäßigen Wärmeentwicklung und Slrahlungsabgabe auch bei einem Aufprall von Elektronen auf Bauteile der Röhre in diesem Zwischenraum bzw. auf die zweite Zwischenelektrode selbst stark vermindert, so daß im Pnnzip auf besondere Maßnahmen für eine gesteigerte Strahlfokussierung verzichtet werden kann. So ist es insbesondere nicht unbedingt erforderlich, eine der Kathode benachbarte strahlformende Steuerelektrode vorzusehen, zumal deren Aufgabe in gewissem Umfange auch von der ersten Zwischenelektrode übernommen werden kann. Allerdings läßt sich durch eine solche zusätzliche Steuerelektrode noch eine weitere Herabsetzung der an sich schon geringen Elektronenverluste erreichen. Eine weitere Absenkung dieser Verluste läßt sich im übrigen in Weiterbildung der Erfindung auch dadurch erhalten, daß nach dem Vorbild der DT-AS 12 16 442 eine Strahlbündelung mittels magnetischer Felder vorgesehen wird, indem zwischen den beiden Zwischenelektro den ein aus magnetischen Linsen bestehendes Fokussierungssystem zum Fokussieren des Elektronenbündels angeordnet wird.Because the electrons in the space between the two intermediate electrodes only have a relatively low energy there is a risk of excessive heat generation and emission of radiation even in the event of an impact electrons on components of the tube in this space or on the second intermediate electrode itself greatly reduced, so that in the Pnnzip on special Measures for increased beam focusing can be dispensed with. In particular, it is not like that absolutely necessary to provide a beam-shaping control electrode adjacent to the cathode, especially since whose task can to a certain extent also be taken over by the first intermediate electrode. However, an additional control electrode of this type allows a further reduction in the on low electron losses can be achieved. A further reduction in these losses can also be achieved in a development of the invention also obtained in that, following the example of the DT-AS 12 16 442 a Beam focusing is provided by means of magnetic fields by placing between the two intermediate electr a focusing system consisting of magnetic lenses for focusing the electron beam is arranged.

Bei Verwendung einer Kathode aus entlang einer Achse nebeneinander angeordneten Ringen und einer Anode aus die Kathodenringe konzentrisch umgeben den und kontinuierliche ringförmige Schlitze aufweisenden Ringkammern ist für eine erfindungsgemäß ausgebildete Hochspannungs-Vakuumelektronenrohre eine Bauweise bevorzugt, bei der die erste Zwischen elektrode aus die Ringe der Kathode umgebenden Ringen mit trennenden ringförmigen Zwischenräumen für den Elektronendurchgang aufgebaut ist, während die zweite Zwischenelektrode aus Ringen besteht, die durch ungeteilte und in ringförmigen Schlitzen der Ringkammern der Anode entsprechende ringförmige Zwischenräume voneinander getrennt sind, deren Querschnitt den der entsprechenden Zwischenräume zwischen den Ringen der ersten Zwischenelektrode wesentlich übersteigt.When using a cathode composed of rings arranged next to one another along an axis and one Anode from the cathode rings concentrically surround the and having continuous annular slots Annular chambers is for a high-voltage vacuum electron tube designed according to the invention a construction is preferred in which the first intermediate electrode surrounds the rings of the cathode Rings are constructed with separating annular spaces for the passage of electrons, while the second intermediate electrode consists of rings, which are divided by undivided and in annular slots of the annular chambers the anode corresponding annular spaces are separated from each other, the cross section that of the corresponding interstices between the rings of the first intermediate electrode is essential exceeds.

Wird die Kathode aus einer Mehrzahl von längs der Erzeugenden eines Zylinders nebeneinander angeordneten Platten und die Anode aus einer entsprechenden Anzahl von den Kathodenplatten gegenüber auf einem Kreis größeren Halbmessers angeordneten Kammern mit geschlitzten öffnungen für den Elektroneneintritt aufgebaut, so empfiehlt sich nach dem Vorbild der DT-OS 16 39 404 und 19 42 642 eine Kombination der ^ Platten der Kathode mit stabförmigen Steuerelektroden in der Weise, daß die erste Zwischenelektrode aus zu den Platten der Kathode parallelen und diesen in ihrer Anzahl entsprechenden Stäben mit dazwischen angeordneten Zwischenräumen für den Elektronendurchgang aufgebaut ist, während die zweite Zwischenelektrode aus Stäben besteht, die den Kammern der Anode eeeenüberstehen und durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, deren Querschnitt den der entspre chenden Zwischenräume zwischen den Stäben de ersten Zwischenelektrode wesentlich übersteigtIf the cathode is made up of a plurality of juxtaposed along the generatrix of a cylinder Plates and the anode from a corresponding number of the cathode plates opposite on one A circle of larger radius arranged chambers with slotted openings for the entry of electrons constructed, a combination of the ^ is recommended based on the example of DT-OS 16 39 404 and 19 42 642 Plates of the cathode with rod-shaped control electrodes in such a way that the first intermediate electrode from too parallel to the plates of the cathode and corresponding in their number with rods arranged between them Gaps for the passage of electrons is built up while the second intermediate electrode consists of rods that protrude from the chambers of the anode and through gaps from each other are separated, the cross-section of the corresponding spaces between the rods de first intermediate electrode significantly exceeds

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Hochspannungs Vakuumelektronenröhre läßt sich als deich- un< Wechselrichter für die Spannungen von 1 MV und meh verwenden, und es bietet auch keinerlei Schwierigkei ten, eine hinreichende Durchschlagfestigkeit für dii Vakuumstrecke zu gewährleisten, wenn an dieser übe längere Zeit hinweg eine Spannung von etwa 1 M\ anliegt und gleichzeitig darin ein Elektronenbündel mi einer Stromstärke von mehreren 100 A vorhanden ist Die erfindungsgemäße Ausbildung der Röhre ermög licht schließlich auch deren Einsatz in impulsartij betriebenen nachrichtentechnischen und sonstiger elektronischen Schaltungen bei höheren Spannunget und höherer mittlerer Leistung, als dies mit den bishei bekannten Röhren gleicher Art erreichbar ist.A high-voltage vacuum electron tube designed according to the invention can be used as a dike un < Use inverters for voltages of 1 MV and more, and it does not present any difficulty It is important to ensure sufficient dielectric strength for the vacuum section if you practice on it A voltage of about 1 M \ is applied for a longer period of time and at the same time an electron bundle mi is in it an amperage of several 100 A is present. The design of the tube according to the invention makes it possible light finally also their use in impulsartij operated communication technology and other electronic circuits at higher voltages and higher average power than the previous ones known tubes of the same type can be achieved.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wire nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in dei bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung veranschaulicht sind; dabei zeigtFor the further explanation of the invention, reference is now made to the drawing, in which FIG preferred embodiments of the invention are illustrated; thereby shows

Fig. laden grundsätzlichen Aufbau einer Hochspan nungs-Vakuumelektronenröhre,Fig. Load basic structure of a high-chip voltage vacuum electron tube,

Fig. Ib die Potentialverteilung entlang der E^:.lektro nenröhre von Fig. la,Fig. Ib the potential distribution along the E ^: .lektro nenröhre of Fig. La,

Fig. 2 ein zusätzlich mit einem magnetischer Fokussierungssystem versehenes Ausfuhrungsbeispiel.2 shows an exemplary embodiment additionally provided with a magnetic focusing system.

Fig. 3a ein weiteres Ausführungsbeispiel mil einei aus einzelnen Ringen aufgebauten Kathode,3a shows a further embodiment with a cathode made up of individual rings,

Fig. 3b einen Ausschnitt A aus der Darstellung ir Fig.3 in größerem Maßstab mit der Darstellung eine; Elektronenbündels und des Magnetfeldverlaufs undFIG. 3b shows a detail A from the representation in FIG. 3 on a larger scale with the representation a; FIG. Electron bundle and the course of the magnetic field and

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer au« einzelnen Platten aufgebauten Kathode.F i g. 4 another embodiment with an au « cathode built up on individual plates.

Die in Fig. 1 dargestellte Hochspannungs-Vakuum elektronenröhre enthält eine Kathode 1, eine Anode 2 eine erste Zwischenelektrode 3 und eine zwischen etnei und der Anode 2 angeordneten zweiten Zwischenelek trode 4. Die Kathode 1, die Anode 2 und die beider Zwischenelektroden 3 und 4 sind in einem Vakuumkol ben ¹S untergebracht. Im Raum 6 zwischen der Zwischenelektroden 3 und 4 ist der durch das Potentia dieser Elektroden vorgegebene Feldgradient etws gleich Null. Der Elektronenstrom wird zwischen dei Kathode 1 und der Zwischenelektrode 3 beschleunigi und gelangt dann infolge seiner Trägheit im Raum 6 bi; zur Zwischenelektrode 4. Das Potential der Anode S wird ungefähr gleich dem der Kathode 1 gehalten wodurch zwischen der Zwischenelektrode 4 und dei Anode 2 ein elektrisches Bremsfeld entsteht, in dem die Elektronen verzögert werden, so daß sie ihre Bewe gungsenergie an das elektrische Feld abgeben. Bein-Eintreffen an der Anode 2 ist die Energie der Elektroner etwa gleich Null, weshalb die Wärmeverluste an dei Anode 2 gering sind. Die Potentialverteilung längs dei Röhrenachse für den beschriebenen Betriebszustanc (leitende Röhre) ist in Fig. Ib durch eine Linie > annähernd wiedergegeben.The high-voltage vacuum electron tube shown in Fig. 1 contains a cathode 1, an anode 2, a first intermediate electrode 3 and a second intermediate electrode 4 arranged between etnei and the anode 2. The cathode 1, the anode 2 and the two intermediate electrodes 3 and 4 are housed in a vacuum piston ben ^{1 S.} In the space 6 between the intermediate electrodes 3 and 4, the field gradient given by the potential of these electrodes is approximately zero. The electron flow is accelerated between the cathode 1 and the intermediate electrode 3 and then reaches space 6 bi due to its inertia; to the intermediate electrode 4. The potential of the anode S is kept approximately equal to that of the cathode 1 whereby an electric braking field is created between the intermediate electrode 4 and the anode 2, in which the electrons are delayed so that they emit their kinetic energy to the electric field. When it arrives at the anode 2, the energy of the electrons is approximately zero, which is why the heat losses at the anode 2 are low. The potential distribution along the tube axis for the operating state described (conductive tube) is shown in Fig. Ib by a line> approximately.

Das Potential innerhalb des Elektronenbündels mil Rücksicht auf die eigene Raumladung des Bündels ist ir F i g. 1 b durch eine gestrichelte Linie dargestellt.The potential within the electron bundle with regard to the bundle's own space charge is ir F i g. 1 b represented by a dashed line.

Im Sperrzustand der Röhre, bei dem die gesamte Betriebsspannung mit umgekehrtem Vorzeichen an liegt, ist die Potentialverteilung im wesentlicher gleichförmig (Linie 8), was durch herkömmliche technische Mittel erreicht wird: Unterteilen de: Vakuumkolbens 5. Anbringen eines Spannungsteiler;In the blocked state of the tube, in which the entire operating voltage is applied with the opposite sign is, the potential distribution is substantially uniform (line 8), what by conventional technical means is achieved: subdividing de: vacuum flask 5. attaching a voltage divider;

längs der Röhre u.a.along the tube, etc.

Im Betriebszustand mit leitender Röhre ist die Potentialdifferenz zwischen der Kathode 1 und der Zwischenelektrode 3 viel geringer als die Spannung, die durch die Röhre kommutiert wird. Bei einer zu kommutierenden Betriebsspannung von 1 MV kann ■z.B. diese Spannungsdifferenz 10 bis 50 kV und die maximale Elektronenenergie in der Röhre jeweils 10 bis 50 keV betragen. Durch Bremsen auf der Strecke zwischen der Zwischenelektrode 4 und der Anode 2 kann die Elektronenenergie beim Eintreffen an der Anode 2 auf 0,3 bis 3 keV herabgesetzt werden.In the operating state with a conductive tube, the potential difference between the cathode 1 and the Intermediate electrode 3 is much lower than the voltage that is commutated through the tube. At one too commutating operating voltage of 1 MV can ■ e.g. this voltage difference 10 to 50 kV and the maximum electron energy in the tube is 10 to 50 keV in each case. By braking on the track between the intermediate electrode 4 and the anode 2, the electron energy when it arrives at the Anode 2 can be reduced to 0.3 to 3 keV.

Das Elektronenbündel erfährt beim Durchtritt durch den Äquipotentialraum 6 wegen der eigenen Raumladung eine Aufweitung, so daß man es eniweder eingeschnürt mit ungefähr konstantem Durchmesser durch Sammellinsen halten oder ausreichend große Durchtrittv b/w. Kintrittsöffnungen in der Zwischenelektrode 4 und in der Anode 2 vorsehen muß.The electron bundle experiences when passing through the equipotential space 6 because of its own space charge an expansion, so that it is eniweder constricted with an approximately constant diameter by means of converging lenses or sufficiently large Passage v b / w. Kin entry openings in the intermediate electrode 4 and 2 in the anode.

I i g. 2 /eigi ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen den /.wischenelektroden 3 und 4 ein magnetisches Fokussiersystem 9 angeordnet ist. Der Vakuumkolhen 5 ist auf der Strecke /wischen den Zwischenclcktrodcn 3 und 4 unterteilt ausgeführt und mit einer Reihe von Zwischenplatten 10 versehen, an denen Linsen 11 des magnetischen Fokussiersystems 9 befestigt sind. Die Linsen 11 können permanente Ringmagnete darstellen, die. wie aus F ι g. 2 ersichtlich, antiparallel angeordnet sind.I i g. 2 / eigi an embodiment in which between the /.wischenelectrodes 3 and 4 a magnetic focusing system 9 is arranged. The vacuum piston 5 is on the line / wipe the Zwischenclcktrodcn 3 and 4 carried out and divided provided with a number of intermediate plates 10, on which lenses 11 of the magnetic focusing system 9 are attached. The lenses 11 can represent permanent ring magnets that. as from Fig. 2 can be seen, are arranged antiparallel.

Die verfügbaren Magnetwerkstoffe bieten die Möglichkeit, mit einem Durchmesser dtr Zentralöffnung der Magnete von einigen Zentimetern Felder von etwa 1 000 (j zu erzeugen.The available magnetic materials offer the possibility of with a diameter dtr the central opening of the magnets of a few centimeters fields of about 1 000 (to generate j.

Der Einsatz dieser Magnete ermöglicht die Erzeugung eines Elektronenbündels mit einer Energie von etwa 50 keV und einem Strom von 30 bis 50 A in einer Einschnürung mit einem Durchmesser von 1 bis 2 cm.The use of these magnets enables the generation of an electron beam with an energy of about 50 keV and a current of 30 to 50 A in a constriction with a diameter of 1 to 2 cm.

Zur Verbesserung der Fokussierungseigenschaften des Systems 9 können ebenfalls Quadrupolünsen Verwendung finden.To improve the focusing properties of the system 9, quadrupole lenses can also be used.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Röhre mit einer Zusatzelektrode 12 bestückt, die zwischen der Kathode 1 und der ersten Zwischenelektrode 3 angeordnet und zur Erleichterung der Stromsteuerung bestimmt ist.In the embodiment of FIG. 2, the tube is equipped with an additional electrode 12 which arranged between the cathode 1 and the first intermediate electrode 3 and to facilitate the Current control is determined.

Den Zwischenplatten 10 wird ein dem Potential der Zwischenelektroden 3 und 4 ungefähr gleiches Potential zugeführt. Um das angegebene Potential an den Zwischenplatten 10 aufrechtzuerhalten, stehen sie miteinander und über außerhalb des Vakuumkolbens 5 angeordnete ohmsche Widerstände 13 mit den Zwischenelektroden 3 und 4 in Verbindung.The intermediate plates 10 are given a potential which is approximately the same as the potential of the intermediate electrodes 3 and 4 fed. In order to maintain the specified potential on the intermediate plates 10, they are with each other and via ohmic resistors 13 arranged outside the vacuum bulb 5 with the intermediate electrodes 3 and 4 in connection.

Je weniger Elektronen auf die Bauteile des magnetischen Fokussiersystems 9 auftreffen, desto größere Werte können die Widerstände 13 aufweisen. Dieselben Widerstände ermöglichen eine gleichmäßige Verteilung der Rückspannung an der Röhre.The fewer electrons that strike the components of the magnetic focusing system 9, the larger The resistors 13 can have values. The same resistances allow an even distribution the reverse voltage on the tube.

Der Abstand zwischen den Zwischenelektroden 3 und 4 wird nur durch die zu kommutierende Spannung bestimmt und kann im allgemeinen mehrere Meter erreichen. Diese Abmessung kann erforderlich werden, wenn die Röhre bei einer Spannung von etwa 1 MV betrieben wird und äußeres Arbeitsmedium die gewöhnliche Atmosphäre ist. In diesem Fall wird die Länge der Röhre durch die Durchschlagfestigkeit der Außenfläche des Vakuumkolbens 5 bestimmt. Bei Unterbringung der Röhre in einem besser isolierenden Medium wie öl bzw. Druckgas ist die Durchschlagfestigkeit der Oberfläche des Vakuumkolbens 5, die dem Vakuum zugewandt ist, entscheidend, und die hierbei denkbaren Gradienten betragen 1 bis 2 MV/m. Zwecks Reduzierung des Elelctroneneinfalls auf die Bauelemente des Fokussiersystems 9 erfolgt die Formung des Elektronenbündels bereits im Bereich der Kathode 1, wofür z. B. eine Elektronenkanone mit Bündelkonzentration eingesetzt werden kann. Eine Verminderung des Rückstromes von der Anode 2, der wegen der Sekundärelektronenemission entsteht, wird durch ihre Ausbildung in Form einer tiefen Hohlanode oder nach anderen Verfahren erreicht. Beim Aiiftreffen auf die Anode 2 kann die Elektronenenergie in jedem Fall nicht gleich Null sein, weil im Bündel eine thermische Streuung der Elektronengeschwindigkeiten, mit Aberrationen in den Linsen verbundenen Quergeschwindigkeiten usw. vorliegen. Aus diesen Gründen ist das Kathodenpotenial immer etwas niedriger als das Anodenpotential. Beim Entwurf der Röhre werden das niedrigste Anodenpotential und somit die geringsten Verluste im Ventil durch Auswahl der Geometrie der Anode 2 und der Elektrode 4 gewährleistet. Eine Erhöhung des Röhrensiromes kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß in einem Kolben mehrere selbständige Kanäle mit je einer Kathode, einem Fokussiersystem und einer Anode angeordnet werden.The distance between the intermediate electrodes 3 and 4 is only determined by the voltage to be commutated determined and can generally reach several meters. This dimension may be required if the tube is operated at a voltage of about 1 MV and the external working medium is the ordinary atmosphere is. In this case the length of the tube is determined by the dielectric strength of the Outer surface of the vacuum piston 5 is determined. If the tube is housed in a better insulating one Medium such as oil or compressed gas is the dielectric strength of the surface of the vacuum piston 5, which is the Vacuum facing is decisive, and the gradients conceivable here are 1 to 2 MV / m. In order to reduce the electron incidence on the components of the focusing system 9, the Forming of the electron beam already in the area of the cathode 1, for which z. B. an electron gun with Bundle concentration can be used. A reduction in the return current from the anode 2, the arises because of the secondary electron emission, is due to its formation in the form of a deep hollow anode or achieved by other methods. At the Aiiftreffen on the anode 2, the electron energy cannot be equal to zero in any case, because a thermal dispersion of electron velocities, transverse velocities associated with aberrations in the lenses etc. are available. For these reasons, the cathode potential is always a little lower than that Anode potential. When designing the tube, use the lowest anode potential and therefore the lowest Losses in the valve ensured by the selection of the geometry of the anode 2 and the electrode 4. One Increasing the tube siromes can be achieved in particular by having several in one flask Independent channels each with a cathode, a focusing system and an anode can be arranged.

Fig. 3a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kathode 1 in Form einer Reihe von untereinander angeordneten Ringen 14 und die erste Zwischenelektro de 3 in Form einer Reihe von Ringen 15, die der Anzahl der Kathodenringe 14 entsprechen und konzentrisch zu diesen angeordnet snd. ausgeführt sind. Die Ringe 15 sind miteinander mittels Teilen 16. die die Kathodenringe 14 innenseitig umfassen, verbunden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, d e Ringe 15 durch ununterbrochene ringförmige Zwischenräume 17 zum verlustfreien Durchlassen der scheibenförmigen Elektronenbündel voneinander zu trennen. Um jeden Kathodenring 14 herum ist eine Ringkammer 18 der Anode 2Fig. 3a shows an embodiment in which the cathode 1 in the form of a series of one below the other arranged rings 14 and the first Zwischenelektro de 3 in the form of a series of rings 15, the number of the cathode rings 14 and are arranged concentrically to them. are executed. The rings 15 are connected to one another by means of parts 16 which enclose the cathode rings 14 on the inside, whereby the Opportunity results in d e rings 15 by uninterrupted annular spaces 17 for the loss-free passage of the disk-shaped electron beam to separate from each other. An annular chamber 18 of the anode 2 is located around each cathode ring 14

^₀ konzentrisch angeordnet, die mil einem ringförmigen Schlitz 19 zur Aufnahme des Elektronenbündels versehen ist. Der Durchmesser der Ringkammern 18 ist wesentlich größer als der der Ringe 14. Die zweite Zwischenelektrode 4 ist ebenfalls in Form einer Reihe von Ringen 20 ausgeführt, die in bezug auf die Ringkammern 18 konzentrisch angeordnet sind und einen etwas geringeren Durchmesser als diese aufweisen. Die Ringe 20 sind durch ungeteilte ringförmige Zwischenräume 21 voneinander getrennt, die den^ ₀ arranged concentrically, which is provided with an annular slot 19 for receiving the electron beam. The diameter of the annular chambers 18 is significantly larger than that of the rings 14. The second intermediate electrode 4 is also designed in the form of a series of rings 20 which are arranged concentrically with respect to the annular chambers 18 and have a slightly smaller diameter than these. The rings 20 are separated from one another by undivided annular spaces 21, which the

ringförmigen Schlitzen 19 entsprechen.annular slots 19 correspond.

Dabei ist der Querschnitt der ringförmigen Zwischenräume 21 um das 5 bis 50fache größer als der der ringförmigen Zwischenräume 17.Here is the cross section of the annular spaces 21 5 to 50 times larger than that of the annular spaces 17.

Die gesamte oben beschriebene Ringkonstruktion istThe entire ring construction described above is

im mit einem Isolator 22 versehenen Vakuumkolben 5 untergebracht.housed in the vacuum flask 5 provided with an insulator 22.

Die Ringe 14 der Kathode 1 haben eine konkave emittierende Außenfläche, wodurch jedes Elektronenbündel in Richtung der Achse 23 der Röhre zunächstThe rings 14 of the cathode 1 have a concave emitting outer surface, creating each electron beam in the direction of the axis 23 of the tube first

5ο meßbar abnimmt. Die in der Strecke zwischen der Kathode 1 und der Zwischenelektrode 3 beschleunigten Elektronen wandern dann im ungefähr äquipotentialen Raum 6 zur Zwischenelektrode 4. Dabei nimmt der Bündelquerschnitt wesentlich zu und die Dichte ₆j entsprechend ab. Die geringe Dichte des Bündels in der Strecke zwischen der Zwischenelektrode 4 und der Anode 2 (Bremszone) bewirkt eine leichte Verzögerung der Elektronen auf kleine Energien.5ο decreases measurably. The electrons accelerated in the path between the cathode 1 and the intermediate electrode 3 then migrate in the approximately equipotential space 6 to the intermediate electrode 4. The bundle cross-section increases significantly and the density ₆ j decreases accordingly. The low density of the bundle in the section between the intermediate electrode 4 and the anode 2 (braking zone) causes a slight deceleration of the electrons to small energies.

Die Zwischenelektrode 4 kann gegen das Aufireffen von unverzögerten Elektronen durch ein in den Zwischenräumen 21 erzeugtes Magnetfeld, das das Bündel im Bereich der Zwischenelektrode 4 meßbar etwas verringert, geschützt werden.The intermediate electrode 4 can prevent undelayed electrons from being picked up by an in the Interstices 21 generated magnetic field which the bundle in the area of the intermediate electrode 4 can be measured somewhat reduced, to be protected.

Dieses Magnetfeld kann dadurch erzeugt werden, daß von einer in Fig. 3a nicht dargestellten Quelle elektrischer Strom durch die Ringe 20 geschickt wird. Fig. 3b veranschaulicht Kraftlinien 24 dieses Magnetfeldes. This magnetic field can be generated by a source not shown in FIG. 3a electric current is sent through the rings 20. Fig. 3b illustrates lines of force 24 of this magnetic field.

Die durch die Röhre kommutierte Spannung wird durch die Durchschlagfestigkeit der Strecke zwischen den Zwischenelektroden 3 und 4 bestimmt und kann 200 bis 400 kV erreichen. Bei einer höheren Spannung kann sich die Gewährleistung der Durchschlagfestigkeil dieser Strecke als umständlich erweisen, obwohl in der Zeit, wahrend der an der Strecke eine hohe Spannung anliegt, das Elektronenbündcl fehlt. Durch Vergrößerung der Anzahl von Schichten in der Ringkonstruktion kann eine Erhöhung des Röhrenstromes bewirkt werden. Dabei muß auf die Wechselwirkung der Elektronenbündel miteinander, die sich besonders auf die Eleklronenbahnen von zwei Grenzbündeln auswirkt. Rücksicht genommen werden.The voltage commutated through the tube is determined by the dielectric strength of the line between the intermediate electrodes 3 and 4 and can reach 200 to 400 kV. At a higher voltage can Ensuring the penetration strength wedge of this route prove cumbersome, although in the Time during which a high voltage is applied along the path, the electron bundle is missing. By magnification the number of layers in the ring construction can cause an increase in the tube current will. It must be on the interaction of the electron bundles with each other, which is particularly on affects the electron orbits of two boundary bundles. To be taken into account.

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Kathode in Form einer Reihe von Platten 25, die zur Achse 23 der Röhre längs einer Zylindererzeugenden parallel liegen, die erste Zwischenelektrode 3 in Form einer Reihe von Stäben 26. die zu den Platten 25 parallel und durch Zwischenräume 27 zum Durchgang ^₀ der Elektronenbündel voneinander gelrennt sind und die Anode 2 in Form einer der Anzahl der Platten 25 entsprechenden Anzahl von Kammern 28, die auf einem Kreis mit einem gegenüber der Zylindererzeugendcn größeren Halbdurchmesser angeordnet sind, ausgeführt sind, wobei jede Kammer 28 ihrer Platte 25 gegenüberliegt und mit einer geschlitzten Öffnung 29 zur Aufnahme des Elektronenbündels verschen ist.4 shows a further embodiment in which the cathode is in the form of a series of plates 25 which are parallel to the axis 23 of the tube along a cylinder generating line, the first intermediate electrode 3 in the form of a series of rods 26 which are parallel to the plates 25 and the electron beams are by gaps 27 for the passage ^ ₀ gelrennt from each other and the anode 2 in the form of the number of plates 25 are corresponding number of chambers 28 which are arranged on a circle with a respect to the Zylindererzeugendcn larger half-diameter executed, each Chamber 28 is opposite of its plate 25 and has a slotted opening 29 for receiving the electron beam.

Die zweite Zwischenelektrode 4 ist in Form einer der Anzahl der Kammern 28 entsprechenden Auswahl von Stäben 30 ausgeführt, die unweit der Kammern 28 angeordnet und durch Zwischenräume 31, die den geschlitzten öffnungen 29 entsprechen, voneinander gelrennt sind. Es ist zu betonen, daß der Querschnitt der Zwischenräume 31 um das 5- bis 50fache größer als der der Zwischenräume 27 zur Gewährleistung einer minimalen Dichte des F.leklronenbündels unweit der Anode 2 gewählt sind.The second intermediate electrode 4 is in the form of a selection corresponding to the number of chambers 28 Rods 30 running, which are arranged not far from the chambers 28 and through spaces 31, which the slotted openings 29 correspond, are separated from each other. It should be emphasized that the cross-section of the Gaps 31 to 5 to 50 times larger than that of the gaps 27 to ensure a minimum density of the electron bundle not far from the anode 2.

Durch die Stäbe 30 der Zwischenelektrode 4 kann bei dieser Ausführung, wie oben beschrieben, elektrischer Strom zur Bildung eines magnetischen Schutzfeldes geschickt werden.In this embodiment, as described above, the rods 30 of the intermediate electrode 4 allow electrical Electricity to create a magnetic protective field sent.

Eine solche Auslegung der Röhre sowie das in Fig. 3a, 3b dargestellte Ausführungsbeispiel bewirken eine verringerte Dichte des Elektronenbündels in der Bremszone. Der Parameterbereich, innerhalb dessen eine Röhre mit der in Fig.3a. 3b und 4 dargestellten Ausführung arbeiten kann, beträgt für die Ströme einige 100 und 1 000 A, für die maximale Betriebsspannung 200 bis 400 kV, für den Spannungsabfall an der Röhre im leitenden Betriebszustand einige 10 bzw. 100 V.Such a design of the tube and the embodiment shown in Fig. 3a, 3b cause a reduced density of the electron beam in the braking zone. The parameter range within which a tube with the in Fig.3a. 3b and 4 shown Execution can work, amounts to some 100 and 1,000 A for the currents, for the maximum operating voltage 200 up to 400 kV, for the voltage drop on the tube in the conductive operating state, a few 10 or 100 V.

Im Vergleich mit der Röhre von Fig.2 können die Röhren nach F i g. 3a. 3b und 4 höhere Ströme und kleinere Spannungsabfälle im leitenden Betriebszustand ergeben, jedoch bei geringeren kommutierbaren Spannungen zum Einsatz gelangen.In comparison with the tube of Fig.2, the Tubes according to FIG. 3a. 3b and 4 higher currents and smaller voltage drops in the conductive operating state result, but are used at lower commutable voltages.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

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Patent claims:

"'■ 1. High-voltage vacuum electron tube with a cathode, a hollow anode and a first intermediate electrode arranged between them to accelerate the electron beam and with a second intermediate electrode, which is arranged between the first intermediate electrode and the anode at such a distance from the first intermediate electrode is that the electrical strength of the tube is guaranteed in the operating state where the reverse voltage is applied to the tube, characterized in that in the operating state where the forward voltage is applied to the tube, the potentials of the intermediate electrodes (3 and 4) are equal and the potential of the anode (2) is lower than the potential of the second intermediate electrode (4) and close to the potential of the cathode (1).

2. Electron tube according to claim 1, characterized in that an electron gun with Bundle concentration is used.

3. Electron tube according to claim 1, characterized in that in the space between the first and second intermediate electrodes (3 and 4) a focusing system (9) made of magnetic lenses (11) is arranged to focus the electron beam.

4. Electron tube according to one of claims 1 to 3 with a cathode along an axis rings arranged next to one another and an anode made of concentrically surrounding the cathode rings and annular chambers having continuous annular slots, characterized in that that the first intermediate electrode (3) from the rings (14) of the cathode (1) surrounding rings (15) is constructed with separating annular spaces (17) for the passage of electrons, while the second intermediate electrode (4) consists of rings (20), which are divided by undivided and annular Slots (19) of the annular chambers (18) of the anode (2) corresponding annular spaces (21) are separated from each other, the cross section of which corresponds to that of the corresponding spaces (17) between the rings (15) of the first intermediate electrode (3) significantly exceeds.

5. Electron tube according to one of claims 1 to 3 having a cathode of a plurality of along the generatrix of a cylinder juxtaposed plates and an anode made of a corresponding number of the cathode plates opposite on a circle of larger radius arranged chambers with slotted openings for the entry of electrons, characterized in that that the first intermediate electrode (3) parallel to the plates (25) of the cathode (1) and these in their number corresponding rods (26) with intermediate spaces (27) for the electron passage is built up, while the second intermediate electrode (4) consists of rods (30) consists, which face the chambers (28) of the anode (2) and through spaces (31) Are separated from one another, the cross-section of which corresponds to that of the corresponding spaces (27) between the rods (26) of the first intermediate electrode (3) • significantly exceeds.

The invention relates to a high voltage vacuum electron tube with a cathode, a hollow anode and a first intermediate electrode arranged between them to accelerate the electron beam as well as having a second intermediate electrode which is located between the first intermediate electrode and the anode is arranged at such a distance from the first intermediate electrode that the electrical strength of the Tube is guaranteed in the operating state where

, ο the reverse voltage is applied to the tube.

A high vacuum valve of this type is described in DT-OS 20 12 681. This well-known high vacuum valve contains a cathode, an anode and at least one in between in a vacuum flask Intermediate electrode and is suitable for rectifying voltages up to a few 100 kV Current strengths of a few 100 A. The electrons are initially in the conductive state of the valve accelerated up to an energy close to the rated operating voltage of the valve and then up to one low energy delayed, whereby the potential difference between cathode and anode, i. H. the voltage drop is kept small on the valve. So can /. B. the potential difference between cathode and anode a voltage of 1 MV to be rectified amount to a few kV. In doing so, the electrons are in the first Half of the valve accelerated to an energy of 1 McV and then in the second half of the Vent.ls delayed up to a few keV.

Such a valve must have a length designed for twice the operating voltage, because practical both on the acceleration * and on the deceleration path for the electrons the entire operating voltage is applied. In addition, the electrons must be accelerated to the nominal operating voltage, which is a possible impact of fast electrons on components inside the vacuum envelope too high Heat losses, high local heating, impairment of the vacuum and the release of high intensity electromagnetic radiation. Furthermore, it is very difficult for one Vacuum path where a voltage of about 1 MV is applied and in which a bundle of electrons is at the same time a current of a few 100 A is present, a Ensure sufficient dielectric strength za. The greater the difficulty, the greater the difficulty Values for voltage, current and duration of the work pulse are required.

The invention is based on the object of providing a high-voltage vacuum electron tube of the initially introduced mentioned type in such a way that they have smaller dimensions than before with the same electrical power, has a simpler structure and a lower risk of radiation.

The object is achieved according to the invention in that in the operating state where the tube to Forward voltage is applied, the potentials of the intermediate electrodes are equal and the potential of the

6ο anode lower than the potential of the second Intermediate electrode and is close to the potential of the cathode.

In the high-voltage vacuum electron tube designed according to the invention v / the electrons only accelerate in the space between the cathode and the first intermediate electrode and reach them an end energy that corresponds to only a small fraction of the nominal operating voltage. The