DE2355902B1 - Elektronenstrahlauffaenger fuer eine Elektronenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlauffänger für eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere Laufzeitröhre, mit einem den Elektronenstrahl aufnehmenden, in Elektronenstrahlrichtung durch einen Auffängerboden abgeschlossenen Hohlkörper, in dessen Hohlraum dem Auffängerboden ein Gitter vorgelagert ist, das sich im wesentlichen quer zur Elektronenstrahlrichtung erstreckt und zumindest gegenüber dem Auffängerboden elektrisch isoliert ist.

Ein Auffänger dieser Art ist in IEEE Trans. Electron Devices, Vol. ED-19, Nr. 1, Jan. 1972, Seiten 111 bis 121 beschrieben. Das dort vorgesehene Gitter soll als grobes Maschengitter ausgebildet sein, liegt auf einem gegenüber dem Auffängerboden abgesenkten Potential und soll die vom Auffängerboden ausgelösten Sekundärelektronen daran hindern, in den Wechselwirkungsabschnitt zu gelangen, d. h. in der Röhre Störschwingungen anzufachen.

Untersuchungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben ergeben, daß ein Gitter der vorbekannten Form auch bei vollständiger Zurückdrängung von bodenseitigen Sekundärelektronen die Schwinganfälligkeit insbesondere von Laufzeitröhren nicht im erwarteten Ausmaß reduziert und ferner in einem Mehrstufenkollektor den Wirkungsgrad noch nicht optimal gestaltet.

Um den genannten Nachteilen abzuhelfen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Gitter eines Elektronenstrahlauffängers der eingangs genannten Art ausschließlich sternförmig mit strahlenartigen, von jeweils einem Fußpunkt ausgehenden und frei endenden Streben auszubilden, wobei das Zentrum des strahlenförmigen Gitters (Sterngitters) wenigstens angenähert auf der Achse des Elektronenstrahls liegt, die dieser beim Eintritt in den Elektronenstrahlauffänger hat.

Die Erfindung beruht auf der folgenden Überlegung: Ein Maschengitter enthält stets Gitterelemente mit in Umfangsrichtung verlaufenden Komponenten. Derartige Azimutal-Elemente sind von Äquipotentialflächen umhüllt, die einen nicht unerheblichen Anteil der schnellen, bis in Gitternähe vordringenden Elektronen auf Umkehrbahnen elastisch reflektieren, in denen sie auf Elektroden mit hohem Potential gelangen oder sogar den Auffänger wieder verlassen können. Falsch sortierte Elektronen erniedrigen den Wirkungsgrad eines Mehrstufen-Kollektors, in den Wechselwirkungsabschnitt zurückgetriebene Primärelektronen verursachen unerwünschte Oszillationen.

Ein erfindungsgemäß gestaltetes Gitter weist praktisch keine azimutalen Teile auf. Somit bleiben bei denjenigen Elektronen, die vom Gitter überhaupt auf rückwärtige Bahnen umgelenkt werden, auch nach der Reflexion die nach außen gerichteten Radialkomponenten der Flugrichtung wenigstens näherungsweise erhalten.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Streben jeweils um die Achse ihrer Längserstrekkung nach Art von Propellerflügeln verdreht sind. Die Strebenverdrillung gibt den Bahnen der reflektieren-

. den Elektronen zusätzlich eine .Azimutalkomponente und läßt somit nach außen treibende Zentrifugalkräfte angreifen.

An Hand von in den Figuren der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlauffängers im Seitenschnitt,

F i g. 2 aus dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 herausgegriffen das Gitter in teilweise weggebrochener Vorderansicht und

F i g. 3 eine Abwandlung des Gitters der F i g. 2 in der gleichen Darstellungsweise.

Für die Erfindung unwesentlich erscheinende Teile eines Elektronenstrahlauffängers, beispielsweise die elektrischen Zuführungen für die einzelnen Elektroden, sind in der Zeichnung weggelassen.

F i g. 1 zeigt einen für eine Wanderfeldröhre vorgesehenen Mehrstufen-Kollektor. Dieser Kollektor besteht im wesentlichen, aus einem Strahleingangs mit einer Elektronenstrahl-Durchtrittsöffnung 1 versehenen und auf der Gegenseite mit einem Auffängerboden 2 abgeschlossenen Hohlkörper 3. Der Hohlkörper 3 wird gebildet aus in Elektronenstrahlrichtung hintereinanderliegenden, durch keramische Distanzringe 4 voneinander beabstandete Elektroden 5,6, 7,8,9. Die Elektrode 5 besteht aus Metall, während für die übrigen Elektroden wie auch für den Auffängerboden Kohle verwendet ist. Um die Kohleteile des Kollektors vakuumdicht zu halten, sind sie auf Höhe der Distanzringe 4 in Umfangsrichtung aufgetrennt und mit einer metallischen Zwischenlage 11 versehe.i (vgl. hierzu auch die ältere Patentanmeldung P 22 44 267.7). Die durch Auftrennung entstehenden inneren und äußeren Bestandteile der Elektroden sowie des Auffängerbodens haben in der Figur die Bezugszeichen 21, 22 und 61, 62 und 71, 72 und 81, 82 und 91, 92 erhalten. In den Auffängerbo-

den 2 ist zentral eine sogenannte Nullelektrode 12 eingelassen. Die Nullelektrode 12 ist vom Auffängerboden 2 durch einen Keramikring 13 elektrisch isoliert und trägt eine weit in den Kollektorhohlraum hineinragende exzentrische Stabelektrode 14 sowie ein Gitter 15.

Im Betrieb der Röhre befindet sich die Nullelektrode 12 samt Stabelektrode 14 und Gitter 15 auf Kathodenpotential oder einem ähnlich niedrigen Potential, alle übrigen Elektroden sind untereinander verschieden hoch, jedoch allesamt positiv gegenüber der Nullelektrode 12 vorgespannt. Beim dargestellten Kollektor könnten beispielsweise die folgenden Potentialverhältnisse bestehen: Die Elektroden liegen in der Reihenfolge ihrer Numerierung auf 12 000V, 10 000 V, 8000V, 6000 V, 4000 V, der Auffängerboden auf 2000 V und die Nullelektrode auf 0 V, bezogen jeweils auf Kathodenpotential. Die Elektroden ragen seitlich in den Kollektorhohlraum hinein und sollen die in den Kollektor eindringenden Elektronen möglichst gut geschwindigkeitssortiert auffangen, um bekanntlich die abzuführende Verlustwärme gering zu halten und einen hohen Kollektorwirkungsgrad zu erzielen. Die Geschwindigkeitssortierung wird unterstützt durch die exzentrische Stabelektrode 15, die kräftige Transversalfelder erzeugt und dennoch das Achsenpotential in Elektronen-Strahlrichtung nur geringfügig absenkt.

Um zu verhindern, daß die durch den Elektronenaufprall erzeugten Sekundärelektronen ihren Weg in den Wechselwirkungsabschnitt finden, kann für die Elektroden, nicht aber für den Auffängerboden eine geeignete Anordnung gefunden werden. Vom Auffängerboden ausgehende Sekundärelektronen werden demzufolge durch das vorgelagerte Gitter 15 zurückgetrieben. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, hat das erfindungsgemäß gestaltete Gitter Sternform mit strahlenartig jeweils von einem Fußpunkt ausgehenden und frei endenden Streben 16. In vorliegendem Fall gabeln sich dabei die vom Sterngitterzentrum 17 ausgehenden Hauptstreben 18 zu je zwei Zweigstreben 19, deren Breite s — gemessen quer zur Elektronenstrahlrichtung — sich ab einem Knickpunkt mit wachsendem Abstand vom Sterngitterzentrum 17 vergrößert. Diese Maßnahmen dienen dazu, den Bruchteil der vom Gitter überdeckten Auffängerbodenfläche, der von den Gitterstreben tatsächlich abgeschattet wird (Bedeckungsfaktor), nach außen hin nicht allzu sehr abnehmen zu lassen.

Um den Bedeckungsfaktor über die ganze Bedekkungsfläche hinweg ungefähr gleich hoch zu halten, sind neben einer Aufgabelung und Breitenvergrößerung im Rahmen der Erfindung natürlich mannigfache Gitterabwandlungen möglich. So können sich beispielsweise die Hauptstreben 18 mehrmals gabeln oder nach Art eines Eiskristalls zu mehreren Zweigstreben 17 verzweigen. Bei allen Verästelungsvariationen muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Streben 16 im wesentlichen nicht azimutal verlaufen. Dabei kann das Sterngitter 15 einebenig angelegt werden oder einen gekrümmten konischen, geknickten oder — wie aus F i g. 1 zu entnehmen — mehrfach gefalteten Radialschnitt haben. Die für den Einzelfall jeweils günstigste Form hinsichtlich der beabsichtigten Gegenfelder ist aus den bekannten Beziehungen für das Gitterfeld in recht guter Näherung berechenbar.

Zusätzlich können die Streben auch wie die Flügel eines Propellers um ihre Längsachsen verdreht werden (F i g. 3). Eine solche Verdrillung gibt den Flugbahnen der auf die Streben des Sterngitters zulaufenden und dort reflektierten Elektronen eine Azimutal-Komponente und läßt somit nach außen strebende Zentrifugalkräfte wirksam werden. Die Elektronen werden dann weniger weit zurückgeworfen, da sich nur ein Teil ihrer Vorwärtsenergie in Rückwärtsenergie umwandelt. Ein ähnlicher Verwirbelungseffekt ergibt sich auch, wenn benachbarte Streben einfach abwechselnd in verschiedene Winkel zur Elektronenstrahlrichtung gebogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlauffänger für eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere Laufzeitröhre, mit einem einen Elektronenstrahl aufnehmenden, in Elektronenstrahlrichtung durch einen Auffängerboden abgeschlossenen Hohlkörper, in dessen Hohlraum dem Auffängerboden ein Gitter vorgelagert ist, das sich im wesentlichen quer zur Elektronenstrahlrichtung erstreckt und zumindest gegenüber dem Auffängerboden elektrisch isoliert ist, gekennzeichnet durch eine ausschließlich sternförmige Gitterausbildung mit strahlenartig jeweils von einem Fußpunkt ausgehenden und frei endenden Streben (16, 18, 19), wobei das Zentrum (17) des sternförmigen Gitters (15) (Sterngitter) wenigstens angenähert auf der Achse des Elektronenstrahls liegt, die dieser bei Eintritt in den Elektronenstrahlauffänger hat.

2. Elektronenstrahlauffanger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite (s) der Streben (16,18, 19), gemessen quer zur Elektronenstrahlrichtung, zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung mit wachsendem Abstand vom Sterngitterzentrum (17) vergrößert.

3. Elektronenstrahlauffänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil der Streben (16) verzweigt.

4. Elektronenstrahlauffänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Streben (16) jeweils um die Achse ihrer Längserstreckung nach Art von Propellerflügeln verdreht ist.