DE2343449B2 - Laufzeitroehre mit ringfoermigem hohlraumresonator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laufzeitröhre mit ringförmigem Hohlraumresonator zur Verstärkung elektromagnetischer Schwingungen im Zentimeter- und Dezimeterwellenbereich und mit einem Mittel zur Formung eines Strahls geladener Teilchen und, koaxial hinter ihm im Strahlengang aufeinanderfolgend, einem System zur Ablenkung des Strahls mit der Frequenz des Eingangssignals derart, daß er auf dem Auffänger eine kreisförmige Bahn beschreibt, wobei der ringförmige Hohlraumresonator der Wanderwelle Ringschlitze in seinen Stirnwänden zum Eintritt des abgelenkten Strahls der geladenen Teilchen und zum Austritt des Strahls der geladenen Teilchen in einen Kollektoi sowie ein Mittel zur Entnahme d:r elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung aufweist. Eine solche Laufzeitröhre, wie sie ^z. B. als Verstärker oder Frequenzvervielfacher in Teilchenbeschleunigern Verwendung finden kann, ist aus der US-Patentschrift 32 19 873 bekannt.

Bei der bekannten Ausbildung ist hinter dem Strahlablenkungssystem ein Mittel τατ weiteren Beschleunigung der Teilchen in Form einer Beschleunigungsanode mit kegelstumpfförmigem Durchtrittskanal angeordnet.

Eine ähnliche Laufzeitröhre ist aus der US-Patentschrift 24 18 735 bekannt. Auch uei dieser bekannten Ausbildung erfolgt die Beschleunigung der Teilchen im wesentlichen nach deren Durchlaufen des Ablenksystems, und zwar dadurch, daß das positive Potential der Beschleunigungsspannung an die den Eintrittsringschlitz aufweisenden Stirnwand des Hohlraumresonators gelegt ist.

Nachteilig ist bei den bekannten Ausbildungen, daß sie nur zur Erzielung begrenzter Leistungen tauglich sind; insbesondere können die Teilchen nicht auf relativistische Energiewerte beschleunigt werden. Würde man nämlich dem Teilchenstrahl nach dessen Ablenkung relativistische Energiewerte mitteilen wollen, so wurden Schwingungen erregt, die zu einer kohärenten Instabilität des angeregten Strahls analog der Erscheinung führen, die in linearen Teilchenbeschleunigern zu beobachten ist.

Außerdem geht bei den bekannten Ausbildungen ein nicht unerheblicher Teil der Leistung in Form von

Wärme verloren, so daß einer Leistungserhöhung auch Probleme der Wärmeabfuhr von den einzelnen Bauteilen entgegenstehen.

Mit den bekannten Ausbildungen können auch keine an 100% herankommende Wirkungsgrade erzielt werden, weil hier die magnetische Komponente des vom Strahl induzierten Hochfrequenzfeldes im Resonator der Wsnderwelle dermaßen ansteigt, daß sie in diesem eine Krümmung der Teilchenbahnen hervorruft und einen Austritt der Teilchen in den Kollektor mit geringen Energien behindert.

Der Wirkungsgrad der bekannten Ausbildungen ist auch dadurch beschränkt, daß am Eingang in den Ringresonator die Teilchen außer einer longitudinalen Komponente, die parallel zu den Kraftlinien des elektrischen Feldes verläuft, noch eine vertikale Komponente haben, welche infolge der Ablenkung erhalten wurde. Darum werden die Elektronen nicht vollständig abgebremst, wodurch der Elektronen-Wirkungsgrad beschränkt ist auf den folgenden Wert:

- 1

η = Elektronen-Grenzwirkungsgrad,

£ö = Ruheenergie des Elektrons,

Vj. = Geschwindigkeitskomponente des Elektrons senkrecht zur Richtung der Kraftlinie des

elektrischen Feldes im Resonator,
c = Lichtgeschwindigkeit,
T_k = kinetische Energie des Elektrons am Eingang in den Resonator der Wandlerwelie.

Zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades führt schließlich auch eine starke elektromagnetische Strahlung durch die Ringschlitze für den Strahlendurchgang.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine Laufzeitröhre mit ringförmigem Hohlraumresonator zu schaffen, die mit nichtgruppierten relativistischen Teilchenstrahlen betrieben werden kann, so daß große Höchst- und Hochfrequenzleistungen sowie ein an 100% herankommender elektronischer Wirkungsgrad erzielbar sind.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen dem Mittel zur Formung det, Teilchenstrahls und dem Ablenksystem ein an eine Hochfrequenzquelle angeschlossenes sektioniertes Hochspannungsrohr derart angeschlossen ist, daß es zusammen mit der Spannungsquelle einen Hochvoltbeschleuniger bildet, der dem Teilchenstrahl relativistische Energien mitteilt.

Zweckmäßigerweise ist der Ringresonator mit einem Mittel zum Erzeugen eines magnetischen Gleichfeldes ausgerüstet, welches das hochfrequente Magnetfeld der Wanderwelle am Durchgang des Strahls durch den Resonator kompensiert.

Es ist ebenfalls zweckmäßig, zwischen dem Ablenksystem und dem Ringresonator koaxial zu beiden ein zusätzliches Ablenksystem anzuordnen, welches den Teilchenstrahl senkrecht zu den Stirnwänden des Resonators richtet. Dabei kann das zusätzliche Ablenksystem als Magnetlinse oder elektrostatisch als Kugelkondensator ausgeführt sein.

Statt der Anordnung eines zusätzlichen Ablenksy stems kann man den Ringresonator derart ausführen daß seine Stirnwände senkrecht zur Bewegungsrichtung der Teilchen im abgelenkten Strahl gerichtet sind unc seine Seitenwände ein Profil haben, welches eins parallele Richtung der Kraftlinien des elektrischer Feldes der im Resonator laufenden Wanderwelle zu dei Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen im Teil chenstrahl beim Durchgang des Teilchenstrahls durch den Resonator ergibt

Um die elektromagnetische Strahlung durch die Ringschlitze des Resonators herabzusetzen, werden diese Schlitze zweckmäßig so angeordnet, daß ihre Mittellinien mit der Linie zusammenfallen, auf welcher keine hochfrequenten elektrischen Querströme, die an der Innenfläche des Resonators fließen, vorhanden sind.

Zum gleichen Zweck kann es auch vorteilhaft sein, an den Rändern der Schlitze Zylinder aus einem stromleitenden Material anzuordnen, welche mit der Oberfläche des Resonators elektrisch verbunden sind.

Es ist zweckmäßig, das Mittel zur Entnahme der elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung in Form von zwei gleichen ungerichteten Leistungsausführungen auszuführen, welche auf der Oberfläche des Resonators mit einer Azimutverschiebung gleich einem Viertel der Winkellänge der im Ringresonator laufenden Welle angeordnet ist.

Man kann das Mittel zur Entnahme der elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung auch in Form von mehr als zwei gleichen ungerichteten Leistungsausführungen gestalten, welche auf der Oberfläche des Resonators mit einer Azimutverschiebung gegeneinander angeordnet sind, welche eine gleichmäßige Verteilung dieser Ausführungen nach der Winkellänge der im Ringresonator laufenden Welle gewährleistet.

Mit der erfindungsgemäßen Laufzeitröhre können große Höchst- und Hochfrequenzleistungen erzeugt und ein hoher, an 100% herankommender Elektronenwirkungsgrad erzielt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild der Laufzeitröhre,

F i g. 2 das Prinzipschaltbild der gleichen Laufzeitröhre mit einem zusätzlichen Ablenksystem,

F i g. 3 das Prinzipschaltbild der gleichen Laufzeitröhre mit einem Ringresonator, dessen Stirnwände senkrecht zur Bewegungsrichtung der Teilchen angeordnet sind,

F i g. 4a einen Ringresonator mit koaxialen Zylindern an den Rändern der Schlitze,

F i g. 4b das Diagramm einer beispielsweisen Stromverteilung in den Stirnwänden des Resonators,

F i g. 5a die Anordnung zweier gerichteter Energieausführungen, wenn die Laufzeitröhre als Verstärker von Höchstfrequenzschwingungen dient,

F i g. 5b, c, d, e verschiedene Anordnungsvarianten der Energieausführungen, wenn die Einrichtung als Vervielfältiger (Vervierfacher) von Höchstfrequenzschwingungen dient,

Fig.5f einen Resonator der Wanderwelle mit vier Energieausführungen (Verstärkungsbetrieb).

Die in Fig. 1 dargestellte Laufzeitröhre enthält eine Teilchenkanone, die einen axialsymmetrischen Teilchenstrahl formt, und ein sektioniertes Hochspannungsrohr 2 zur Beschleunigung des Teilchenstroms auf relativistische Energien, welches am Ausgang der Kanone 1 angeordnet ist und von einem Hochspan-

nungsgleichrichter 3 gespeist wird.

Die erfindungsgemäße Laufzeitröhre kann an sich mit beliebigen elektrisch geladenen Teilchen betrieben werden, jedoch findet vorzugsweise ein Elektronenstrahl Anwendung. Der vorliegenden Beispielsbeschreibung liegen Ausführungen zugrunde, die für den Betrieb mit Elektronen bestimmt sind.

Die Elektronenkanone 1, das Hochspannungsrohr 2 und der Gleichrichter 3 bilden zusammen eine Quelle 4 relativistischer Elektronen. Koaxial hinter dieser schließt sich an ein System 5 zur Ablenkung des Strahls mit der Frequenz des Eingangssignals derart, daß er auf dem Auffänger eine kreisförmige Bahn beschreibt.

Das Ablenksystem 5 besteht aus zwei Ablenkplattenpaaren 6, die räumlich um 90° zueinander gedreht und mit der Quelle 7 des Eingangssignals durch koaxiale Leitungen 8 verbunden sind.

Hinter dem Ablenksystem 5 und koaxial zu ihm ist ein Ringresonator 9 der Wanderwelle angeordnet, welcher die kinetische Energie der Teilchen in die Energie eines elektromagnetischen Feldes umformt Der Resonator 9 hat Stirnwände 10 und Seitenwände It, wobei seine St'rnwände 10 mit ringförmigen Schlitzen 12 zum Eintritt des Strahls in den Resonator 9 und zum Austritt des Strahls aus dem Resonator 9 in den Kollektor 13 versehen sind. Der Resonator 9 hat einen ringförmigen Gleichstromelektromagreten 14 zur Kompensation des hochfrequenten Magnetfeldes der Welle an der Durchgangsstelle des Teilchenstrahls durch den Resonator 9 und eine gerichtete Abzweigung 15 zur Entnahme der Hoch- und Höchstfrequenzleistung.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausbildung hat ein zusätzliches Ablenksystem 16, welches zwischen dem Ablenksystem 5 und dem Resonator 9 koaxial zu den beiden angeordnet ist Das zusätzliche Ablenksystem ist in Form eines Kugelkondensators ausgeführt, der aus einer Innenelektrode 17 und einer Außenelektrode 18 besteht.

Das zusätzliche Ablenksystem 16 muß jedoch nicht elektrostatisch, sondern kann auch magnetisch ausgeführt sein, z. B. als dünne Magnetlinse, die den abgelenkten Strahl umfaßt

Die in F i g. 3 dargestellte Ausbildung unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 1 dadurch, daß die Stirnwände 10 des Ringresonators 9' senkrecht zur Bewegungsrichtung der Teilchen im abgelenkten Strahl orientiert sind, während die Seitenwände 11 ein derartiges Profil haben, daß die Kraftlinien des elektrischen Feldes der im Resonator 9' laufenden Welle senkrecht zu den Stirnwänden 10 an der Durchgangsstelle des Teilchenstrahls durch den Resonator 9' verlaufen.

In Fig.4a ist der Ringresonator 9 der Wanderwelle im Querschnitt gezeigt, in welchem die Ringschlitze 12 zur Verminderung der elektromagnetischen Strahlung so angeordnet sind, daß ihre Mittellinien mit derjenigen Linie zusammenfallen, auf welcher keine hochfrequenten elektrischen Querströme vorhanden sind, die an der Innenfläche des Resonators 9 fließen (bzw. mit den Knotenlinien des hochfrequenten elektrischen Stroms, der quer zu den Schlitzen 12 fließt, zusammenfallen). An den Rändern der Schlitze 12 sind koaxiale Zylinder 19 aus einem stromleitenden Material angeordnet, die mit der Resonatoroberfläche 9 elektrisch verbunden sind und als Obergrenzwellenf eiter dienen.

In Fig.4b ist ein Verteilungsdiagramm des in den Stirnwänden 10 des Resonators 9 fließenden elektrischen Querstroms /dargestellt

In Fig.5a ist die Anordnung von zwei gleichen ungerichteten Leistungsausführungen A und B schematisch dargestellt, welche auf der Oberfläche des Resonators 9 mit einer Azimutverschiebung gleich einem Viertel der Wellen winkellänge, A^₄, angeordnet sind. In diesem Fall arbeitet die Einrichtung als ein Verstärker.

In Fig.5b, c, d, e sind verschiedene Anordnungsvarianten gleicher ungerichteter Leistungsausführungen ίο A, B, C₁ D, E für den Fall ausgeführt, wenn die Einrichtung als Frequenzvervielfältiger (Vervierfacher) arbeitet.

In F i g. 5b sind die beiden Ausführungen A und B mit einer gegenseitigen Azimutverschiebung von Aw₄; in is Fig.5c drei Ausführungen A, B und C mit einer Verschiebung von A^₃; in F i g. 5d vier Ausführungen A, B, Cund D zu je zwei in entgegengesetzten Quadranten des Resonators 9 mit einer Verschiebung Xua in jedem Paar und in F i g. 5e fünf Ausführungen A, B, C, D und E₁ zwei Ausführungen A und B in einem Viertel des Resonators 9 mit einer Verschiebung A^* und drei Ausführungen C, D und E im benachbarten Viertel des Resonators 9 mit einer Verschiebung, gleich kbn angeordnet.

InFi g. 5f ist in der Draufsicht der Resonator 9 der Wanderwelle :ur Verwendung der Laufzeitröhre als Verstärker mit vier gleichen ungerichteten Leistungsausführungen, die gleichmäßig auf dem Umfang des Resonators 9 verteilt sind, dargestellt Jede Ausführung 20 besteht aus einer Verbindungsöffnung 21 und einem Wellenleiter 22, der mit der Belastung 23 (dem Leistungsverbraucher) verbunden ist Der Betrieb der Laufzeitröhre verläuft wie folgt: Die den Teilchenstrahl formende Elektronenkanone liegt unter einem Potential von 1 bis 3 Megavolt gegenüber der letzten Elektrode des sektionierten Hochspannungsrohrs 2, dem die Spannung des Gleichrichters 3 zugeführt wird. Der auf diese Weise bis auf relativistische Energiewerte beschleunigte Teilchenstrahl gelangt in das Ablenksystem 5, welches von der Quelle 7 des Eingangssignals beaufschlagt wird. Das Eingangssignal wird halbiert und gelangt in das Ablenksystem 5 durch zwei Koaxialleitungen 8, deren Länge so gewählt wird, daß die zu den Ablenkplatten 6 kommenden Signale eine Phasenverschiebung von 90° haben. Ein solches System erzeugt ein hochfrequentes elektrisches Ablenkungsfeld mit einer Zirkularpolarisation und bewirkt eine Ablenkung des Teilchenstrahls derart, daß dieser einen Kegel beschreibt Der beschleunigte und abgelenkte Strahl gelangt durch den Ringschlitz 12 in den Ringresonator 9 der Wanderwelle und erzeugt einen Gleichstrom, der den Resonator 9 passiert Der seinen Eingangspunkt in den Resonator 9 dauernd wechselnde Strom erregt in ihm eine im Kreis laufende Welle. Die Abmessungen des Resonators 9 werden so gewählt, daß die Eigenfrequenz, der Schwingungen in ihm annähernd gleich bzw. das Vielfache der Umlauffrequenz des Teilchenstrahls beträgt während das elektrische Feld der Wanderwelle fto senkrecht zu den Stirnwänden 10 des Resonators 9 gerichtet ist Dabei steigt die Spannung am Resonator 9 entsprechend an und wird bei genügender Eigengüte und richtig gewählter Verbindung mit der Belastung annähernd gleich dem Spannungswert, der die Beschleunigung des Strahls bewirkt hat

Um schädliche Effekte von den Sekundärelektronen zu vermeiden, werden die Teilchen, welche ihre Energie an das elektromagnetische Feld abgegeben haben, aus

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dem Resonator durch einen zweiten Ringschlitz 12 in den Kollektor 13 entlassen. Die Nutzleistung wird in eine angepaßte Belastung durch eine gerichtete Abzweigung abgeleitet.

Im Resonator 9 der Wanderwelle ist außer dem elektrischen Hochfrequenzfeld noch ein Magnetfeld vorhanden, welches die Teilchen entgegengesetzt zur Wellenausbreitung dreht. Das Magnetfeld ist genügend stark und kann die Teilchen, welche über 20 bis 40% der anfänglichen kinetischen Energie verfügen, um 90° ι ο drehen, wodurch der Wirkungsgrad der Einrichtung auf 60 bis 80% beschränkt wäre. Um das hochfrequente Magnetfeld zu kompensieren, ist der Resonator 9 mit einem Gleichstromelektromagneten 14 ausgerüstet, welcher ein Magnetgleichfeld erzeugt, das das Hochfrequenzfeld am Durchgang des Strahls durch den Resonator 9 kompensiert.

Wegen der hohen Leistung der Laufzeitröhre führen nicht ausreichend hohe Wirkungsgrade zu Verlusten, die sich in Wärme umsetzen und Probleme der Wärmeab- ;o fuhr mit sich bringen.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrads muß man dafür sorgen, daß die Teilchenbahnen parallel zu den Kraftlinien des elektrischen Feldes der Wanderwelle im Resonator 9 verlaufen. In F i g. 2 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, in welcher dies geschieht.

Der relativistische Elektronenstrahl gelangt aus der Quelle 4 in das Ablenksystem 5, wo er von der Längsachse der Laufzeitröhre um den vorgegebenen Winkel abgelenkt wird. Die zur Achse vertikale Geschwindigkeitskomponente ist dem Tangens des Ablenkwinkels proportional. Beim weiteren Durchgang zwischen den Elektroden 17 und 18 des Kugelkondensators wird der Teilchenstrahl durch das elektrische Feld dieses Kondensators um den gleichen Winkel in entgegengesetzter Richtung abgelenkt und tritt in den Resonator 9 der Wanderwelle parallel zu den elektrischen Kraftlinien des Hochfrequenzfeldes der Wfinderwelle ein. Bei entsprechender Wahl der Betriebsverhältnisse des Resonators 9 kann man die Elektronen praktisch bis auf den Nullwert abbremsen. Der Elektronenwirkungsgrad wird dabei bereits nur noch durch Effekte zweiter Ordnung z. B. durch die Energiestreuung, die Raumladung u. dgl. beschränkt.

Den gleichen Effekt erreicht man bei der Verwendung einer Magnetlinse als zusätzliches Ablenksystem 16.

Auf eine andere Weise läßt sich der Wirkungsgrad erhöhen, wenn gemäß Fig.3 der Resonator 9' Stirnwände 10 hat, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des abgelenkten Teilchenstrahls angeordnet sind. Die Seitenwände 11 dieses Resonators haben dabei ein Profil (einen Neigungswinkel), welches eine senkrechte Richtung der Kraftlinien des elektrischen Feldes des Resonators 9' in der Durchgangszone des Strahls zu den Stirnwänden 10 gewährleistet Das erforderliche Profil läßt sich leicht mit Hilfe einer elektronischen Rechenmaschine oder durch Modellierung bestimmen.

Bei dieser Ausbildung tritt der abgelenkte Elektronenstrahl in den Resonator 9' ebenfalls parallel zu den elektrischen Kraftlinien des Hochfrequenzfeldes der Wanderwelle ein, und auch hier wird der Wirkungsgrad der Einrichtung nur noch durch Effekte zweiter Ordnung bestimmt

Verwendet man einen Resonator 9 gemäß F i g. 4a, dessen Ringschlitze 12 so angeordnet sind, daß ihre Mittellinien mit derjenigen Linie zusammenfallen, auf welcher keine elektrischen Querströme fließen, und an dessen Rändern der Schlitze 12 stromleitende Koaxialzylinder 19 angeordnet sind, so wird eine Verringerung der elektromagnetischen Strahlung aus dem Resonator 9 und folglich auch eine Verringerung der Leistungsverluste und eine geringere Verzerrung der Bewegungsbahnen der Teilchen erzielt.

Da die Linie, auf welcher keine Querströme vorhanden sind, durch die Mitte des Ringschlitzes verläuft, werden in den Koaxialzylindern 19 praktisch keine Schwingungen vom Typ H, erregt, welche sich längs der durch die Zylinder 19 gebildeten Koaxiallinie frei ausbreiten können. Die Schwingungen vom Typ E klingen nämlich recht schnell ab. Damit sich die Güte des Resonators 9 infolge der Ausstrahlung um nicht mehr als 5% verringert, darf aufgrund von Berechnungen für Schlitze, deren Breite 5 bis 10% der Wellenlänge beträgt, die Verschiebung der Mittellinie des Ringschlitzes 12 gegenüber der Linie, auf welcher keine elektrischen Querströme vorhanden sind, höchstens 7 bis 10% der Breite des Schlitzes 12 betragen, und die Höhe der Koaxialzylinder 19 muß mit der Breite des Schlitzes 12 vergleichbar sein.

Die Entnahme der Hochfrequenzleistung aus dem Resonator 9 der Wanderwelle erfolgt durch mehrere gleiche ungerichtete Ausführungen, welche auf dem Azimut des Resonators 9 derart angeordnet sind, daß die im Resonator 9 der Wanderwelle an den Ausführungen entstehenden Reflexionswellen kompensiert werden. Das wird folgenderweise erreicht:

Wird die Laufzeitröhre als Schwingungsverstärker betrieben, so wird nach dem Azimut des Resonators eine Welle eingeführt, während die Leistungsentnahme dabei durch zwei und mehr Ausführungen erfolgt. Diese sind im Falle von zwei Ausführungen um 90° zueinander versetzt und, wenn es mehr als zwei Ausführungen sind, gleichmäßig auf dem Umfang des Resonators verteilt. In F i g. 5a ist die Anordnung zweier Leistungsausführungen A und B aus dem Resonator schematisch dargestellt.

Wird die Laufzeitröhre als Schwingungsvervielfältiger betrieben, so werden auf dem Umfang des Resonators π Wellen eingeführt, wobei π die Vervielfältigungszahl der Frequenz bezeichnet.

In diesem Falle ist die minimale Zahl der Energieausführungen ebenfalls gleich zwei und sie werden auf einer beliebigen Wellenlänge (die in den Ring hineinpassen) auf die gleiche Weise wie im Verstärkerbetrieb angeordnet.

F i g. 5b, c, d, e zeigen verschiedene Anordnungsvarianten der Ausführungen für den Betrieb der Laufzeitröhre als Frequenzvervierfacher (n—4). Dabei wird die Zahl der Ausführungen (A, 8, C, D, £?durch den Wert der auszuführenden Leistung und den Bedarf des Verbrauchers bestimmt

In der auf Fig.5f dargestellten Variante des Resonators 9 erfolgt die Leistungsentnahme durch vier gleiche Verbindungsöffnungen 21, welche Leistung dann durch die Hohlleiter 22 an die Belastung 23 übertragen wird.

Dabei wird durch jede Ausführung 20 ein Viertel der vollen aus dem Resonator 9 entnommenen Leistung in die Belastung 23 abgeleitet

Die Anwendung mehrerer gleicher ungerichteter Ausführungen bringt außer einer Steigerung der entnommenen Leistung und einer Verbesserung der Betriebsbedingungen der Ausführungen noch folgende Vorteile mit sich:

Die Anwendung mehrerer Energieausführungen erleichtert die Leistungsverteilung bei der Speisung

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jer Verbraucher, beispielsweise beim Speisen von :hleunigungssystemen für elektrisch geladene Teill mit mehreren Resonatoren,
ie Leistungsentnahme hängt nicht von der Ausbrei-[srichtung der Welle im Ringresonator ab.
n Resonator entsteht keine stehende Welle, falls in einzelnen Belastungen gleiche !Rückstrahlungen

10

auitreten, während bei der Leistungsentnahme durch eine ungerichtete Abzweigung die Leistungsrückstrahlungen von der Belastung die Entstehung einer stehenden Welle im Ringresonator verursachen, was zu einer ungleichmäßigen Wärmebelastung des Kollektors führt.

Hierzu 3 BUiU Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Laufzeitröhre mit ringförmigem Hohlraumresonator zur Verstärkung elektromagnetischer Schwingungen im Zentimeter- und Dezimeterwellenbereich und mit einem Mittel zur Formung eines Strahls geladener Teilchen und, koaxial hinter ihm im Strahlengang aufeinanderfolgend, einem System zur Ablenkung des Strahls mit der Frequenz des ι ο Eingangssignals derart, daß er auf dem Auffänger eine kreisförmige Bahn beschreibt, wobei der ringförmige Hohlraumresonator der Wanderwelle Ringschlitze in seinen Stirnwänden zum Eintritt des abgelenkten Strahls der geladenen Teilchen und zum Austritt des Strahls der geladenen Teilchen in einen Kollektor sowie ein Mittel zur Entnahme der elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mittel (1) zur Formung des Teilchensirahls und dem Ablenksystem (5) ein an eine Hochspannungsquelle (3) angeschlossenes sektioniertes Hochspannungsrohr (2) derart angeschlossen ist, daß es zusammen mit der Quelle (3) einen Hochvoltbeschleuniger bildet, der dem Teilchenstrahl relativistische Energien mitteilt.

2. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringresonator (9) mit einem Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes ausgerüstet ist, welches das hochfrequente Magnetfeld der Wanderwelle am Durchgang des Strahls durch den Resonator (9) kompensiert.

3. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ablenksystem (5) und dem Ringresonator (9) koaxial zu den beiden ein zusätzliches Ablenksystem (16) angeordnet ist, welches den Teilchenstrahl senkrecht zu den Stirnwänden (10) des Resonators (9) richtet.

4. Laufzeitröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ablenksystem (16) als Magnetlinse ausgeführt ist.

5. Laufzeitröhre nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein elektrostatisches zusätzliches Ablenksystem (16) in Form eines Kugelkondensators (17,18).

6. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (10) des Ringresonators (9) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Teilchen im abgelenkten Strahl gerichtet sind und seine Seitenwände (11) ein Profil haben, welches eine parallele Richtung der Kraftlinien des elektrischen Feldes der Wanderwelle im Resonator (9) zu der Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen im Teilchenstrahl beim Durchgang des Teilchenstrahis durch den Resonator (9) ergibt.

7. Laufzeitröhre nach Ansprüchen 3 und 6, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Ringschlitze (12), daß ihre Mittellinien mit der Linie zusammenfallen, auf welcher keine hochfrequenten elektrischen Querströme, die an der Innenfläche des Resonators (9) fließen, vorhanden sind. («

8. Laufzeitröhre nach einem der Ansprüche 1,2,3, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Schlitze (12) Zylinder (19) aus einem stromleitenden Material angeordnet sind, die mit der Oberfläche des Resonators (9) elektrisch verbunden f>.s sind.

9. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Entnahme der elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung als zwei gleiche ungerichtete Energieausführungen (A, B) ausgeführt ist, welche an der Oberfläche des Resonators (9) mit einer Azimutverschiebung, gleich einem Viertel der Winkellänge der im Ringresonator (9) laufenden Welle angeordnet sind.

10. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Entnahme der elektromagnetischen Höchstfrequenzleistung in Form von mehr als zwei gleichen ungerichteten Energieausführungen (A, B, C, D, E) gestaltet ist, welche an der Oberfläche des Resonators (9) mit einer Azimutverschiebung gegeneinander angeordnet sind, weiche eine gleichmäßige Verteilung dieser Ausführungen nach der Winkellänge der im Ringresonator (9) Saufenden Welle gewährleistet